泡沫沥青厂拌冷再生施工工法

1.1.1.1.1.2 .泡沫沥青厂拌冷再生施工工法1 前 言城市道路是城市交通运输的载体，也是城市基础设施的重要组成部分。近几年来，随着经济的发展，上级部门和广大市民对道路功能的要求也越来越高。这种要求集中体现在长时间维持城市道路在一定的服务水平，满足道路的舒适性和美观性。但是由于历史原因，我国城市道路建设和维修水平相对较低，使得城市道路的使用寿命较短，频繁的道路维修严重干扰了城市的工商业生产，周围居民意见很大。此外，目前市政道路的维修，主要采用传统开膛破肚式的封闭交通、大开挖的维修方法，这种方法不仅工期长，而且造价高，对于已经相当紧张的城市交通系统产生严重的影响，特别是一些重要路段，长时间的封闭施工会对城市的环境、周围区域的工商业产生严重的干扰。为了解决传统道路养护与维修存在的问题，我公司适时引进和开发沥青路面厂拌冷再生技术，该技术作为一种经济环保的维修工艺为现代化道路维修带来新的思路，符合当前构建和谐社会和建设节约型行业的时代要求。厂拌冷再生技术是一项先将旧路面结构层通过铣刨机进行破碎粒化，然后运输到场地集中堆放，通过专门的厂拌再生设备将按试验室配合比设计剂量的稳定剂（泡沫沥青和水泥）、新料（碎石或石屑）、铣刨材料等进行强制拌和，并通过卡车运输至摊铺机，进行摊铺、压实，再生后的材料作为新路面结构层使用，从而提高路面结构强度的新技术。 嘉兴市经济开发区昌盛路综合整治改造工程（中山西路禾兴北路）、嘉兴市经济开发云海路改造工程采用了泡沫沥青厂拌再生技术。我公司承担了两个项目的施工，并在施工中积累了丰富的经验，结合市政道路建设的特点，编制了本工法。2 工法特点泡沫沥青厂拌冷再生技术适合路面的功能性和结构性维修，对于沥青面层或基层损坏的路面进行破碎和重新稳定，产生一个新的、具有一定强度的、柔性的、较厚的均匀路面结构层，能够提高路面结构承载能力、抗疲劳和抗水损害的能力，而且可以有效的抑制水稳基层材料干缩和温缩变形引起的反射裂缝问题，从而延长路面的使用寿命。3 适用范围3.1 适用于各等级公路沥青路面的大修、改扩建工程;可用于高速公路、一级公路和二级公路沥青路面的下面层及基层，三、四级公路沥青路面的上面层。城市道路的大修与改扩建工程可参照应用。3.2 标高不宜增加或增加不多（通常小于5cm）的公路；3.3 具有较多沥青面层铣刨材料可以使用；3.4 路面结构整个面层和大部分基层产生损坏，处理深度较大，而且下承层病害处理面积较大； 3.5 路面线形需要较大调整，而且路表面平整度要求较高。3.6 施工点附近具备合适的铣刨料堆场。4 工艺原理4.1旧沥青路面材料经过铣刨，运送至固定的场地, 根据需要添加新料，通过固定的再生设备加入泡沫沥青，在常温下拌和形成新的再生混合料，运送至道路施工现场，使用摊铺设备进行摊铺，压实成型后，成为路面一个结构层次的整套工艺。铣刨 拌和 摊铺、压实图4.1 泡沫沥青厂拌冷再生的基本原理4.2 该技术的核心施工设备为德国维特根公司生产的KMA200泡沫沥青移动厂拌冷再生设备，该设备由1个水箱、2个集料仓、水泥螺旋添加系统、双卧轴强制拌和锅、喷洒系统（可以自动喷洒水、乳化沥青和泡沫沥青）、操作室和输料皮带等组成。2个集料仓都有筛网可以将超粒径的材料筛除掉，通常1个用于添加回收料，另外1个用于添加新骨料，如图2所示。冷料仓的送料速度可以控制回收料和新料的比例。两个料仓的材料同时在输料皮带混和，并在此添加精确计量的水泥等填料，然后运输至双卧轴强制搅拌锅里，在强制拌和锅上方装有泡沫沥青喷嘴和水喷嘴，可以同时喷洒泡沫沥青和水，喷入量可根据集料的质量，通过电脑控制。 水泥螺旋添加系统 卸料皮带双轴强制卧式搅拌锅集料配料皮带4500L的水箱178 HP 的 柴油发动机水、泡沫沥青喷洒系统料斗可以摆动的 驾驶室图4.2 泡沫沥青厂拌冷再生设备的组成5 施工工艺流程及操作要点5.1 铣刨5.1.1原沥青路面全部厚度一起铣刨掉。5.1.2铣刨速度宜控制在240360m/h。5.1.3铣刨不要超深，不要留下夹层。5.1.4铣刨侧面要清理干净，不得有松动颗粒。5.1.5铣刨面要求整洁、无污染。5.1.6基层须病害调查处理。5.2 泡沫沥青再生料的生产5.2.1沥青冷再生料的拌和使用维特根公司生产的KMA200泡沫沥青移动厂拌冷再生连续式拌合设备。5.2.2控制系统调整好铣刨料、外加集料、沥青、水、外加剂的比例，使拌和效果满足设计、规范要求。在拌合缸中边喷沥青边拌和，以保证泡沫沥青混合料拌和的均匀性。5.2.3破碎好的回收料的超粒径颗粒由料斗上的过滤网清除。5.2.4泡沫沥青冷再生混合料宜随拌随用，若因生产或其他需要段时间贮存时，贮存时间不宜超过24小时。5.2.5在泡沫沥青冷再生混合料生产过程中，应随时利用拌和机上的试验喷嘴检查沥青的发泡特征，并做到随时调整，确保质量。5.2.6要注意目测检查混合料的均匀性，及时分析异常现象。每日对拌和出来的泡沫沥青混合料进行检测。5.2.7沥青温度控制在160170C。5.3 泡沫沥青冷再生混合料的运输5.3.1混合料应采用自卸汽车运输，但不得超载运输，车辆的数量与摊铺机的数量、运输能力、运输距离相适应，在摊铺机前应形成一个不间断的供应车流。5.3.2从拌和机向运料车上装料时，应多次挪动汽车位置，平衡装料，以减少混合料的离析。5.3.3运料车进入摊铺现场时，轮胎上不得粘有泥土等可能污染路面的赃物，否则应清除干净后才能进入工程现场。5.3.4摊铺过程中运料车应在摊铺机前1-3m处停住，空档等候，由摊铺机推动前进开始缓缓卸料，避免撞击摊铺机。5.4 泡沫沥青再生混合料的摊铺5.4.1采用两台带有自动找平装置和自动调节摊铺厚度的摊铺机前后全幅梯队铺筑。5.4.2摊铺机的输出量应与泡沫沥青冷再生混合料的拌合能力及运输量相匹配，以确保再生混合料连续摊铺。5.4.3泡沫沥青混合料必须缓慢、均匀、连续不断的摊铺，不得随意变换速度或中途停顿，以提高平整度，减少混合料的离析，摊铺速度宜控制在120-180m/h。5.4.4在摊铺过程中，摊铺机螺旋布料器应相当于摊铺速度调整到保持一个稳定的速度均衡地转动，两侧应保持有不少于运料器高度2/3的混合料，以减少在摊铺过程中混合料的离析。5.4.5局部离析和弹簧现象设专人及时处理。5.4.6泡沫沥青冷再生混合料的松铺系数应根据混合料的类型由试铺试压确定，摊铺过程中应随时检查铺层厚度、横坡。5.5 泡沫沥青冷再生混合料的碾压5.5.1泡沫沥青冷再生基层施工应配备足够数量的压路机，选择合理的压路机组合方式及初压、复压、终压的碾压步骤，以达到最佳的碾压效果。5.5.2初压采用双钢轮压路机静压1遍，高频低幅振压1遍，共2遍。5.5.3复压使用2台压路机高频低幅振压进行不间断碾压6遍，碾压至达到要求压实度，并无明显轮迹。5.5.4终压紧跟复压进行，复压结束后，后碾压层表面干燥，可安排洒水车在再生层表面洒水，使再生层表面湿润。然后采用轮胎压路机压实，碾压速度35km/h，碾压至无轮迹。5.5.5压路机的碾压段长度以与摊铺机速度平衡为原则选定，并保持大体稳定。碾压过程中，压路机起车、停车要缓慢，不得在为碾压完毕的混合料上急停或掉头。压路机碾压过程中为避免出现混合料粘轮现象或者混合料表面较干时，可向压路机碾压轮喷洒少量水。5.6 养生5.6.1铺筑好的再生层应严格控制交通，做好保护，保持整洁，不得造成污染，严禁在其上对方施工生产的土或杂物。5.6.2应该保证冷再生层的水分蒸发，在水分蒸发期间，禁止大型车辆在新冷再生路面上通行。5.6.3再生混合料内部的含水量降至50%以下，然后喷洒透层油及少量石屑后，即可开放交通。养生时间一般在2-5天，施工单位根据现场情况和天气情况而定。6 材料与设备6.1 路用材料6.1.1沥青：用于发泡的沥青其技术要求及适用范围应符合公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）关于道路石油沥青技术要求中70号或90号沥青的规定。用于重载交通或面层较薄的道路时宜选用70号沥青，当日平均气温低于20时宜选用90号沥青。不得使用改性沥青。 6.1.2水泥：宜采用强度较低的水泥。普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥都可用于冷再生，技术指标应符合有关国家标准的要求，其中初凝时间不得小于3h，终凝时间宜在6h以上。快硬水泥、早强水泥或者已受潮变质的水泥不得使用。6.1.3石屑和碎石：石屑和碎石应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有颗粒级配，质量稳定，其质量应符合表6.1.3.1和表6.1.3.2的要求。表6.1.3.1石屑材料质量要求项目单位高速公路、一级公路其它等级公路试验方法表观相对密度，不小于g/cm32.502.45T0328砂当量，不小于%6050T0334含泥量（小于0.075mm含量），不大于35T0118含水率，不大于%44T0332注：石屑是指通过4.75mm或2.36mm的筛下部分。表6.1.3.2 碎石材料质量要求项目单位高速公路、一级公路其它等级公路试验方法表观相对密度，不小于g/cm32.502.45T0304或T0308石料压碎值，不大于%2830T0316吸水率，不大于%3.03.0T0304或T0308针片状颗粒含量（混合料），不大于%1820T0312软石含量，不大于%55T0320注：碎石是指粒径大于4.75mm，公称最大粒径为26.5mm的碎石材料。6.1.4铣刨料：铣刨料应干燥、材料组成稳定，其质量应符合表6.1.3.3的要求。表6.1.4.1铣刨料质量要求项目单位指标试验方法含水量，不大于%4T0305超粒径颗粒（大于31.5mm）含量，不大于%15T0312各筛孔通过率的变异性0.075%2T0301或T03270.6%54.75%726.5%106.1.5水：凡人或牲畜饮用的自来水可直接使用。对于不含有害物质而且清洁的井水、河水、湖水等水源，则需进行必要的检验，以确定其适应性，其pH值不得小于4。不得使用沼泽水、工业废水以及含有游离酸、碱、盐、糖、植物油或其它不明矿物质的水。当采用自然水源时抽水管应设有虑网，以防止杂草、树根等杂物堵塞再生设备上的喷嘴。6.2 机具配备6.2.1场地设备要求：水泥料仓1540吨1个；装载机23台；15t以上热沥青保温罐车23台或10t以上沥青加热罐1台；自卸车若干辆；水车23辆；路面专用铣刨设备；厂拌再生设备KMA200。厂拌冷再生施工应采用专用的沥青冷再生拌和设备（维特根公司生产的KMA200泡沫沥青移动厂拌冷再生设备）。厂拌设备应具有与测重传感器和数据显示仪相连的全电脑控制系统，沥青的喷嘴应能够自清洗，其连续生产能力不宜低于150t/h。6.2.2现场设备要求：12t以上双钢轮振动压路机1台（带强弱振动调整）；单钢轮振动压路机1台（带强弱振动调整）；20t以上胶轮压路机1台；摊铺机12台。7 质量控制7.1质量管理包括所用关键设备的检查和标定，所用材料的标准试验、试验段检测、施工过程中的质量管理和检查验收（工序间）。7.2应加强对再生设备的监管，再生设备操作人员必须经过专业的培训，熟悉设备的生产流程和操作方法。7.3建立工地试验、质量检查及工序间的交接验收等制度，试验、检验应做到原始记录齐全，数据真实可靠。7.4工地实验室应能进行所用材料的各项常规试验，对于工程量大的项目，工地实验室应当配备专门的室内沥青发泡装置或委托具有室内沥青发泡装置的实验室进行有关试验。7.5各个工序完结后，均应进行检查验收。经检验合格后，方可进入下一个工序。经检验不合格的段落，必须进行返工或补救，使其达到要求。7.6施工过程中应按照表7.6.1的要求对再生设备进行检查，一旦出现问题应立即向项目技术人员汇报，进行相应处理。表7.6.1 再生设备的检查项目与频度检查项目目的频率方法厂拌再生设备喷洒系统检查沥青、水喷洒系统是否正常，是否存在堵塞现象每天施工前，或必要时试喷和辅助相关仪表料门开口比例检查各料仓的开口比例是否正确随时机器上的仪表机器的生产率检查机器的生产率是否在规定的范围内随时机器上的显示器7.7在组织现场施工以前以及在施工过程中，原材料或混合料发生变化时，应对材料进行规定的基本性质的试验，评定材料质量和性能是否符合表7.7.1的要求。表7.7.1材料质量检查的项目与频度材料名称试验项目目的频度仪器和试验方法铣刨材料级配铣刨材料的级配的变异性是否在允许范围内当路面结构、铣刨深度、铣刨速度变化时，以及每8000m2测2个样品。T0302含水率材料的湿度状况，确定添加的水量。当路面结构、天气等变化，以及再生混合料含水量需要调整时，以及每5000m2测2个样品。T0305材料的组成材料的组成是否发生变化当路面结构、铣刨深度、铣刨速度变化时，或其它必要时目测老化沥青含量为检验新沥青用量提供依据每15000m2测2个样品T0722或燃烧法石屑含水率含水率是否符合要求，同时确定添加的水量。每8000m2测2个样品T0332级配确定级配是否符合要求每10000m2测2个样品T0327表观相对密度评定材料质量施工前，或必要时，测2个样品T0328塑性指数材料的塑性是否符合规定施工前和必要时，测2个样品T0118松方单位重计算石屑撒布量施工前，或必要时，测2个样品T0309碎石外观（石料品种、含泥量）材料是否符合要求，材料是否变化施工前，或必要时目测针片状颗粒含量评定材料质量施工前，或必要时，测2个样品T0312表观相对密度评定材料质量施工前，或必要时，测2个样品T0304或T0308级配确定级配是否符合要求每8000m2测2个样品T0302压碎值评定材料质量施工前，或必要时，测2个样品T0316沥青针入度评定沥青质量施工前，和必要时，测2个样品T0604软化点评定沥青质量施工前，和必要时，测2个样品T0606延度评定沥青质量施工前，和必要时，测2个样品T0605温度检验沥青温度是否符合设计要求随时再生机上温度计读数发泡效果检验沥青发泡效果是否符合设计要求每天开机施工前，或必要时，测试3次再生机上的测试喷嘴、钢桶、量尺、秒表等水泥水泥强度、凝结时间确定水泥的质量是否适宜使用施工前，料源变化时重测水泥胶砂强度检验方法，水泥凝结时间检验方法注：1.“随时”是指需要经常检查的项目，其检查频度可根据材料来源及质量波动情况由业主及监理确定；“必要时”是指施工各方任何一个部门对其质量发生怀疑，提出需要检查时，或是根据需要商定的检查频度。 2在正式施工前或生产过程中，利用再生机上的测试喷嘴检验沥青发泡效果。7.8从厂拌再生出料皮带连续观测再生材料的质量和均匀性，一旦发现有任何沥青结团和骨料离析等现象，必须立即停止生产进行检查；7.9检查厂拌再生设备控制室操作面板各项参数的设定值，核对计算机采集和打印记录的数据与显示值是否一致。7.10冷再生混合料质量检查的项目和频度应按照表7.10.1的规定进行，并如实计算产品的合格率。单点检验评定方法应符合相关试验规程的试样平行试验要求。表7.10.1材料质量检查的项目与频度要求项目检查频度及单点检验评价方法质量要求与允许偏差试验方法混合料外观随时观察集料是否存在明显离析情况、泡沫沥青分散情况，有无沥青结团或沥青丝现象。目测含水率每4000m2或每800吨测2个样品的平均值评定1%，2%T0305沥青用量（油石比）每5000m2或每1500吨测2个样品的平均值评定0.3总量控制或燃烧法、抽提法活性填料用量每10000m2或每3000吨测2个样品的平均值评定0.3总量控制或EDTA滴定法马歇尔试验：稳定度、流值每天12次，宜46个试件的平均值评定符合设计要求T0709强度：劈裂强度ITS和无侧限抗压强度UCSITS：每天12次，宜46个试件的平均值评定符合设计要求T0716UCS：每3天1次，宜610个试件的代表值评定符合设计要求T0805水稳性（干湿劈裂强度比）每天12次，宜46个湿试件的劈裂强度平均值与干试件劈裂强度平均值之比，进行评定符合设计要求T0716车辙试验开工前或必要时，测3个样品的平均值评定符合设计要求T07197.11泡沫沥青冷再生层在碾压过程中应随时对施工质量进行检查，质量检查的内容、频度、允许偏差应符合表7.11.1的规定。7.12 应对泡沫沥青冷再生层钻取芯样检验其完整性。一般在龄期730天时，应能取出完整的芯样。施工气温较低或再生层含水量较大时，可适当延长取芯时间。如果再生层取不出表7.11.1泡沫沥青再生层的质量控制标准项目检查频度及单点检验评价方法质量要求与允许偏差试验方法城市快速道、主干道其他等级道路外观随时表面平整密实，不得有明显轮迹、裂缝、推挤等缺陷，且无明显的离析目测接缝随时紧密平整、顺直目测厚度 (mm)均值每15002000m26个点-8-10施工时插入法量测松铺厚度及挖验法量测压实厚度单点值-10-20宽度(mm)有侧石检测每个断面20T0911无侧石检测每个断面不小于设计宽度T0911纵断面高程(mm)面层厚度6cm检测每个断面+5,-10+5,-15T0911面层厚度6cm1015T0911横坡度(%)面层厚度6cm检测每个断面0.30.4T0911面层厚度6cm检测每个断面0.40.5T0911平整度(mm)面层厚度6cm每200米每车道2处，每处连续10尺68T0931面层厚度6cm812T0931注：表中面层厚度是指泡沫沥青再生层上沥青面层的厚度，指标针对再生层。完整的芯样，则应找出不合格再生层的界限，进行返工处理。8 安全措施8.1 路面病害预先处理，以防铺完效果不佳。8.2 厂拌机的操作需谨慎，试试监控，防治喷嘴堵住和实际喷出量。泡沫沥青拌合厂的各部位需经常检查、维修，并配备消防器材。8.3 参加道路施工人员应严格执行有关安全规定，做好人身安全防范。8.4 泡沫沥青摊铺作业时，摊铺机驾驶台及作业现场要视野开阔，清除一切障物，作业时无关人员不得在驾驶台上停留，驾驶员不得擅离岗位。8.5 运料车向摊铺机卸料时，应同步进行，动作协调，防止互相碰撞。8.6 换挡必须在摊铺机完全停止后进行，严禁强行挂挡和在坡道上换挡或空挡滑行。8.7 在泡沫沥青摊铺作业中应设置施工标志。8.8 泡沫沥青运输车辆状况应良好，使用前应对刹车、自卸系统进行检查，车斗密封，后挡板牢靠。 9 环保措施9.1 及时回收施工过程中剩余的各种料，加以充分利用或合理丢弃，防止环境污染。9.2 拌和场地的设置应符合国家有关环境保护、消防、安全等规定；拌和场地与工地现场距离符合就近原则；拌和场地应具有完善的排水设施；路面铣刨料和需添加的新料必须分隔堆放，细集料应采取防雨措施，料场及场内道路应作硬化处理，严禁泥土污染。9.3 铣刨后的路槽应当平整、坚实和符合规定的横坡，不得出现薄的夹层。摊铺泡沫沥青冷再生混合料之前，应安排人员（或清扫车）清扫路槽。10 效益分析10.1 厂拌冷再生技术是一种环保、节约的道路维修技术。10.2 改造原有路面结构，延长路面使用寿命。10.3 可以获得高质量的沥青稳定材料，再生材料的质量可以保证。10.4 施工速度快，缩短施工工期。10.5 由于泡沫沥青再生材料是在常温下将沥青铣刨材料进行拌和，节省了能源和原材料，而且与传统半刚性路面相比，泡沫沥青冷再生路面可以减薄沥青面层的厚度，使得路面总体造价降低。 11 应用实例11.1 项目介绍实例1：嘉兴市经济开发区昌盛路综合整治改造工程（中山西路禾兴北路）全长5354m，行车道路面宽度为14m。经过近10年的使用，该路段产生了比较严重的损坏，主要表现为网裂、沉陷等病害，急需进行维修处理。以1km为评价路段，各路段的代表弯沉在100160（0.01mm）。弯沉测试结果表明大部分原路面结构层遭到比较严重的破坏，整个基层和面层都要进行彻底修复才能满足荷载要求。由于市政道路高程的限制，路面大修通常采用传统的挖补方案，这样不仅会产生约10万t废旧路面材料，而且造价高，维修时间长。结合该工程项目的实际情况，经多方专家论证，认为采用冷再生技术进行大修的方案可行，且经济实用。最终决定采用如图11.1.1所示的就地再生和厂拌再生相结合的维修方案。实例2：嘉兴市经济开发区云海路改造工程，采用此工法。沥青上面层3cm三渣基层30cm沥青下面层6cm宕渣填筑层10cma)原路面结构AC13 5cm泡沫沥青16cm水泥再生18cm宕渣填筑层10cmb)冷再生方案图11.1.1路面维修结构方案 采用泡沫沥青厂拌再生柔性上基层和水泥就地再生半刚性底基层组合的复合式路面，不仅可以有效加固损坏的基层，还可以有效减少裂缝病害。同时，原有废旧材料基本上可以再生利用，造价中等。综合技术经济指标，最终决定采用先铣刨12cm原路面结构层，再铣刨11cm，然后对以下16cm三渣基层进行水泥就地再生。第1次沥青铣刨料添加部分新骨料，进行泡沫沥青厂拌再生处理，泡沫沥青再生层压实后厚度为16cm；水泥再生层压实厚度为18cm；沥青层和泡沫沥青层间设置封层；最后加铺5cm普通沥青面层。对原路面底基层采用水泥作为稳定剂进行就地再生处理，从而形成一个均匀的冷再生底基层,对现有病害的路面结构进行加固，增强结构层的强度，并为泡沫沥青再生基层提供坚固的支撑。将铣刨的沥青面层材料采用泡沫沥青厂拌再生，摊铺、压实后形成一个新的柔性再生基层，不仅增强了结构层的强度、抗疲劳和抗水损害的能力，而且可以有效的解决半刚性基层的反射裂缝问题。11. 2 施工情况依据按施工流程完成施工，施工现场如图：图11.2.1道路沥青混凝土铣刨 图11.2.2道路基层铣刨图11.2.3泡沫沥青冷再生混合料的拌和现场 图11.2.4泡沫沥青发泡图11.2.5泡沫沥青胶轮碾压图11.2.6泡沫沥青光轮碾压图11.2.7泡沫沥青摊铺图11.2.8泡沫沥青摊铺 图11.2.10泡沫沥青养生 图11.2.10泡沫沥青芯样11. 3 工程评价两工程分项工程均评为优良。至今道路运行状况良好，没有出现病害。.