一、基层材料再生的基本原理
目前农村公路大都是砂石路面和部分沥青处路面,经多年营运沥青路面表化,也褪化为砂石路,这些砂石路面经多年的养护建设,也具有一定的路面厚度。在排水良好的前提下,将原路面翻松,按试验数据掺配一定的砂石材料致使达一合适的级配,再掺入适量的水泥、石灰等结合料拌和碾压成型后就能成为很好的半刚性基层材料,该方法可减少购买石料的费用及材料运费,最大限度地降低修路成本。
经过室内试验和实体工程验证,定量的水泥、石灰与旧基层砂石材料在适当的含水量下拌合均匀,碾压密实达到设计厚度经养护后完全能满足农村公路路面基层强度要求,同时具有稳定性、抗裂性、耐久性都较好的特点。
二、实体工程概况
2004年6月,我们在当陈路k22+000―k25+200计3.2km农村公路改造工程采用了现场再生法进行施工。该路段修建于70年代后期,原路面结构为20cm厚5%水泥稳定砂砾石基层(实际厚度为22cm),3cm沥青混合料主油层,1.5cm细粒式沥青混合料面层排水系统较好,虽经历年养护,但由于严重超期服役,路面老化,路况下降需进行改造。经调查,距该路段22km以外都有可利用砂砾料源,为节约投资拟进行路面基层再生。
三、室内试验及配比设计
基层再生利用必须建立在对旧路面进行充分调查的基础上。我们现场取样进行了室内试验。
1、原路面基层材料筛分试验,经检测原路面基层材料粗集料多(见表1),细集料少,根据《公路沥青路面设计规范》关于级配的要求掺配细料进行调整,在实际施工中掺加了15%中粗砂。对较大的材料要进行剔除,在农村公路施工往往无法达到规范标准最大粒径53mm的要求,我们一般控制在80mm以内。
表1:旧材料筛分试验结果
方筛孔尺寸(mm) 40 31.5 19 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075
通过百分率(%) 87 82 66 50 17 15 9 5
2、利用调整级配后的材料做7天无侧限抗压度验确定水泥、石灰掺量。试验结果见表2。
表2:7天无侧限抗压试验
以上结果表明,采用旧基层材料就地再生的课题方案是可行的,其强度能满足规范要求。掺配同剂量的石灰、水泥旧基层材料比天然砾料(瓦河料场)强度高,考虑到再生利用施工中不可避免的土粒会掺杂到基层中,因此选取4%水泥+5%石灰基层,根据交通量设计基层厚度22cm,油层为3cm沥青混合料主油层+1.5cm细料式沥青混合料罩面层。
基层材料再生试验路的施工
(1)旧路材料的翻松及拌和
对采用再生工艺的旧路面(有利用价值的旧沥青路面材料应集中再生利用),采用装载机或轮胎式挖掘机按预定深度挖松。由于旧路经多年运营,结构强度又遭破坏,大部分材料很容易翻松,完成后将这些材料按60-80m3每堆进行集并拌和,拌和时应严格控制水泥、石灰的剂量以及含水量,要求拌和均匀,颜色一致且以“手捍成团,落地开花”为度。剔出大于8cm的粒料。
(2)路基及垫层的处理
对已挖了旧路材料的路段用装载机清理平整,对排水系统进行整治,使之通畅。对路基全段采用振动压路机碾压3-4遍,在碾压过程中,如出现“弹簧”现象或局部软弱点,采用晾晒或局部换填补强处理。
(3)再生基层的铺筑
由于旧路材料挖出后是在原地集并拌和的,可利用拌和的装载机进行现场布料,然后采用人工整平,采用YZ18B型振动压路机碾压,初压后及时对不合格点进行修整,确保平整度及路拱符合要求。
(4)油层铺筑
基层施工完成后及时进行沥青路面的铺筑施工。沥青路面的及时覆盖,可封闭再生基层中现有水分,减少水分蒸发损失,减少因洒水养生使基层表面干湿交替造成的收缩裂纹,油层铺筑后还可吸收辐射太阳能,阻隔水化热向外传递损失,提高再生基层的温度,促使稳定结合料的物理、化学反应加快,提高再生基层的早期强度。
四、试验路段的评价
该路段改造于2004年6月15日开工,7月30日完工,7天后测出平均弯沉值69(/100mm),达到了设计弯沉值小于81的要求,运行至今良好。
采用再生工艺,由于减少了材料消耗及运输环节,降低了工程造价,按利用旧基层料80%计算,每公里可节省砂石料买方费10560元,节约材料运费24684元,减去由于级配