论文部分内容阅读
摘 要：本项目通过理论分析和修筑厂区道路试验路工程，对冲击压实技术提高路基模量，旧沥青材料路面再利用技术。经检验，高模量路基的采用可显著提高路面结构的受力性能，沥青再生技术也取得初步成果。
一、工程概况
路基强度的变化会对路面结构产生较大的影响，随着以冲击压实技术为代表的路基处理技术的不断发展，高模量路基条件下的路面结构将具有广阔的应用前景。本项目通过修筑念坛工区试验路，对适用于中轻交通等级的高模量路基条件下的路面结构进行研究，以促进新材料新技术的发展和推广应用。
本试验路工程项目采用了冲击压实技术进行路基处理，结合厂拌乳化沥青冷再生技术及再生SMA技术，进行了高模量路基条件下旧沥青材料路面结构设计与应用研究。
二、工程应用技术背景
（一）冲击压实技术的发展与应用
路基回弹模量是路面结构设计的重要参数，许多路面设计指标和路面性能都受路基状态的影响。采用高模量路基，可以显著提高路面结构的整体刚度，降低路表弯沉，同时改善路面结构受力的合理性，其取值的大小对路面结构厚度有较大影响，直接影响工程造价。
冲击压实技术采用的施工机械为高振幅、低频率，具有高冲击能量的压实机械，和传统的压实施工方法相比，可明显改善路基压实效果，提高路基回弹模量。其性能优势主要有：①低频高振幅（约每秒2击，落距约10～20cm）;②冲击能量大，影响深度深。以25kJ三边形双轮冲击压路机为例，其双轮静重12t，行驶最佳速度为12km/h，对地面产生集中冲击力200～250t，相当于1111～1543kPa，产生强烈的冲击波，向下具有地震波传播特性;③冲击压实路基效果好，施工速度快，主要体现在：提高了路基压实度，增强了路基土的水稳性，提高了路基整体强度，减小了路基工后沉降变形，压实效率高。目前，冲击压实技术在我国的主要应用有：①湿陷性黄土等软弱地基和路堑的冲击压实处理;②路堤分层填筑的冲压;③旧砂石路面和旧沥青路面的冲击碾压与加宽部分的增强补压;④高路堤、路床和填挖交界路基的冲压增强补压;⑤旧水泥混凝土路面的沖击破碎碾压等。
（二）沥青路面再生技术的发展与应用
废旧沥青混合料可以通过再生用于路面的面层或基层，其沥青再利用率可达50%以上。因此废旧沥青混合料的有效再利用可节省沥青材料，大大降低工程成本，从而降低工程造价，既符合能源再生利用的原则，又遵循可持续发展的理念，对道路工程的建设具有重大的意义。
路面再生技术按沥青路面施工温度分为热拌再生法和冷拌再生法;按废旧料拌和场地不同可分为集中厂拌再生法和现场再生法。
厂拌热再生技术是是沥青路面再生的主要方法，也是目前应用最广、最为普及实用的路面再生技术。厂拌热再生技术属于结构性再生，具有较好的适应性，适用于各类路面破坏。厂拌再生沥青混合料路面能够达到并保持所要求的各项路用性能指标，并且具有更好的抗车辙性能。
厂拌冷再生混合料主要用作基层或底基层。先将旧沥青混凝土路面材料运回稳定土搅拌厂，经过破碎作为稳定土骨料，加入水泥或石灰、粉煤灰、乳化沥青等一种或多种稳定剂和新料（必要时）进行搅拌，然后铺筑于基层或底基层。这项技术未充分利用废弃材料中的旧沥青，还会在一定程度上影响混合料的抗压强度，但其生产过程几乎不需要专用设备就可实现，可以有效解决旧料废弃和环境污染等问题，在国外被普遍采用，实践证明具有很好的应用价值。
现场冷再生技术是指利用专用的现场冷再生设备，对沥青路面进行现场铣刨，掺加一定数量的新集料，再生结合料（乳化沥青、泡沫沥青、水泥、消石灰等）、再生剂（必要时）、经混拌、摊铺、碾压成型等工序，一次性实现对表面一定深度范围内的旧沥青路面再生，形成路面基层或下面层的一种技术。现场冷再生的主要优点是节约成本、保证路面结构的完整性、不损坏路基、工期短。
三、北京市念坛道路养护工区道路工程
北京市念坛道路养护工区试验路采用了冲击压实技术进行路基处理，结合厂拌乳化沥青冷再生技术及再生SMA技术，进行了高模量路基条件下旧沥青材料路面结构设计及应用研究。
（一）冲击压实试验路
念坛工区试验路路基处理采用冲击压实技术进行，施工现场见图1。
路基土填筑前必须对土进行物理性质试验，使填土的天然含水量控制在一定的范围内。把土运到施工现场后，用推土机推开并整平，控制松铺厚度不超过1m。用推土机推平起伏和凹凸部位，修整成适宜的横坡，然后用推土机将全工作面非常均匀地稳压两遍，最后利用平地机精平。冲击压实后需对路基进行平整度、压实度、弯沉值的检测，经检测值反推得到压实后的路基回弹模量，平均值达到60MPa左右。
经施工证明，冲击压实技术可有效地保证公路路基的填筑质量，控制施工后路基的沉降，给施工企业带来巨大的经济效益，但由于这是一项新型技术，相关的施工规范尚存在空缺，今后这一技术的研究还有待于进一步加强。
（二）再生试验路设计介绍
进行乳化沥青冷再生混合料设计时，参照《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008），确定了工程设计级配范围，在矿料级配设计、土工击实试验、劈裂试验基础上确定了最佳乳化沥青用量，经过配合比设计检验，证明所设计的乳化沥青冷再生混合料的各项技术指标均满足规范要求，现将设计结果汇总如下：
再生SMA-13沥青混合料设计时，参照现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）及《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）确定了工程设计级配范围，在矿料配合比设计、混合料马歇尔相关试验的基础上得到了最佳油石比，经过配合比设计检验，证明所设计的混合料各项技术指标均满足规范的要求，设计结果汇总如下。
生产乳化沥青冷再生混合料时，为了控制混合料级配，将RAP分为0～12、12～24mm两档，首先进行生产试运行，保证设备运转正常，各材料计量准确;其次进行生产过程控制，监控各仓料位，动态监控混合料含水量及乳化沥青对矿料裹覆情况;最后进行生产过程抽检，抽检结果如下表所示： （三）路面結构设计
路面结构设计包括厂区外道路路面结构设计以及厂区内硬化区域路面结构设计，具体结构方案如下：
（四）施工与养护
路面工程铺筑阶段，经试验段铺筑，进行生产设备运行调试，确定松铺系数为1.3，验证施工碾压工艺。混合料生产后，保证在规定时间内完成施工（小于6小时）。采取压实度、碾压工艺双控，初压：双钢轮2遍;复压：单钢轮4～6遍，胶轮6～8遍;终压：双钢轮2遍。采用封闭交通养生，施工过程情况如下图所示：
施工后路面整体情况良好，路面平整密实，经检测路面压实度达到了86%的技术要求。养生期间遭遇多次雨、雪等不利天气，局部出现松散。通过覆盖塑料薄膜对路面进行保护，养生4天后测试路面含水量为：4.01%。因养生条件恶劣、气温低，共养生15天。
（五）跟踪观测和施工总结
对念坛工区道路工程进行跟踪观测，路面平整密实，整体使用情况良好。
念坛工区道路工程为首次使用乳化沥青冷再生技术及再生SMA技术，通过本次实体工程应用，达到了确定施工工艺、使相关人员熟悉生产施工过程，积累工程经验等目的。
通过冲击压实工艺处理的高模量路基路面结构设计研究和应用验证，经验证，提高路基模量对路面结构受力的影响是非常大的，而冲击压实技术在路基处理方面具有优良的效果。此外，为促进新材料新技术的推广应用，试验路采用了沥青路面冷再生技术和再生SMA技术。从现场检测情况来看，新材料、新技术应用取得初步成功。并且通过试验路全过程的铺筑，实现了从配合比设计、混合料生产、实体工程铺筑，到调整生产设备、确定施工工艺等流程的相关经验总结。
参考文献
[1] 中交公路规划设计院. 公路沥青路面设计规范：JTG D50-2006 [S]. 北京：人民交通出版社，2006.
[2] 王东博. 高模量路基沥青路面结构应用技术研究[D]. 沈阳建筑大学，2011.
[3] 交通部公路科学研究院. 公路沥青路面再生技术规范：JTG F41-2008[S]. 北京：人民交通出版社，2008.
[4] 交通部公路科学研究院. 公路冲击碾压应用技术指南[S]. 北京：人民交通出版社，2005.
[5] 交通部公路科学研究院. 公路沥青路面施工技术规范：JTG F40-2004[S]. 北京：人民交通出版社，2004.
一、工程概况
路基强度的变化会对路面结构产生较大的影响，随着以冲击压实技术为代表的路基处理技术的不断发展，高模量路基条件下的路面结构将具有广阔的应用前景。本项目通过修筑念坛工区试验路，对适用于中轻交通等级的高模量路基条件下的路面结构进行研究，以促进新材料新技术的发展和推广应用。
本试验路工程项目采用了冲击压实技术进行路基处理，结合厂拌乳化沥青冷再生技术及再生SMA技术，进行了高模量路基条件下旧沥青材料路面结构设计与应用研究。
二、工程应用技术背景
（一）冲击压实技术的发展与应用
路基回弹模量是路面结构设计的重要参数，许多路面设计指标和路面性能都受路基状态的影响。采用高模量路基，可以显著提高路面结构的整体刚度，降低路表弯沉，同时改善路面结构受力的合理性，其取值的大小对路面结构厚度有较大影响，直接影响工程造价。
冲击压实技术采用的施工机械为高振幅、低频率，具有高冲击能量的压实机械，和传统的压实施工方法相比，可明显改善路基压实效果，提高路基回弹模量。其性能优势主要有：①低频高振幅（约每秒2击，落距约10～20cm）;②冲击能量大，影响深度深。以25kJ三边形双轮冲击压路机为例，其双轮静重12t，行驶最佳速度为12km/h，对地面产生集中冲击力200～250t，相当于1111～1543kPa，产生强烈的冲击波，向下具有地震波传播特性;③冲击压实路基效果好，施工速度快，主要体现在：提高了路基压实度，增强了路基土的水稳性，提高了路基整体强度，减小了路基工后沉降变形，压实效率高。目前，冲击压实技术在我国的主要应用有：①湿陷性黄土等软弱地基和路堑的冲击压实处理;②路堤分层填筑的冲压;③旧砂石路面和旧沥青路面的冲击碾压与加宽部分的增强补压;④高路堤、路床和填挖交界路基的冲压增强补压;⑤旧水泥混凝土路面的沖击破碎碾压等。
（二）沥青路面再生技术的发展与应用
废旧沥青混合料可以通过再生用于路面的面层或基层，其沥青再利用率可达50%以上。因此废旧沥青混合料的有效再利用可节省沥青材料，大大降低工程成本，从而降低工程造价，既符合能源再生利用的原则，又遵循可持续发展的理念，对道路工程的建设具有重大的意义。
路面再生技术按沥青路面施工温度分为热拌再生法和冷拌再生法;按废旧料拌和场地不同可分为集中厂拌再生法和现场再生法。
厂拌热再生技术是是沥青路面再生的主要方法，也是目前应用最广、最为普及实用的路面再生技术。厂拌热再生技术属于结构性再生，具有较好的适应性，适用于各类路面破坏。厂拌再生沥青混合料路面能够达到并保持所要求的各项路用性能指标，并且具有更好的抗车辙性能。
厂拌冷再生混合料主要用作基层或底基层。先将旧沥青混凝土路面材料运回稳定土搅拌厂，经过破碎作为稳定土骨料，加入水泥或石灰、粉煤灰、乳化沥青等一种或多种稳定剂和新料（必要时）进行搅拌，然后铺筑于基层或底基层。这项技术未充分利用废弃材料中的旧沥青，还会在一定程度上影响混合料的抗压强度，但其生产过程几乎不需要专用设备就可实现，可以有效解决旧料废弃和环境污染等问题，在国外被普遍采用，实践证明具有很好的应用价值。
现场冷再生技术是指利用专用的现场冷再生设备，对沥青路面进行现场铣刨，掺加一定数量的新集料，再生结合料（乳化沥青、泡沫沥青、水泥、消石灰等）、再生剂（必要时）、经混拌、摊铺、碾压成型等工序，一次性实现对表面一定深度范围内的旧沥青路面再生，形成路面基层或下面层的一种技术。现场冷再生的主要优点是节约成本、保证路面结构的完整性、不损坏路基、工期短。
三、北京市念坛道路养护工区道路工程
北京市念坛道路养护工区试验路采用了冲击压实技术进行路基处理，结合厂拌乳化沥青冷再生技术及再生SMA技术，进行了高模量路基条件下旧沥青材料路面结构设计及应用研究。
（一）冲击压实试验路
念坛工区试验路路基处理采用冲击压实技术进行，施工现场见图1。
路基土填筑前必须对土进行物理性质试验，使填土的天然含水量控制在一定的范围内。把土运到施工现场后，用推土机推开并整平，控制松铺厚度不超过1m。用推土机推平起伏和凹凸部位，修整成适宜的横坡，然后用推土机将全工作面非常均匀地稳压两遍，最后利用平地机精平。冲击压实后需对路基进行平整度、压实度、弯沉值的检测，经检测值反推得到压实后的路基回弹模量，平均值达到60MPa左右。
经施工证明，冲击压实技术可有效地保证公路路基的填筑质量，控制施工后路基的沉降，给施工企业带来巨大的经济效益，但由于这是一项新型技术，相关的施工规范尚存在空缺，今后这一技术的研究还有待于进一步加强。
（二）再生试验路设计介绍
进行乳化沥青冷再生混合料设计时，参照《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008），确定了工程设计级配范围，在矿料级配设计、土工击实试验、劈裂试验基础上确定了最佳乳化沥青用量，经过配合比设计检验，证明所设计的乳化沥青冷再生混合料的各项技术指标均满足规范要求，现将设计结果汇总如下：
再生SMA-13沥青混合料设计时，参照现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）及《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）确定了工程设计级配范围，在矿料配合比设计、混合料马歇尔相关试验的基础上得到了最佳油石比，经过配合比设计检验，证明所设计的混合料各项技术指标均满足规范的要求，设计结果汇总如下。
生产乳化沥青冷再生混合料时，为了控制混合料级配，将RAP分为0～12、12～24mm两档，首先进行生产试运行，保证设备运转正常，各材料计量准确;其次进行生产过程控制，监控各仓料位，动态监控混合料含水量及乳化沥青对矿料裹覆情况;最后进行生产过程抽检，抽检结果如下表所示： （三）路面結构设计
路面结构设计包括厂区外道路路面结构设计以及厂区内硬化区域路面结构设计，具体结构方案如下：
（四）施工与养护
路面工程铺筑阶段，经试验段铺筑，进行生产设备运行调试，确定松铺系数为1.3，验证施工碾压工艺。混合料生产后，保证在规定时间内完成施工（小于6小时）。采取压实度、碾压工艺双控，初压：双钢轮2遍;复压：单钢轮4～6遍，胶轮6～8遍;终压：双钢轮2遍。采用封闭交通养生，施工过程情况如下图所示：
施工后路面整体情况良好，路面平整密实，经检测路面压实度达到了86%的技术要求。养生期间遭遇多次雨、雪等不利天气，局部出现松散。通过覆盖塑料薄膜对路面进行保护，养生4天后测试路面含水量为：4.01%。因养生条件恶劣、气温低，共养生15天。
（五）跟踪观测和施工总结
对念坛工区道路工程进行跟踪观测，路面平整密实，整体使用情况良好。
念坛工区道路工程为首次使用乳化沥青冷再生技术及再生SMA技术，通过本次实体工程应用，达到了确定施工工艺、使相关人员熟悉生产施工过程，积累工程经验等目的。
通过冲击压实工艺处理的高模量路基路面结构设计研究和应用验证，经验证，提高路基模量对路面结构受力的影响是非常大的，而冲击压实技术在路基处理方面具有优良的效果。此外，为促进新材料新技术的推广应用，试验路采用了沥青路面冷再生技术和再生SMA技术。从现场检测情况来看，新材料、新技术应用取得初步成功。并且通过试验路全过程的铺筑，实现了从配合比设计、混合料生产、实体工程铺筑，到调整生产设备、确定施工工艺等流程的相关经验总结。
参考文献
[1] 中交公路规划设计院. 公路沥青路面设计规范：JTG D50-2006 [S]. 北京：人民交通出版社，2006.
[2] 王东博. 高模量路基沥青路面结构应用技术研究[D]. 沈阳建筑大学，2011.
[3] 交通部公路科学研究院. 公路沥青路面再生技术规范：JTG F41-2008[S]. 北京：人民交通出版社，2008.
[4] 交通部公路科学研究院. 公路冲击碾压应用技术指南[S]. 北京：人民交通出版社，2005.
[5] 交通部公路科学研究院. 公路沥青路面施工技术规范：JTG F40-2004[S]. 北京：人民交通出版社，2004.