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来源：职称驿站所属分类：交通运输论文 发布时间：2012-04-27浏览：25次
【摘要】随着我国国民经济的发展，道路基础设施建设日新月异。由于使用期的延长和交通量的快速增长，北京市的公路大修频率越来越高。顺义区公路总里程2502公里，沥青路面占路面总面积的95％。近五年，顺义区公路大修里程累计298.127公里，共投资5.4亿元。如此大规模的公路大修，传统的破除重建，一方面工期长，造价高；另一方面废弃物多，污染环境。不符合建设节约型、环保型社会的要求。通过借鉴国内外公路维修养护的成功经验，结合北京地区的实际情况，顺义区率先将旧路冷再生技术引入市场，在辛樊路大修工程中进行实践。该技术是在自然温度环境下，利用冷再生机，把旧路路面材料（面层、基层和底基层）现场破碎，同时掺加部分粘合材料（如水泥、石灰等）和适量的水，经充分拌和后摊铺、碾压成型、养生，形成满足路用强度等级指标要求的新型路面结构层。
本文结合顺义区大修工程，分别对2004年辛樊路大修工程、2005年焦孙路大修工程和2007年顺安路大修工程中冷再生技术的设计情况和应用效果进行了分析和总结，并对其在沥青路面大修工程中应用的可行性和改进措施提出了一些看法。
关键词：工程，设计，旧路冷再生，技术
一、冷再生技术概述及特点
1、冷再生技术的概念
沥青路面冷再生技术是在自然温度环境下，利用冷再生机，把旧路路面材料（面层和部分基层）现场破碎，根据再生后结构层的结构特征适当加入新骨料或细集料，按比例加入部分粘合材料（如水泥、乳化沥青等）和适量的水，经充分拌和后摊铺、碾压成型、养生，形成满足路用强度等级指标要求的新型路面结构层的一种工艺方法。
2、冷再生技术的特点
路面冷再生与传统的路面维修方式相比,能够节约大量的沥青、石灰、砂石等原材料,节省工程投资,同时有利于废料处理、保护环境,因而具有较大的经济效益和社会效益。随着人们对环保、社会效益的关注及技术的进步,冷再生利用技术越来越受到人们的重视。总结起来,路面材料的循环利用有下列优点:①降低施工成本；②节约集料和沥青；③保持原路面的几何特性；④保护环境；⑤节约能源。
二、冷再生技术在国内外的应用情况
1915年，美国开始对路面再生利用研究，到八十年代末美国再生沥青混合料的用量几乎为全部路用沥青混合料的一半，并且在再生剂开发、再生混合料的设计、施工设备等方面的研究也日趋深入。目前,其重复利用率高达80％。德国、法国、芬兰等西欧国家也十分重视这项技术，在高速公路和一些重交通道路的路面修复工程中推广应用。
我国八十年代初开始对旧沥青路面再生利用进行研究，并取得了一些成果和经验。1982年交通部将沥青路面再生利用作为重点科技项目下达，组织课题组开展系统的试验研究。近几年，北京、上海、江苏等省市从国外引进了现场再生设备，开始在一些道路上试验。
三、冷再生技术在大修设计中的关键点
1、确保路基强度和稳定性
以2004年辛樊路大修工程为例，通过论述冷再生技术在该工程中的应用情况，说明路基强度和稳定性对冷再生技术应用的重要性。
（1）工程概况
辛樊路是顺义首次应用冷再生技术的道路。该路西起顺义昌平区界，东止顺义平谷区界，全长22.17公里，平原二级公路，始建于1992年。本次大修段落为天北路（K15+828）至七干渠（K20+435），道路长4.607公里。路面宽12米，路基宽15米。原路面结构为：1.5cm沥青石屑面层，3.5cm沥青碎石，15cm石灰粉煤灰碎石基层，18cm石灰土底基层。
（2）路面调查
①道路破损调查
经过近十年的运营，路面出现大面积的破坏，龟裂、沉陷、脱落、翻浆等不同程度的病害，严重影响了该路的正常运营。
②交通量调查
该路交通量和交通分布为顺义公路分局2003年观测站的统计结果，如表3-1所示：
表3-1交通量及分布表
年份 汽车（辆/日） 小计（折合成小汽车）
小货 中货 大货 小客 大客 拖挂 拖拉机
2003 1368 420 902 2665 202 80 0 7111
将上述交通量换算成BZZ-100标准轴载当量轴次为1811.74轴次/日，按设计年限8年计算，该路的设计弯沉值为32（0.01mm）。
③路面弯沉检测
经检测该路路表局部弯沉较大，平均弯沉值133（0.01mm），代表弯沉值172（0.01mm）与设计弯沉32（0.01mm）差距较大，路面强度SSI=0.186<0.3，级别为差。说明该路的强度已不能满足交通量的要求，应进行补强。
④路面抗压模量检测
表3-2路面回弹模量检测结果
桩号 K18+365 K20+250 K20+135
模量 44 60 76
由于路面出现大面积的坑洞，测试难度较大，因此测试点比较少。从表模量测试的结果看，路面的回弹模量较低，说明该路的承载力明显不足。
（3）路面结构设计
设计方案为20cm旧路冷再生底基层，18cm石灰粉煤灰稳定碎石基层，1.2kg/m2乳化沥青透层，5cmAC-20I沥青混凝土底面层。
（4）冷再生应用效果分析
该工程于2004年11月完工，最初运营情况良好，但经过半年多的使用，部分路段出现了龟裂、沉陷、车辙等病害，龟裂面积2543m2，沉陷面积5168m2，车辙面积1885m2，总破损面积8596m2，本段道路总面积55284m2，占道路总面积的16％。为保障道路通行能力，2005年9月对不同的病害分别进行了铣刨罩面、挖补和抗车辙处理。
由于冷再生技术是首次在北京地区应用，设计方案、施工质量等方面存在缺陷，造成应用效果不理想，通过认真总结、分析，我认为设计方面的原因主要有以下几点：
①根据路基土方工程由地方政府完成，路基压实度不够,弯沉、回弹模量的检测可知路基强度低，路基未处理直接铺筑冷再生底基层，虽然提高了基层强度，但路基强度没有改善，必然导致路面出现沉陷等病害。
②5厘米沥青混凝土面层结构偏薄，导致路表面很快产生裂缝，初期产生的裂缝对行车无明显影响，但随着表面雨水或雪水的浸入，在大量行车荷载反复作用下，会导致路面强度明显下降，使沥青路面碎裂，加速沥青路面的破坏。
③水泥剂量偏大导致基层开裂。
因此，冷再生技术在辛樊路大修工程中应用表明，该技术适用于原路路基比较稳定，只是路面基层破损，强度不足的情况。否则，必将导致道路出现病害，进行返工处理。
2、冷再生结构层次的合理确定
在总结辛樊路大修经验和教训的基础上，以2005年焦孙路大修工程为例，有针对性地对路基强度足够的路段应用冷再生方案，并对路基强度不足路段进行处理，取得较好效果。同时提出冷再生结构层次的重要性。
（1）工程概况
焦孙路大修北起顺平路（K13+200），南止龙塘路（K23+405），道路长10.205公里。是顺义区东北部南北方向的重要公路，三级公路。该路于1993年修建完成，其中K13+200～K20+016段于2002年进行中修。路面宽7～12米，路基宽8.5～15米。
（2）路面调查
①道路破损调查
道路总面积117487m2，总破损面积47429m2，占道路总面积的40％。路面龟裂、纵横缝较严重，其中龟裂面积19206m2，占道路总面积的16％。
②现况路面弯沉值调查与分析
依据2005年焦孙路段实测弯沉资料，计算结果如表3-3所示。
表3-3路面弯沉检测表
路段 标准差 平均值 代表弯沉值 原路面计算弯沉 原路面当量回弹模量（MPa）
K13+200~K18+000 37 90 145.5 166 98.8
K18+000~K21+000 22 65 98 112 146.4
K21+000~K23+405 28 101 143 165 99.4
2005年对K13+200～K23+405段进行了弯沉测定，共测188点，最大弯沉值216（0.01mm），最小弯沉值20（0.01mm），平均弯沉值139（0.01mm）。弯沉较大的主要原因是基层强度不足。
③交通量调查分析
根据2004年《路段年平均日交通量统计报表》，对2004年的交通量进行分析如表3-4所示。依据现况交通量预测8年后，按5%的增长率，折合成小客车年平均昼夜交通量3464辆/日，满足三级公路年平均昼夜交通量要求。
表3-4交通量及分布表
年份 汽车（辆/日） 小计（折合成小汽车）
小货 中货 大货 小客 大客 拖挂 拖拉机
2004 429 282 68 549 38 23 174 2345
④现有路面结构的调查
根据焦孙路道路竣工资料，各路段路面结构情况如下：
K13+200~K20+800段现有路面结构为：3cm沥青砼面层，.5cm厚沥青碎石，18cm厚石灰粉煤灰稳定砂砾基层，15cm厚12％石灰土层（或旧路），路面厚度38.5cm。
K20+800~K23+405段现有路面结构为：2.5cm沥青碎石，18cm破碎砂砾掺灰（5%）基层，20cm山皮土，路面厚度40.5cm。
⑤道路综合评价
本路段路面状况评价等级为差。路面强度评价等级为次及中，即该路段路面结构不满足强度要求，需要对原路进行补强。
（3）路面结构设计
路面结构设计为：3cm沥青混凝土（AC-13F）上面层，5cm沥青混凝土（AC-16C）下面层，1.2Kg/m2乳化沥青透层，20cm旧路4%水泥冷再生基层。
局部沉陷等路面实测弯沉值大于120（0.01mm）的部分，挖除40cm旧路结构后，碾压路床，使压实度（按重型击实标准）达到95%且路基弯沉值不大于230（0.01mm）后回填旧路粒料与原路齐平，再整体做20cm水泥冷再生基层。
（4）冷再生技术应用效果分析
该路段于2005年10月完工，道路投入使用后运营状况良好，但经过一年多的使用，路面出现了龟裂、部分沉陷等病害。
我认为设计方面的原因主要有以下几点：
①冷再生设计中添加的结合料为水泥，水泥早期强度增长较快，刚度大，水泥稳定粒料和石灰稳定粒料相比，在温度或湿度变化时容易产生开裂。
②只做20cm冷再生基层，直接加铺面层，导致基层强度不足，出现沉陷等病害。
③由于沥青不宜做基层、底基层材料，旧路沥青面层不适宜作为冷再生材料。
因此，为减少开裂，旧路结合料宜使用石灰；旧路粒料冷再生结构适合做路面底基层；沥青面层不适合作为冷再生材料，应清除后对旧路基层材料进行冷再生。
3、旧路粒料的合理选用
在辛樊路、焦孙路等大修工程的实践基础上，旧路冷再生方案在大修工程中的应用得到了不断的改进和完善。目前，顺义区大修工程多采用对路面基层材料冷再生，即旧路粒料掺灰作为路面底基层结构。旧路粒料掺灰是铲除旧路面层后，将原道路基层挖除后，对路基进行处理，满足强度和弯沉值要求后，将旧路粒料回填，掺加一定剂量的石灰和适量的水，经冷再生机充分拌和后摊铺、碾压成型、养生，形成满足路用强度等级指标要求的路面结构层。
（1）工程概述
顺安路是顺义城区联系马坡和牛栏山镇的重要道路，是奥运场馆周边的一条主要干道，二级公路。路面出现龟裂、坑槽等病害。为满足2007年8月“好运北京”奥运测试赛期间的道路服务水平，2007年5月对该路府前街（K1+500）-昌金路（K10+475）段进行大修，道路长10.175公里。该工程的特点是工期紧，交通量大且不断交施工。
（2）路面调查
①道路破损调查
本次设计路段路面病害主要表现为龟裂、纵缝、横缝、车辙、坑槽、不规则裂缝及麻面等。其中横缝共1382m2，约占全路段面积的5.7‰，纵缝共1324m2，约占全路段面积的5.7‰。全路多处地段出现大面积龟裂，龟裂面积为37957m2，约占全路段面积的15.7%，大面积龟裂是本路的主要路损类型。
②现况路面弯沉值调查与分析
弯沉调查，共测378个点，最大弯沉值为216（0.01mm），最小弯沉值为14（0.01mm），平均弯沉值为71（0.01mm），弯沉较大主要是基层承载力不足。
③交通量调查分析
根据2005年路段年平均日交通量统计报表，此路段各种车辆折合成小客车年平均昼夜交通量13738辆／日，依据2005年交通量预测5年后，按5％的增长率，折合成小客车年平均昼夜交通量15273辆／日。满足规范对二级路的要求。
④现有路面结构的调查
主路K3+000至K5+800结构为：3cm沥青混凝土+2.5cm沥青碎石面层，18cm石灰粉煤灰砂砾基层，18cm12%石灰土底基层，路面厚度共为41.5cm；K5+800至K10+475段结构为：3cm沥青混凝土+4cm沥青混凝土面层，18cm石灰粉煤灰砂砾基层，18cm12%石灰土底基层，路面厚度共为43cm。
⑤道路综合评价
通过对旧路现况调查与分析，K3+000～K6+000段路面状况指数PCI评价等级为差，其他路段PCI评价等级为中。
从表3-5中各段路面强度指数SSI及其强度评价可以看出，全段路面强度普遍低下，且分布不均匀。
表3-5路面强度指数计算表
路线名称 起点桩号 止点桩号 弯沉均值 弯沉标准方差 弯沉标准差 路段代表弯沉 路段SSI 评价标准
顺安路 1 2 58.53 242.51 15.57 81.88 0.537 中
顺安路 2 3 83.05 104.41 10.22 98.38 0.447 次
顺安路 3 4 94.33 1160.84 34.07 145.43 0.303 次
顺安路 4 5 149.20 1208.78 34.77 201.35 0.219 差
顺安路 5 6 73.15 1199.98 34.64 125.11 0.352 次
顺安路 6 7 35.30 51.19 7.15 46.03 0.956 优
顺安路 7 8 38.85 29.31 5.41 46.97 0.937 优
顺安路 8 9 47.90 60.66 7.79 59.58 0.738 良
顺安路 9 10 51.80 45.09 6.71 61.87 0.711 良
顺安路 10 10.475 52.78 43.36 6.58 62.65 0.702 良
（3）路面结构设计
K3+000～K6+000路面破坏严重路段结构为：
4cm沥青混凝土(AC-13C)表面层
0.5L/m2乳化沥青粘层
6cm沥青碎石(ATB-25)下面层
1.0L/m2乳化沥青透层
18cm石灰粉煤灰碎石基层
18cm旧路粒料掺灰8%底基层
40cm路基掺灰6%处理
其他段路面结构为：4cm沥青混凝土(AC-13C)表面层，0.5L/m2乳化沥青粘层，6cm沥青碎石(ATB-25)下面层，1.0L/m2乳化沥青透层，铣刨旧路面层7cm。路面局部沉陷部分结构同K3+000～K6+000段。
（4）冷再生技术应用效果
工程于2007年7月底完工，保证了8月份奥运测试赛的道路交通需求。旧路基层冷再生技术的应用确保了工期，保护了环境，体现了“绿色奥运”的理念。目前，道路经一年多的使用，路面状况良好，几乎无裂缝更无沉陷，实践证明该大修方案可行。
旧路粒料掺灰冷再生除具有冷再生技术共同的优点，还有其自身的特点：
① 可对路基进行充分压实，保证基层强度，为今后的道路维修奠定基础；
② 粒料中不含旧沥青材料，结构层更加稳定；
③ 结合料掺石灰较掺水泥成本低，且不易产生裂缝；
④ 能维持现有路面高程，适用于穿村路段等要求不改变原路高程的路段。
参考文献
[]JTGD20-2006《公路路线设计规范》
[2]JTGD30-2004《公路路基设计规范》
[3]JTJ073.2—2001《公路沥青路面养护技术规范》
[4]天津市政设计院王海燕《沥青路面现场冷再生设计方法的探讨》
[5]人民交通出版社拾方治马卫民《沥青路面再生技术手册》
《旧路冷再生技术在公路大修工程设计中的应用》
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文章名称： 旧路冷再生技术在公路大修工程设计中的应用
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