旧沥青路面水泥冷再生施工方法.docx
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旧沥青路面水泥冷再生施工方法
省道101线金积至关马湖公路
冷再生底基层作业指导书
一、工程概述
省道101线是宁夏“三纵九横”公路网中的一纵,即中纵,是宁夏公路路网中的重要组成部分。
中纵起点为麻黄沟宁蒙省界,经石嘴山市、永宁县、吴忠市、中宁县、同心县、固原市、泾源县至双疙瘩梁宁甘省界,全长541公里。
本项目是省道101线吴忠市境内改建段。
起点金积镇、下穿G6京藏高速、S21古青高速、终点关马湖。
原金积至关马湖段公路建设于上世纪90年代,2002年大修罩面。
现如今交通量持续增长,随着金积工业园建设,大型车辆增长较快,现有路面已开始破坏,改建迫在眉睫。
路线起点位于吴忠市世纪大道与S101线交叉路口,起点桩号K66+800,路线布设由北向南,终点桩号K77+150,接S101线改建完成路段,路线全长10.350km。
本项目为旧路改建工程,采用全深式厚度为22cm的冷再生底基层技术,路线起点、终点、桥涵和平交路口段新建顺接。
原有公路技术标准,旧路最早建设于上世纪80年代,路基8.5m,于1995年改建为12m路基,2002年大修罩面.现有旧路金积街道段宽25m,其余段均为12m。
桥涵基本拆除新建,旧路线形不变。
根据对旧路现场铣刨,对旧路集料筛分试验,旧路集料基本能满足《公路沥青路面再生技术规范》JTGF41-2008及交通运输厅下发《稳定土就地冷再生施工指南》的要求。
但由于以下原因,对旧路集料进行改善。
首先级配范围不良,其次冷再生厚度不足,经试验需掺配5-10mm碎石12%,以满足集料级配要求,同时能满足旧路厚度及宽度的不足。
本项目设计全线均掺配5—10mm碎石12%。
二、路面就地冷再生技术
1、冷再生技术
冷再生技术是采用再生机一次性粉碎法,将路面混合料在原路面上就地铣刨、翻挖、破碎,再掺入一定数量、符合标准的再生剂、水泥、水和骨料,按设定的厚度,用冷再生机进行处理后,经整形、碾压和后期养生,使其达到设计路基结构层技术要求的一种施工工艺。
2、冷再生底基层
本项目底基层结构设计本着就地取材、经济合理的原则,结合现场试验情况,在同时满足二级公路基层强度要求的情况下选定旧路面结构层为全深式就地冷再生,确定就地冷再生粗集料掺配(5-10mm碎石12%):
水泥=100:
4,采用就地冷再生机械施工。
施工前根据试验确定水泥稳定碎石基层配合比,要求水泥稳定碎石7天浸水抗压强度95%概率值必须不小于2MPa,具体施工时均要求增加0.5%的水泥剂量。
3、冷再生机的选择
本项目设计冷再生的压实厚度为220mm,底基层再生宽度12.45m。
冷再生设备必须具备足够动力,机械驱动转子,满足各种复杂路况要求;设备配备的深度传感器,能够精确控制再生深度,误差不大于10mm;冷再生设备配备水等材料喷洒添加系统,添加量按照配合比设计要求微机控制按工作速度自动调解比例,根据再生机有效工作宽度变化可以改变材料喷洒宽度,所有材料喷头具备自动清洗功能,保证材料喷洒均匀。
项目确定选用上海朗信道路机械技术服务有限公司进口设备维特根(WR2500)冷再生机械,每次再生最大宽度为2.5m。
三、外掺材料
1、碎石
外掺碎石满足现行《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034)的规定.设计采用青铜峡柳木皋盟雪石料厂5-10mm碎石,含泥量不超过0.7%,粒径规则,粒料干净,压碎值不大30%,质量符合要求。
料场位于甘城子西侧13公里处,碎石生产规模大,运输道路畅通。
2、水泥
水泥作为全深式就地冷再生活性添加剂,其技术指标符合《公路路面基层施工技术规范》(JTJ035)的规定。
设计用青铜峡水泥股份有限公司水泥。
采用初凝时间3h以上,终凝时间在6h以上的32.5级水泥。
3、水
沿线打2眼机井为水源,用水车供施工用水和养生。
四、冷再生底基层施工机组组合
1、水车5辆,2辆配合再生机生产供水3辆用于养生;
2、再生机选用一台上海朗信道路机械技术服务有限公司进口设备维特根(WR2500)冷再生机械;
3、平地机一台;
4、25t单轮震动压路机一台;
5、重型胶轮压路机一台。
6、50型装载机一台。
7、碎石运输车10辆。
8、水泥运输车4辆。
五、再生混合料施工配合比设计
1、一般规定
1)、根据设计图纸要求对旧路面材料分段取样分析,选用碎石和水泥,进行再生混合料的施工配合比设计。
2)、全深式就地冷再生基层各项试验应按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057)进行。
3)、原材料的试验应符合《公路路面基层施工技术规范》TJT034的相关要求。
2、原材料试验
1)、根据路面破损情况将施工路段划分为几段,为确保试验的精确,每个路段长度不宜大于1000m,且不宜小于500m。
2)、根据需要,取足够数量的旧路混合料(RAP和基层材料)。
3、对取样材料试验分析
1)、根据路面设计方案确定的再生深度为22cm进行取样,采用维特根(WR2500)冷再生机械,按再生深度进行原地拌合,取有代表性的铣刨料样品并严格按照相关规范和规程进行级配分析,对液限和塑限指数、击实试验等试验检测。
2)、对级配不良的铣刨旧料,通过掺加部分碎石以改善其级配,对新加料取所定料场中有代表性的样品并严格按照相关规范和规程进行级配分析、集料液限和塑限指数、相对密度、碎石压碎值等试验检测。
3)、全深式就地冷再生基层原材料试验检测项目应满足下表要求:
全深式就地冷再生基层原材料试验检测项目和要求表
实验项目
材料名称
频度
含水量
碎石、基层层旧料
配合比实验前,施工前随时取样
液限、塑限
0.5mm以下的集料
配合比试验前,施工段落发生变化
时,随时取样。
单粒级配、≤0.075含量
碎石
每2000m3抽取一组
水泥技术指标
水泥
按批次进行抽检、每50t抽检一次
针片状、压碎值
碎石
每1000m3抽检一次
六、全深式就地冷再生基层混合料级配组成设计
全深式就地冷再生基层混合料应满足如下要求:
再生混合料单个颗粒最大粒径不大于37.5mm,它的塑性指数不大于10。
全深式就地冷再生材料的颗粒组成级配应满足下表要求:
全深式就地冷再生混合料级配范围表
通过质量百分率(%)编号
项目
1
2
3
筛孔尺寸
(mm)
37.5
100
90-100
31.5
100
26.5
90-100
66-100
19
72-89
54-100
9.5
47-67
39-100
4.75
29-49
50-100
28-84
2.36
17-35
20-70
0.6
8-22
17-100
8-47
0.075
0-7
0-30
0-30
塑性指数
<10
<10
<10
注:
1号级配范围用于高速公路和一级公路基层;2号级配范围用于高速公路和一级公路底基层;3号级配范围用于二级及二级以下公路混合料.
2)、全深式就地冷再生混合料性能应满足下表技术要求:
再生混合料的抗压强度标准表
公路等级
层位
二级和二级以下公路
高速公路和一级公路
基层(Mpa)
2.5-3
3-5
底基层(Mpa)
1.5-2.0
1.5-2.5
七、全深式就地冷再生基层混合料配合比设计
1、准备试样并进行配合比设计
1)、将代表试样(旧混合料)完全风干,测定旧混合料完全风干后的含水量。
2)根据旧混合料和新加料的级配确定合成级配,绘制级配曲线,使设计合成级配在相应的级配范围内。
设计的合成级配宜接近级配范围的中值。
当反复调整不能满意时,应更换新加料设计。
2、最大干密度和最佳含水量的确定
1)、分别按下列五种水泥剂量配制同一种土样、不同水泥剂量的混合料4%,4.5%,5.0%,5.5%,6%。
2)、根据设计配合比确定的新旧料比列进行配料,配料时>37.5mm的材料用19-37.5mm进行替代。
3)、按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057)方法确定混合料的最大干密度和最佳含水量。
确定各种混合料的最佳含水率和最大干密度,至少应做三个不同水泥剂量混合料的击实试验,即最小剂量、中间剂量和最大剂量。
其他两个剂量混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。
3、成型试件(静压成型)
1)、按规定压实度分别计算水泥剂量的试件应有的干密度。
2)、根据最佳含水量和计算的干密度制备试件。
进行强度试验,作为平行试验的最少试件数量应不小于下表的规定。
如试验结果的偏差系数大于表中规定的值,则应重做试验,并找出原因。
加以解决。
如不能降低偏差系数,则应增加试件数量。
最少试件数量表
偏差系数
试件数量
材料情况
<10%
10%-15%
15%-20%
公称粒径2.36mm
6
9
公称粒径19mm
6
9
13
公称粒径31.5mm
9
13
3)、试件在温度20±2℃、湿度>96%的养护室内养生6d,浸水24h后,按《公路路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057)进行无侧限抗压强度试验。
4、确定稳定剂的最佳用量
1)、计算无侧限搞压强度试验结果的平均值和偏差系数。
2)、根据要求的强度标准,选定合适的水泥剂量,各试件室内试验结果的平均抗压强度的要求满足:
R均≥Rd/(1-ZaCv)。
八、试验段铺筑
1、一般规定
1)、工程开工前应铺筑试验段。
2)、根据道路结构形式和损坏状况选取试验段,使试验段具有代表性。
3)、试验段的长度应取350-400m,分为两段可以从中确定再生施工工艺和碾压工艺以及两段搭接时的处理方案。
从施工工艺、工程质量、施工管理、施工安全等方面进行检验,确定工艺参数。
4)、再生时应严格控制再生深度,如遇问题应及时解决。
5)、通过试验段的铺筑应获得以下资料:
再生混合料的级配。
检验再生后的混合料级配,与设计级配进行对比。
根据再生机对旧路面破碎粒径(≤37.5mm)要求,确定再生机的行进速度和转子旋转速度。
6)、通过铺筑试验段,操作员、监理人员以及管理人员应全面了解再生材料的有关特性。
2、试验段施工
1)、按要求选定试验路段。
2)、根据经验和所用再生机械的特点,在选定的试验段内,考虑全深式就地冷再生混合料的粒径最大值和均匀性,调整再生机的行进速度和转子旋转速度,使其达到规定要求。
3)、按设计再生深度对旧路铣刨,取铣刨后具有代表性的材料样品送往实验室进行室内配合比设计。
4)按照室内试验结果,在旧路上摊铺新加集料。
取铣刨后具有代表性的材料样品送往实验室进行筛分,如果筛分后的级配与室内设计级配超过规范允许级配范围,应调整再生机速度和转子速度,使铣刨、拌合后的混合料级配良好。
5)、根据水泥类型及特性,按照本指南相应规定进行严格施工,采用1-3种压实方案进行施工(包括压路机吨位、碾压顺序、遍数等),以确定最为合理的碾压方案。
6)再生机铣刨、拌合后的混合料,对以水泥作为稳定剂的冷再生,测定再生混合料的含水量、水泥剂量,并按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ57-94)要求成型试件,测定其7d无侧限抗压强度。
7)、对试验段的压实度、平整度、厚度、宽度等指标进行检测。
8)、根据试验的结果最终确定再生混合料的级配,施工时采用的再生机行进速度、转子速度及再生结构压实工艺。
9)、通过试验段确定正常情况下再生机每天能完成的工作量,及时计划材料供应和人员调整,确保再生机的正常工作。
九、全深式就地冷再生施工
1、一般规定
1)、水泥稳定就地冷再生层的压实厚度,设计为220mm。
2)、水泥稳定再生混合料用做基层时,水泥剂量不宜超过6%。
3)、水泥稳定再生结构层施工期的日最低气温应在5℃以上。
4)、在雨季施工水泥稳定再生基层时,应特别注意气候变化,切勿使水泥和混合料遭雨淋。
降雨时应停止施工,但已经摊铺的水泥混合料应尽快碾压密实。
5)、水泥稳定就地冷再生基层施工时,采用冷再生设备必须满足以下要求:
冷再生设备必须具备足够动力,机械驱动转子,满足各种复杂路况要求。
冷再生设备配备的再生深度传感器,能够精确控制再生深度,误差不大于10mm。
冷再生设备配备水等材料喷洒添加系统,添加量按照配合比设计要求微机控制按工作速度自动调解比例,根据再生机有效工作宽度变化可以改变材料喷洒宽度,所有材料喷头具备自动清洗功能,保证材料喷洒均匀。
6)、材料碾压应在混合料处于或略大于最佳含水量(1%-2%)时进行碾压,直到达到下列按重型击实实验法确定的设计压实度(最低要求):
基层高速和一级公路98%
二级和二级以下公路子97%
底基层高速和一级公路子97%
二级和二级以下公路96%
7)、水泥稳定就地冷再生基层用25t的单钢轮振动压路机碾压和重型胶轮压路机碾压。
2、全深式就地冷再生施工工序
1)、封闭交通
在准备原路面再生的前一周,应在施工路段各路口设置标示牌,提醒司机及行人封闭交通的时间。
开始准备原路面再生施工时,条件允许时完全封闭交通,禁止一切车辆通行。
如果无条件全封闭式施工,则采取半封闭施工,但必须做好安全防范工作。
封闭时用锥型桶隔离,防止有车辆及行人进入施工现场产生安全隐患。
未进行再生路段应设置警示牌或导向牌,提醒司机及行人慢行或绕行。
2)、施工放样
在再生施工之前,应在道路两侧放置一系列的标桩作为基线,用来恢复道路的中心线。
标桩的间距,曲线距离不应超过20米,直线距离不应超过40米。
原道路准备,清除原道路表面的石块、垃圾、杂草杂物、积水等。
冷再生机每刀施工宽度控制:
为保证整个路段的再生质量和机械利用率,应根据再生路段的路面宽度进行计算再生机和每一次有效工作宽度。
根据机型宽度计算确定。
一个作业段的施工长度控制:
综合考虑施工季节、气候条件、再生作业段宽度、施工机械和运输车辆的效率和数量、操作熟练度、水泥的初凝时间及碾压工艺确定每个作业段的长度,一般200米左右。
3)、准备新加料
计算材料用量
计算外掺水泥、碎石数量,计算公式如下:
碎石用量(m3/m)=路宽(m)*压实厚度(m)*最大干容重(kg/m3)*压实度(%)*掺石量(%)/石子密度(松堆1500kg/m3)
即:
碎石用量(m3/m)=12.45*0.22*2350*97%*12%/1500=0.499m3/m
水泥用量(kg/m2)=压实厚度(m)*最大干容重(kg/m3)*压实度(%)*水泥剂量(%)/[1+水泥剂量(%)]
即:
水泥用量(kg/m2)=0.22*2350*97%*5%/(1+5%)=23.88kg/m2
注:
以上数值为初定,待试验段完成后确定。
新加料装车时,应控制每车料的数量基本相等;卸料距离应严格掌控,避免有些路段卸料不够或过多。
将新加料均匀的摊铺在旧路面上。
按每1000平方米为一均匀段,检查新加料摊铺是否均匀。
冷再生机组就位:
使用推杆顺次首尾连接再生机组,并连接所有与再生机相连的管路。
水泥稳定全深式就地冷再生施工机组为:
水车+再生机+平地机+压路机+洒水车。
检查再生机操作人员是否已将所有与稳定剂添加料有关的数据输入计算机;检查水车内水是否充足;排除系统中的所有空气并确保所有阀门均处于全开位置;
4)、碎石撒布
方法一:
人工撒布碎石配合机械施工。
根据再生路面设计宽度(全幅12.45m),用白灰划出碎石撒布区边界线。
碎石运输到冷再生施工现场,然后自卸车均匀卸成一些小堆,注意控制碎石撒布量全幅每米0.499m3,用装载机初平后用平地机刮平,出现不均匀地方人工配合处理填布。
用振动压路机稳压一遍。
一般可以在冷再生施工前撒布300-600米。
方法二:
碎石撒布机撒布:
采用碎石撒布机进行施工,这样既提高碎石撒布的施工效率,又提高了碎石撒布的均匀性。
碎石撒布机碎石撒布完成后,用单钢轮振动压路机稳压一遍。
一般可以在冷再生施工前撒布300-600米。
5)、水泥撒布
方法一、人工撒布:
由初定最大干密度为2.35kg/cm3计算出每袋水泥的纵横间距为1.447m,用白灰划方格线,在方格中间摆放水泥。
每个方格卸一袋水泥,并检查有无遗漏和多余,运水泥的车应有防雨设备。
用刮板将水泥均匀摊开,并注意使每袋水泥的摊铺面积相等。
水泥摊铺完后,表面应没有空白位置,也没有水泥过分集中地点
水泥撒布过程中进行检测,用一块1平方米的钢板或注胶板放置在路面上,然后按要求进行撒布,撒布完毕后秤量其上水泥质量,检测是否满足设计要求。
方法二、水泥撒布机撒布:
采用智能水泥撒布机,是一种车载式工作机械,能快速均匀的对水泥进行撒布。
水泥撒布量的控制通过调整给料螺旋的转速和承载车辆的车速来调整。
并通过试验来验证,水泥撒布后称出一平米的水泥量看是否满足设计要求,最终确定螺旋转速及承载车辆行驶速度。
准备就绪后用白灰划出水泥撒布区边界线,水泥罐车在给智能撒布机储藏罐供满水泥后开始施工。
水泥撒布长度不宜过长,以保证再生机正常工作为宜(超前80-100米即可),可以边再生边撒布,以防止通行车辆的气流或轮胎带动造成污染以及水泥的损耗,主要是防止天气变化带来过大的损失。
6)、再生机破碎、拌合、再生
根据确定的再生机作业宽度,在原路面上用白灰撒布出冷再生机作业导向线指导再生机工作。
首次施工应对冷再生机微处理器进行设置,并输入拌合所加含水量及铣刨深度等施工数据,并对所有辅助机械及设备进行检查以确保施工的顺利实施。
准备完成后再生机组推动水罐车,将旧路面铣刨破碎至设计再生深度连同外掺料一同拌合均匀,并设专人跟随再生机,随时检查破碎深度、含水量及水泥含量并配合再生机操作人员进行调整。
启动再生机组,必须均匀、连续地进行再生作业,不得随意变更速度或中途停顿,一般施工速度在4m/min-10m/min范围,根据混合料破碎粒径要求(不大于37.5mm)具体确定,并且使得铣刨后级配波动不大。
在路面网裂严重路段应把再生机速度适当调慢。
本项目需进行多刀施工,应时刻注意搭接的宽度,保证搭接宽度不小于100mm,纵向接缝的位置应避开快、慢车道上车辆的行驶的轮迹。
再生机后面应安排4-5人处理边线和清理混合料中的杂质以及每刀起始位置的余料,以防止影响纵横向接缝、平整度和再生材料的密实性。
每次再生的长度初定为150m以保证后续施工作业能正常进行,认真组织施工,使再生长度尽可能长些,以减少横向接缝。
每段再生结束后,应检查铣刨毂的刀架、刀头、发现损坏立即更换。
7)、平地机找平、整形
在平地机整平之前,应用振动压路机静压,注意先碾压再生机两轮胎中间的基层料消除轮迹,在安顺序由低向高静压一遍后,然后测放高程控制点,按照标线进行整平压实。
具体方法:
静压后技术人员进行高程测量,在路面的横断面1米、3米、6.3米处撒上白灰点,每20米一个断面,测量高程,并且人工挂线控制,立即用平地机人工配合整平、压实。
在整形过程中严禁任何车辆通行,并保证无明显粗细料离析现象,如混合料表层水分散失严重,可以适量补水。
整平后如果检查有局部范围厚度不够的应往下10-15cm刨松、补料再碾压,杜绝直接贴料找平。
8)再生层碾压
根据路宽、压路机的轮宽和轮距的不同,制定碾压方案,应使各部分碾压到的次数尽量相同,路面的两侧应多压1-2遍。
对轮胎式再生机,在整形之前,必须首先压实轮迹间松散的材料。
平地机对再生层整形完成后,用一台单钢轮振动压路机进行初压,采用高幅低频进行压实,压实遍数能保证再生层底部2/3厚度范围内的压实度达到规定要求。
压路机的工作速度不超过3km/h。
在碾压的过程中,严禁任何车辆通行,保证压路机在碾压过程中不要因受外界影响而停车。
初压完成后,应立即用单钢轮振动压路机以低幅高频振动模式进行复压。
直线和不超高的平曲线段,由路肩向路中心碾压,应重叠1/2轮宽,压完路面全宽时即为一遍,一般需碾压4-6遍。
压路机的碾压速度,头两边采用1.5-2.5km/h为宜,以后宜采用2.0-2.5km/h。
严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段调头或急刹车,保证再生层表面不受破坏。
最后用重型胶轮碾压4-6遍,使基层表面密实、平整。
碾压过程中,再生层的表面应始终保持湿润,如水分蒸发过快,应及时补撒适量的水,严禁大量洒水碾压。
碾压过程中,如有“弹簧”、松散、起皮等现象,应及时翻开重新拌合(加适量的水泥)或用其他方法处理,使其达到质量要求。
经过再生拌合、整形的水泥稳定基层,宜在水泥初凝前并应在试验确定的延迟时间内完成碾压,并达到要求的压实度,同时没有明显的轮迹。
9)、接缝的处理
纵向接缝的处理:
道路再生宽度12.45米,纵向重叠较少。
一般最小重叠宽度为100mm(不宜过宽,过宽时重叠部分含水量过大可能导致翻浆)。
路面材料越厚,重叠量越大;材料粒度越粗,重叠量越大。
相邻两次作业间隔12h以上时,重叠量应增加。
在纵向接缝上,根据再生层的完成时间,改变水的喷入量。
纵向接缝的位置应尽量避开慢行、重型车辆的轮迹位置。
横向接缝的处理:
只要再生机停止,不论停止的时间长短,均形成横向接缝,应对所形成的横向认真处理(一般情况再生机起止时所形成的混合料出现严重离析现象,应人工配合处理)。
施工中应尽量减少停机现象。
应严格检查机械,特别水管排气。
气体必须在液体到达喷洒杆前排除。
注意检查水的喷入量,避免在横向接缝处含水过量或不足。
停机超过水泥初凝时间,再生机再次施工时,必须将再生机后退至再生过的路段1.5m左右的距离,并重新撒布水泥。
再生机开始工作时,操作员应开足马力,快速达到正常的施工速度。
10)、养生及交通管制
每一段碾压完成并经压实度检查合格后,应立即开始养生。
用洒水车洒水养生。
每天洒水的次数应视气候而定。
整个养生期间应始终保持稳定土层表面潮湿。
基层的养生期不宜少于7天。
在养生期间应封闭交通。
养生结束后,应迟快进行基层上层施工。
全深式就地冷再生施工的控制要点
检查项目
质量要求
检验频率
检验方法
压实度(%)
≥95
每车道每公里1次
重型击实T0805
抗压强度(MPa)
《公路沥青路面再生技术规范》JTGF41-2008
每车道每公里6个或9个试件
T0805
含水率
《公路沥青路面再生技术规范》JTGF41-2008
发现异常时随时试验
T0801
级配
《公路沥青路面再生技术规范》JTGF41-2008
每车道每公里1次
T0302
水泥剂量
不小于设计值-1.0%
每车道每公里1次
T0809
水泥稳定全深式就地冷再生施工时,必须采用流水作业,使各工序紧密衔接。
特别是要尽量缩短从拌合到完成碾压之间的延迟时间,冷再生基层施工从再生拌合到碾压必须在水泥初凝前完成。
冷再生拌合后整平过程中有局部骨料离析的现象,在整平过程中必须配合人工处理。
水泥的质量符合要求,重点监测其初凝时间、终凝时间、强度及安定性。
碾压达到要求的压实度。
强度符合设计要求。
养生:
施工结束后至少养生7。
用洒水车洒水养护,要求表面经常保持潮湿。
并尽量避免重载车辆上路。
纵向再生层重叠宽度应不小于100mm,同时在接缝处适当多撒布水泥量。
冷再生前一定要对原旧路局部病害进行预先处理。
冷再生机在施工时,必须准确控制再生厚度,严格按设计厚度施