就地热再生道路养护
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就地热再生道路养护

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再生技术在机荷

就地热再生技术

在深圳机荷高速公路上的应用

 、背景

近年来,通过大规模的高速公路建设,解决了高速公路路网系统不适应经济社会发展的问题。公路的养护管理,目的是巩固建设成果,始终使这个成果保持良好的服务状态,同时延长使用寿命,提高路网的服务功能,充分发挥建设的投资效益。没有高速公路养护管理作保障,高速公路就不能保证良好的营运状态,路网整体水平就得不到提高,公路建设的最终目标也难以实现。高标准的养护工程质量和大交通量条件下养护作业环境促使我们探寻新的养护方式,沥青混凝土路面就地热再生就是其中一种养护方式。

   深圳市位于广东省属于亚热季风性气候,特点是:全年高温,降水集中分布 在夏季,最冷月平均气温在18℃以上,降水丰沛,年平均降水量为1500-2000毫米。

         深圳高速公路股份有限公司对机荷高速公

        路进行维护修缮时,决定在深圳首次引进就地热

        再生处理技术,一方面可以少占车道,施快捷

        减少交通影响另一方面,深圳地区辉绿岩石料缺

        乏,同时垃填埋场地已近极限,沥青废料弃运

困难,采用就地热再生技术可以达到社会效益

经济效益双赢

 

二、工程概况:

工程名称:广东省深圳市机荷高速公路(东段)维护修缮工程

   广东省深圳市机荷高速公司(西段)维护修缮工程

建设单位:广东省深圳市高速公路股份有限公司

施工单位:吉林省嘉鹏集团有限公司

施工工艺:复拌型加铺型就地热再生工艺,复拌型就地热再生工艺

量:东段复拌加铺型热再生238395 m2   复拌型就地热再生8019m2 

          西段复拌加铺型就地热再生226212.12m2

机荷高速公路是沈阳-海口高速公路(简称“沈海高速”)的组成部分,编号为G15,全长43.101公里。其中机荷高速东段于1997年10月建成通车,全长23.3km;机荷高速公路西段1999年5月建成通车,全长19.8km  机荷高速经过14 年的通车使用,机荷高速公路路面及交安设施均出现了不同程度的病害,影响了行车的舒适性和安全性。广东省深圳市高速公路股份有限公司决定于2012年-2013年分别对机荷高速公路东段和西段进行维护修缮。

原路调查:根据路面调查结果,机荷高速公路沥青路面典型病害包括:横向裂缝、纵向裂缝、龟裂、沉陷、松散和修补等病害。

                                       

  路面裂缝                   网裂

                                         

   

 

 

 

 

 

  路面横缝                   沉陷

施工方案:

   方案优势:机荷高速的维修方案规划研究从2009已经开始。先后从进行了多

个方案的反复比选论证最终选取了现在的加铺型就地热再生方案。主要考虑了几

个因素:机荷高速是深圳的东西交通大动脉,须保证交通不中断的前提下进行维

修,尽量做到既好又快;解决路面上面层与中面层的层间结合问题也是这次维修

的重点。路体的主要部分,包括绝大部分路面面层、基层、路基仍然属于非结构

破坏状态,可以继续利用,最大限度节约维修成本;深圳碎石原材料辉绿岩达到

200元/吨,资源循环利用,降低工程造价,符合低碳可持续发展理念,尽量

减少排放。

具体方案:主线路面三条行车道、加宽车道、内侧路缘带均采用加铺型热再生(再生厚度4cm+加铺 3cmSMA-13),对原4cm 上面层进行复拌,再加铺3cmSMA-13 新混合料,两层一起压实处理,行车道的加铺型热再生施工宽度需延伸至硬路肩内25cm,以保证加铺层施工质量,2. 硬路肩直接加铺3cmAC-10 普通沥青混凝土,加铺宽度为2.25m,加铺层与原路面间喷洒SBR改性乳化沥青粘层,确保加铺层

热再生施工

五、热再生配合比设计根据《公路沥青路面再生施工技术规范》和机荷高速《专用技术规范》要求,对原路面沥青混合料分别进行了切割取样、并委托华南理工大学土木与交通检测中心进行热再生沥青混合料配合比设计工作,具体检测结果如下

1. 原路面芯样试验结果

1)机荷高速公路(东段)原路面级配情况

 

 

机荷高速公路(东段)路面老化沥青及添加不同再生剂后性能指标

 

2)机荷高速公路(西段)原路面级配情况

 

机荷高速公路(西段)路面老化沥青及添加不同再生剂后性能指标

 

根据华南理工大学土木与交通检测中心所提供的《热再生沥青混合料配合比设计》基础上,对机荷高速原路面进行了1-3年、3-5年和超车道与硬路肩路段分别进行了试验, 1-3年:采用旧沥青路面材料+2%再生剂3-5年:采用旧沥青路面材料+5%再生剂超车道和硬路肩,采用旧沥青路面材料+9%再生剂+2%新沥青的配合比。

   

机荷高速东西两段在施工前都分别铺筑了试验段,以下为再生沥青混合料

检测指标:

 

六、施工工艺

热再生施工流程,封闭交通→清扫路面→机组就位→加热机加热旧路面→复拌机再生原路面沥青混合料→新混合料添加→摊铺→碾压→检查验收→开放交通

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


七、就地热再生施工过程

1. 清扫路面、画导向线

所有的准备工作完成后,开始清扫路面,用铁铲清除路面泥块、杂物,用扫帚、吹风机将路面清理干净;以免杂物混入再生混合料内。清扫路面后,在路面再生宽度以外画再生行进导向线,也可将路面边缘线作为导向线,保证再生边缘线顺直美观。

 

 

 

 

2. 路面加热

⑴ 加热机加热旧路面时,要严格控制加热温度、行走速度及车辆间距;应根据现场情况,随时调节燃气压力、进行往复加热、调整加热机的行走速度及加热板与地面之间的高度等,确保路面始终得到均匀的加热。

⑵采取以下措施保证路面材料的加热温度:

①加热结束后,路表温度控制在160-195℃。应及时检查加热散热器,防止产生明火;并及时更换。

②每天施工前应将再生剂加热至不影响其质量的最高温度,并使其保持恒温。

③当风力为3-5级时,将迎风面加装挡风板,并适当将加热板向逆风的一侧移动10cm左右,保证边缘也可得到足够的加热。当风力大于5级时,停止施工。

④在加热过程中,有沥青灌缝的地方易起火或冒浓烟现象,要求操作人员随时注意路面情况,在灌缝处可适当提高行走速度,并进行反复加热。

⑶我公司根据工期和再生工艺的实际需要配置了3台加热机,提高加热速度和温度,保证施工速度能够维持在2.5-3m/min左右,满足摊铺温度要求。

⑷ 旧路面加热宽度应比翻松宽度每侧宽10-20cm,让接缝处的温度足够高,以保证纵缝的有效热连接。


3.路面耙松、喷洒再生剂

⑴ 耙松深度电脑自动控制。使耙松厚度均匀,不留夹层,并随深度和行走速度的变化电脑自动调整再生剂用量。

⑵ 随时检查翻松边缘表面温度。如果温度偏低,应适当调宽加热宽度 ,以确保耙松边缘具有足够的温度,保证纵向接缝碾压密实。

⑶ 再生层下面的中面层具有足够的粗糙度,通过再生机耙松后面加热板二次加热,保证其温度大于100℃。

⑷再生剂用量要控制准确,施工过程中再生机通过电脑设定自动控制再生深度,电脑自动调整再生剂的用量,但因再生路面维修时间不同,拌合均匀性较差时,现场控制再生剂用量应遵循试验数据为指导,经验判断为辅的综合控制方式,适时调整再生剂的用量。


4.搅拌(1)再生剂喷洒在耙松的旧沥青混合料上进行第一次拌合,耙松器将再生混合料收集进入强制搅拌锅内,进行第二次强制搅拌。

2)施工中,使用红外线测温仪检查再生沥青混合料的温度(不低于120度),否则通过调整加热机行进速度或加大燃气压力来保证再生混合料温度。

 

 




5. 摊铺

加铺型摊铺,加铺型再生是利用再生机的第一熨平板摊铺再生混合料,同时利用第二级熨平板将加铺的新沥青混合料摊铺于再生混合料之上,再生层和加铺层两层同时碾压一起压实。   

 

 

 




6. 碾压

根据机荷东的施工经验确定碾压方法如下:再生加铺采用2台悍马双驱双振压路机,1台26T胶轮压路机进行组合。压路机应以慢而均匀的速度碾压,压路机应从外侧向中心进行碾压(有超高时从低处向高处碾压),相邻碾压带应重叠1/3-1/2轮宽,最后压至中心部分,完成一次为一遍。

初压用双驱双振压路机关闭振动静压1次,胶轮压路机利用边轮对接缝碾压1遍,使接缝处的热接密实,以2.5km/h的速度进行。压路机跟踪碾压的折返点与再生机保持不大于10m的距离。 要观察碾压效果,不得产生推移、发裂。初压过后应检查平整度,对不平整及缺料处进行修整。

复压用双驱双振压路机进行3次振动碾压,胶轮压路机在温度80度左右时碾压2次。振动采用高频低幅,振动频率宜为35-50HZ,振幅为03-0.8mm。压路机调头时要关闭振动装置,待向相反方向运行时再打开振动装置。

终压用双驱双振压路机进行终压2遍,消除胶轮轮迹,速度为3km/h。共碾压8次。施工结束后根据路面取芯测定的密实度确定碾压方式。







7.试验检测:

1)再生沥青混合料性能检测:再生施工过程中,待各项设定参数稳定后对混合料用具有保温性能的取样桶进行取样,并进行抽提、筛分、马歇尔、车辙等相关试验。

2)加铺型就地热再生现场检测:对再生混合料施工过程中应进行再生剂用量、压实度均值、再生混合料各项施工温度的检测。对再生完路面进行宽度、再生厚度、加铺厚度、总厚度、平整度IRI、外观、压实度、摩擦系数、渗水系数等试验检测。

复拌加铺型就地热再生试验路现场质量检查数据

 

 

7.开放交通

由于就地热再生施工对路面加热,路面内部温度较高而且下降慢,开放交通时,路表温度不宜高于50℃。盛夏时,路面内部温度下降更慢,开放交通时路表温度不宜高于45℃。

 

 



六、 经济效益分析

1.沥青层的沥青和集料均需外购,而铣刨下来的沥青路面材料的废弃又造成了不费用波动较大。机荷高速公路地处深圳市,当地筑路用资源的再利用率100%  ;传统铣刨摊铺工艺费用一般包括铣刨、废料运输、摊铺等几部分的费用,同时相关环境保护费用、安全保通费用较高,且随着地形、料场位置、骨料种类的不同摊铺石料缺乏,如果采用传统的铣刨工艺,重铺4cm上面必要的浪费。相对于传统铣刨工艺,采用就地热再生技术可以对旧沥青混合料进行100%的再生利用,有效的节省了资源,充分做到了“石料再用再生”机荷高速公路东段主线就地热再生施工面积为:522700 m²,路面厚度4cm,施工体积为20908m3,沥青混合料的密度按2.5吨/m3计算,可节省沥青混合料为52270吨,其中,节省石料约49918吨,节省沥青约2352吨。

2.机荷高速公路(西段)就地热再生工程量为435480 m2,路面厚度4cm,施工体积为17419.2m3,沥青混合料的密度按2.5吨/m3计算,可节省沥青混合料为43548吨,其中,节省石料约41588吨,节省沥青约1960吨。

七、路况回访:再生路面经过2年运营,经检测各项指标优良。由于热再生有效穿透了上面层与中面层交界面使得一体碾压的结果形成了包括加铺层至少12公分的无分层的整体结构,对路面整体受力有较大益处。这其中温度控制最为关键由于适当的配合比设计和采取了就地热再生横纵缝的热连接及光轮与胶轮的碾压组合,使得面层防渗水效果极好,对今后路面水害的防治有明显效果。

2017年我公司再次组织人员对机荷高速热再生施工段进行回访,已经通车运营五年的机荷高速路况依然完好,验证了再生工艺工程质量的稳定性,近一步证明沥青路面热再生技术是消除路面病害、延长道路使用寿命的有效途径。