沥青路面再生方式选择及应用技术浅析

晋阳高速公路改造工程是第一条大面积运用现场冷再生技术的工程。本文根据晋阳高速公路路况调查结果的分析与总结，确定了原路面处理方式为现场冷再生，现对其技术要求和施工工艺进行了总结。

　　1 晋阳高速概况

　　晋阳高速公路全长36.029 km，1997年12月25日建成通车，由于设计、施工和超载运输等原因，通车不久，该路就出现了不同程度的路面早期破坏、路基沉陷、滑坡等病害，随着使用年限的增加，路面强度不足、排水设施不完善等问题日渐突出，于2009年对其进行了改造。该改造工程通过技术方案论证与比选，确定的结构设计方案为：对原沥青路面进行修复处理后再根据原路面结构强度加铺不同厚度沥青面层。为注重可持续发展，贯彻节约资源、环境保护基本国策，尽量利用现有路面强度和材料，设计对原路面结构薄弱路段进行再生处理。

　　2 再生方式选择方法

　　目前所用的再生方式有四种，分别为厂拌热再生、现场热再生、厂拌冷再生、现场冷再生。对可能采用的不同路面维修方法进行经济对比分析评价，以合理的确定再生方式。表1为4种再生方式各自优缺点。

表1 不同再生方式优缺点

再生方式	优缺点
厂拌热再生	优点：HMA性能优，可用于沥青路面表层修复，可修复路表面的松散、泛油、推挤、集料磨光、车辙和裂缝等，可以维持原路面的线形和标高不变 　　缺点：热厂拌再生施工对交通的干扰大，且混合料运输的费用较高
现场热再生	优点：主要目的是修正非结构承载力不足而引起的表面破坏，适用于沥青路面基层稳定的任何表面破坏形式。路面的高程和桥梁的净空能得到保证 　　缺点：老路有明显基层破坏、不规则的频繁修补，该方法不适用
厂拌冷再生	优点：修复面层和基层的病害，对反射裂缝和行驶质量低下等病害的修复效果良好，可改善路面的几何线形和修复任何类型的裂缝 　　缺点：混合料运输的费用较高
现场冷再生	优点：能够对大多数路面破坏类型进行结构性的处治，可以使路面恢复所需的线形、断面和标高，消除原路面的车辙、不规则和不平整的区域，可以消除横向、纵向和反射裂缝，对交通的影响减少，可以不中断交通施工 　　缺点：路面标高可能有变

　　3 旧路调查

　　对旧路进行了历史资料、路面破损、路面强度调查。

　　3.1 历史资料

　　晋阳高速技术标准为全幅双向四车道和半幅双向两车道的高速公路，设计速度为60 km/h，路基宽度分别为21.5 m和12 m. 原路面结构组合从上向下依次为：3 cm细粒式沥青混凝土；4 cm中粒式沥青混凝土；5 cm热拌沥青碎石；22 cm水泥稳定碎石；22 cm煤（矿）渣灰土。晋阳管理处曾多次对路面进行维修养护，包括铺筑稀浆封层等措施，不能控制裂缝类病害的向上反射。

对晋阳高速的交通量资料进行收集，营运期间实际交通量及车型构成如表2.

表2 晋阳高速公路1998年—2007年总交通量及车型构成表

年份	A	B	C	D	E	F	G	H	合计
1998	422 539	675 906	139 953	13 856	4 730	84	7	25 909	1 282 984
1999	650 049	633 341	202 137	4 607	1 433	47	97	1 890	1 493 601
2000	714 087	611 005	241 201	3 645	370	448	153	25 053	1 595 962
2001	827 797	606 124	280 209	6 694	898	792	23	19 480	1 742 017
2002	705 834	483 629	359 939	100 591	138 234	40 216	17 631	23 639	1 869 713
2003	836 098	557 324	376 278	84 781	122 300	18 751	23 031	6 095	2 024 658
2004	1 329 267	707 345	565 743	126 486	195 928	106 321	55 314	2 092	3 088 496
2005	1 141 029	196 808	450 358	65 946	113 705	110264	15 132	58 296	2 151 538
2006	1 489 438	189 048	609 600	97 949	159 417	19878	60 368		2 625 698
2007	1 846 762	204 954	655 173	150 061	148 501	241065	52 019	52 223	3 350 758
合计	9 962 900	4 865 484	3880 591	654 616	885 516	537 866	223 775	214 677	21 225 425
车型构成/％	46.94	22.92	18.28	3.08	4.17	2.53	1.05	1.01	100

　　晋阳高速公路历年年平均日交通量见表3.

表3 晋阳高速公路历年年平均日交通量

年份 　　交通量	1998	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007
年平均日交通量(绝对值）	3 515	4 029	4 372	4 773	5 123	5 547	8 461	5 895	7 194	9 180
重车比例/%	14.4	14.1	17.0	17.7	36.4	31.2	34.1	37.8	36.1	38.8
平均年增长率/％		9	9	8	29	2	55	-31	16	34

　　 注：小客车交通量按JTG B01－2003《公路工程技术标准》中的有关规定换算。

　　由表2～3、图1～2可知：

　　a)交通量增长过快 晋阳高速公路交通量增长较快，1998年—2007年，全线交通量平均年增长率为14.6%，2004年日交通量为13298辆，增长率高达55%，2007年日交通量14 373辆，增长率高达34%.

　　b)重载车辆比例大 由图2可以看出，1997年—2001年重车比例只占14％～18％，从2002年开始，重车比例迅速增长，平均每年重车比例为37.8％. 2006年重车比例高达38.8％.

　　c)车况对沥青路面的破坏分析 晋阳高速上的车辆类型不一，车速变换频繁，加剧路面车辙的形成与发展；此外运营车辆车况差，车辆漏油严重，而柴油的污染降低了沥青胶结料与集料的黏附性，也是导致路面产生坑槽、麻面、泛油和松散等病害的原因之一。

3.2 路面破损状况

　　晋阳高速公路沥青路面的病害主要为龟裂、纵裂、横裂、坑槽、麻面、沉陷、车辙。晋城—阳城方向行车道路面破损状况次差率为79.2％，优良率为20.8％；阳城—晋城方向行车道路面破损状况次差率为83.3％。全线大部分段落进行了稀浆封层与微表处处理，且部分段落下面的龟裂、横裂与纵裂病害已反射上来，并出现轻度车辙。

　　 3.3 路面结构强度

　　对全线沥青路面（桥面、隧道内路面除外）行车道进行动态弯沉检测，通过对弯沉进行季节、温度、湿度修正后得到路面结构代表弯沉值，沿线代表弯沉分布见图3.

　　

以强度相近路段为评定路段长度对FWD检测弯沉值进行汇总分析，晋阳高速公路代表弯沉值范围为7.6～85.8(0.01 mm)。按全幅双向四车道原设计弯沉为25.8(0.01 mm)，半幅双向两车道原设计弯沉为27.5(0.01 mm)计算路面强度指数SSI，得出：全线路面强度指数（SSI）优占5.6%，良占5.0%，中占30.9%，次占25.7%，差占32.8%.

　　 4 再生方式确定

　　综合分析晋阳高速公路调查情况，可知，原路面破损严重，特别行车道破损类型多而复杂，虽经多次维修养护也不能控制裂缝类病害的向上反射，需要进行面层修复；原路面结构强度普遍偏低，承载力差，急需进行结构补强。

　　晋阳高速改造工程的设计年限为10年，施工期间为保障出行，不中断交通，结合路况调查及经济分析，选择现场冷再生方式作为处理旧路路面的维修方式。

　　 5 现场冷再生

　　现场冷再生外掺材料为水泥、碎石、水。

　　 5.1 材料技术指标

　　 5.1.1 水泥

　　选择初凝时间不少于3 h，终凝时间不少于6 h的硅酸盐、矿渣硅酸盐、火山灰质硅酸盐水泥，水泥等级选32.5级或42.5级，技术指标需满足《公路路面基层施工技术规范》（JTJ 034—2000）要求，为确保7天试件强度，可优先选用硅酸盐水泥。采用散装水泥时，水泥磨出后应存放7 d以上，安定性必须符合要求，进罐时散装水泥温度应低于60 ℃. 水泥掺量根据室内标准试验确定，应小于6.0%.

　　 5.1.2 碎石

　　碎石为10～30 mm，掺量为10%～20%，压碎值要求小于30%.

　　 5.1.3 水

　　一般饮用水即可。

　　 5.2 技术要求

　　水泥现场冷再生混合料7 d无侧限抗压强度满足大于等于3.0 MPa的技术要求，压实度大于等于97%. 当采用水泥用量试件强度达不到设计要求时，应采用较高标号水泥或用硅酸盐水泥替代矿渣水泥使混合料满足强度要求，现场实际施工水泥剂量应小于6.0%.

　　 5.3 施工工艺

　　现场冷再生时，旧料粒径可由铣刨速度控制，速度越慢，粒度越细。采用维特根MR2500再生机每次翻拌宽度2.4 m，翻拌深度25～30 cm时，行驶速度可选择5～8 m/min，作业段长度120～150 m为宜，拌合时的加水量可由冷拌再生机自动计量控制。翻拌接茬宽度纵向20～30 cm，横向50～100 cm，轮胎压路机稳压后，可用30t以上重型压路机碾压，最终宜用18～21 t三轮压路机静压成型。

　　现场冷再生的半刚性底基层，应覆盖或洒水养生7 d，应在铺筑柔性基层前及时洒布1.0 kg/m2热沥青，并洒铺3～5 mm碎石，用量3～4 m3/1 000 m2，必要时用6～8 t压路机碾压1～2遍。

　　整个施工过程中，应对再生路段（路幅）封闭交通，各路口设置警示牌，提醒司机及行人。

　　

　　 5 结语

　　晋阳高速公路改造工程于2009年进行施工，采用现场冷再生方式对原路面进行修复处理，改造工程于同年完工，到目前通车已快1年。2010年3月对晋阳高速进行路面调查，没出现任何病害情况，路面结构强度完全满足设计要求。表明晋阳高速改造工程采用的现场冷再生方法合理可行，既充分利用旧路材料，又节省了运输费用和新材料费，几乎不需要热量，不存在能源消耗和环境污染问题，该方法可为后续旧路维修改造提供良好的技术借鉴。

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