路基填筑施工工藝在高速公路的應(yīng)用
時(shí)間:2022-07-20 08:40:13
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摘要:我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展蒸蒸日上,當(dāng)舊瀝青路面受到嚴(yán)重破損時(shí),其整體的綜合性能滿足不了路用需求,而在傳統(tǒng)的施工中,通常會(huì)選用破損路面的結(jié)構(gòu)層,重新鋪筑和改造原路面后直接加鋪這兩種方法。路面填筑再生技術(shù)是近幾年被人們應(yīng)用和推廣較多并逐漸被重點(diǎn)關(guān)注的一項(xiàng)新型技術(shù),不但可以促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展,還可以在一定程度上保護(hù)我國(guó)的土地資源,在施工觀察中,使用再生技術(shù)處理效果較為理想。因此,本文對(duì)高速公路再生料路基填筑施工工藝展開(kāi)分析。
關(guān)鍵詞:建筑再生料;路基填筑;綠色施工;再生施工工藝;再生料的應(yīng)用
1再生料合理應(yīng)用的意義和可利用性
1.1再生料合理應(yīng)用的意義
近幾年,隨著我國(guó)建設(shè)基礎(chǔ)的投入增加,高速公路也迎來(lái)了蓬勃發(fā)展,交通量不斷增長(zhǎng),隨之而來(lái)的高速公路病害類(lèi)型也不斷增加,因此合理配置利用建筑再生料對(duì)于緩解公路建設(shè)與生態(tài)環(huán)境之間的沖突具有重要意義。對(duì)再生工藝和設(shè)備的技術(shù)優(yōu)化進(jìn)行必要的總結(jié)和技術(shù)優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的基礎(chǔ)條件[1]。再生料可以最大限度地利用廢舊混合料、建筑垃圾,從而節(jié)約大量的砂礫石和瀝青資源,緩解原材料的壓力,保護(hù)土質(zhì)、環(huán)境,降低人工成本,促進(jìn)科技發(fā)展和工程建設(shè)。
1.2高速公路瀝青材料再生利用
舊瀝青混合料是在原有瀝青路面上銑刨而得的,瀝青混合料在使用多年后,在陽(yáng)光、雨、風(fēng)等自然環(huán)境因素和交通荷載的共同作用下,其性能會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸下降。瀝青的壽命均在12~15年,而早期建成的高速公路現(xiàn)在已經(jīng)到了維護(hù)階段,每年會(huì)產(chǎn)生大量的瀝青廢料。我國(guó)瀝青的供給一直處于產(chǎn)能過(guò)剩的狀態(tài),首先各大瀝青生產(chǎn)企業(yè)能力不斷擴(kuò)大,其次新增瀝青生產(chǎn)水平跟不上產(chǎn)能擴(kuò)張速度。據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示,2020年新增瀝青產(chǎn)能為1.256億t,總產(chǎn)能達(dá)到7005萬(wàn)t。
1.3國(guó)內(nèi)應(yīng)用的情況和實(shí)例
根據(jù)瀝青混凝土再生技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展和應(yīng)用情況可知,我國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始嘗試?yán)脧U棄瀝青混凝土路面材料進(jìn)行再生。內(nèi)蒙古省際通道“改高”工程路段改造,就是采用的冷再生施工工藝,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益[2]。節(jié)約乳化瀝青用量1.2%、新集料用量6%、礦粉用量1%,據(jù)估算每噸再生料可節(jié)約造價(jià)約33元,據(jù)初步估算可節(jié)約工程造價(jià)10%。再生技術(shù)不僅能在經(jīng)濟(jì)上獲得顯著效益,在環(huán)境保護(hù)上也發(fā)揮較大作用,經(jīng)初步估算,此項(xiàng)目?jī)H在示范工程的實(shí)施上就可節(jié)約土地4畝、礦山資源40000t,減少瀝青用量1000t、二氧化碳排放700t、二氧化硫排放150t。根據(jù)行業(yè)政策和工程需要,項(xiàng)目組將采用各種回收方法,將廢舊水泥砼轉(zhuǎn)變?yōu)樵偕线\(yùn)用到預(yù)制小型混凝土構(gòu)件或水泥穩(wěn)定碎石基層中,相比開(kāi)采天然集料生產(chǎn)銷(xiāo)售,再生集料降低成本約40%。2007年長(zhǎng)安大學(xué)和長(zhǎng)沙理工大學(xué)對(duì)瀝青路面廠熱拌進(jìn)行了研究,在研究過(guò)程中應(yīng)用了研究成果修筑多條實(shí)驗(yàn)道路,并取得優(yōu)良效果。
2工程施工中的再生施工工藝
2.1再生料的發(fā)展前景
近幾年,伴隨中國(guó)公路建設(shè)的快速發(fā)展和大量高等級(jí)公路瀝青需要進(jìn)行翻修和重建筑,我國(guó)對(duì)再生料路基填筑施工工藝重新重視。2010年廣佛高速使用廠熱拌再生技術(shù),使大專(zhuān)院校研究熱情一度高漲。整個(gè)再生資源行業(yè)都步入了微利時(shí)代,目前很多高校也在開(kāi)展有關(guān)再生料的研究課題,研發(fā)了種類(lèi)繁多的再生劑專(zhuān)利和產(chǎn)品。2020年廠熱拌再生技術(shù)開(kāi)始被大規(guī)模的應(yīng)用,舊材料的比例較低,摻量普遍在20%~30%。據(jù)我國(guó)交通運(yùn)輸部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,1978—2019年,全國(guó)公路總里程從89萬(wàn)km增長(zhǎng)到484.65萬(wàn)km,高速公路里程達(dá)14.26萬(wàn)km,穩(wěn)居世界第一。瀝青路面再生工藝包括廠拌熱再生技術(shù)、就地?zé)嵩偕夹g(shù)、廠拌冷再生技術(shù)、就地冷再生技術(shù),這4類(lèi)技術(shù)工藝在我國(guó)均有使用。各種路面的再生工藝有其本身優(yōu)缺點(diǎn)和適用的條件,但是有的工藝技術(shù)尚未成熟,其中技術(shù)原理、材料設(shè)備、結(jié)構(gòu)組合、材質(zhì)性能、施工關(guān)鍵點(diǎn)都具有特殊性,需要更深入的研究。
2.2再生施工工藝的優(yōu)缺點(diǎn)
近幾年國(guó)家大力推廣建筑垃圾再利用,而公路建設(shè)發(fā)展較快,瀝青路面材料各不相同,技術(shù)參數(shù)不清楚。熱再生工藝比較容易控制,質(zhì)量也有保障,原路面瀝青不會(huì)燒焦和氧化,能較好地保證集料的完整性[3]。而其缺點(diǎn)包括以下兩點(diǎn)。一是使用范圍有限。假如道路破損嚴(yán)重,混凝土銑刨的深度有限,那么就地?zé)嵩偕夹g(shù)就不適合使用了。二是容易受溫度影響。如果外界的溫度差比較大,那么施工中的溫度就不好控制,而溫度決定著混凝土的質(zhì)量,所以導(dǎo)致冬天不適合施工。針對(duì)冷再生工藝,其優(yōu)點(diǎn)主要是工藝技術(shù)較易掌控、再生混合料的性能較好、適用范圍廣泛、能耗低、污染小,能有效保護(hù)環(huán)境。其缺點(diǎn)是長(zhǎng)期路用性能不佳,一般僅能用于一二級(jí)公路中下面層,使用范圍受限。部分國(guó)產(chǎn)的冷再生機(jī)械只能?chē)姙⑷榛癁r青或水泥稀漿,只能手動(dòng)添加黏結(jié)劑、水量等液體,但會(huì)導(dǎo)致添加量不準(zhǔn)確從而影響施工質(zhì)量。在能耗方面,傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料能耗最大,其次是就地?zé)嵩偕?、廠拌冷再生、就地冷再生。在我國(guó)現(xiàn)有的公路中,約有80%的公路為瀝青混凝土路面。
2.3再生料的造價(jià)分析
我國(guó)每年建筑垃圾的排放量約15.5億t,并且存在逐年都在快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)(圖1)。到2022年預(yù)計(jì)達(dá)到60億t左右。目前,我國(guó)龐大的建筑垃圾僅有10%被運(yùn)往指定場(chǎng)所進(jìn)行銷(xiāo)毀,絕大部分未經(jīng)分類(lèi)就被運(yùn)往郊區(qū)或者農(nóng)村,堆放在裸露的土地上或以直接填埋的方式進(jìn)行處置,甚至許多河流也成了建筑垃圾傾倒場(chǎng)。這種處理方式不僅占用了大量國(guó)土資源和河流資源,同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成了極大的破壞。因此,越來(lái)越多的用戶(hù)選用再生料,這樣不僅可以解決建筑垃圾的處置問(wèn)題,還能做到節(jié)能環(huán)保,降低造價(jià)。再生料的最大優(yōu)點(diǎn)就是價(jià)格比新料便宜,每利用1億t廢料可以新增產(chǎn)值84.6億元。
3再生料路基填筑的施工過(guò)程
3.1施工準(zhǔn)備
①在施工前,按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行線路的施工放量工作,包括導(dǎo)線、中線、水準(zhǔn)點(diǎn)的復(fù)測(cè),基地清理與填前碾壓。建設(shè)道路根據(jù)耕地少的原則,盡可能選擇使用道路。公路、一級(jí)公路和特殊地區(qū)采用新技術(shù)、新工藝、新材料進(jìn)行路段試驗(yàn),選擇最優(yōu)路基方案進(jìn)行施工指導(dǎo)。②一定要對(duì)圖紙反復(fù)檢查,熟悉設(shè)計(jì)圖紙,分析施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì),重點(diǎn)勘察有地質(zhì)災(zāi)害的地方,反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn),對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行全方位測(cè)量,一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)勘察單位沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題時(shí),要第一時(shí)間向上級(jí)和設(shè)計(jì)單位匯報(bào)。在路基施工前應(yīng)清除占地范圍內(nèi)的表層腐殖土,拆除障礙物,建立測(cè)量建筑網(wǎng),搭建好臨時(shí)設(shè)備?,F(xiàn)場(chǎng)建筑垃圾再生料經(jīng)材料檢驗(yàn)合格后,方可用于填筑。③施工準(zhǔn)備分為填土區(qū)段、平整區(qū)段、碾壓區(qū)段、檢測(cè)區(qū)段(四度),以及原地面結(jié)合部、雞爪地形部、陡坡直立部、標(biāo)段結(jié)合部、半填半挖部、小坑小洼部、高填方部、軟弱地基部(八部),要嚴(yán)格把控“四度”,認(rèn)真處理“八部”。
3.2再生料路基填筑施工的難點(diǎn)
在施工過(guò)程中可能會(huì)面臨以下困難:①我國(guó)在2008年頒發(fā)的《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》缺乏針對(duì)性和操作性。而這段時(shí)期是我國(guó)瀝青路面再生工程應(yīng)用的最廣泛時(shí)期,也是工程積累經(jīng)驗(yàn)最成熟的時(shí)期。因此隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,在2019年我國(guó)又發(fā)布了新的公路路基施工技術(shù)規(guī)范。但目前尚未有完全相符的技術(shù)規(guī)范和條例,相關(guān)法律法規(guī)也不健全。②我國(guó)地域遼闊,南北氣候也相差較大,瀝青路面材料各不相同,新型技術(shù)需要不斷進(jìn)行試驗(yàn),要求試驗(yàn)儀器具有較高精密度,但設(shè)備昂貴,因此也增加了再生料的成本。傳統(tǒng)技術(shù)與冷熱再生技術(shù)的區(qū)別在于溫度,材料的品質(zhì)不同,所加熱的溫度與攪拌時(shí)間都有較大的差別。例如:普通瀝青再生劑加熱溫度為100~140℃;RAP(瀝青混合料)加熱溫度為130~150℃;改性瀝青再生劑加熱溫度為100~140℃。③過(guò)往的案例較少,施工經(jīng)驗(yàn)不足。當(dāng)前我國(guó)瀝青路面再生利用率較低,材料和設(shè)備的研發(fā)滯后。
3.3施工質(zhì)量控制要點(diǎn)
①運(yùn)用再生技術(shù)成功的關(guān)鍵是要嚴(yán)格控制回收物料的含水量、規(guī)范指標(biāo)以及新?lián)饺氩牧系暮穸群褪┕囟龋浞至私饴访娴牟牧闲阅?,各?xiàng)指標(biāo)都應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范。②再生現(xiàn)場(chǎng)的施工也有一些不可控制的因素,外界溫度會(huì)隨著季節(jié)而變化,而加熱溫度會(huì)對(duì)環(huán)境路面產(chǎn)生影響,最終影響路面的成型質(zhì)量。就地?zé)嵩偕鷻C(jī)轉(zhuǎn)速可以達(dá)到2.5m/min,但是遇到大風(fēng)或者冷天氣轉(zhuǎn)速就會(huì)下降到2m/min,所以要根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶鞖庾兓?,采取一些?yīng)對(duì)措施。例如,買(mǎi)一臺(tái)熱風(fēng)循環(huán)加熱機(jī)來(lái)保證在溫度較低的情況下,仍能高效完成工作,且在施工過(guò)程中應(yīng)保持恒定的銑刨鼓轉(zhuǎn)速、行走速度,要確保銑刨、攪拌的均勻性。③在鋪設(shè)填料的施工過(guò)程中,土木合成材料的搭接寬度應(yīng)在50cm以上,保證搭接效果。④路基填筑施工是路基施工的重點(diǎn),外側(cè)1m可利用細(xì)料進(jìn)行填筑,避免出現(xiàn)大顆粒導(dǎo)致坡側(cè)大的狀況。⑤禁止碾壓路基在未完成或正在碾壓的路段上調(diào)頭或急剎車(chē),出現(xiàn)擁包時(shí),應(yīng)鏟平處理。
3.4施工過(guò)程中的注意事項(xiàng)
(1)施工時(shí),要將路面上的雜草、不適用材料、障礙物徹底清除,保持路面整潔無(wú)積水。(2)施工過(guò)程中,物料的堆放場(chǎng)和加工廠一定要遠(yuǎn)離居民區(qū)并保持一定的安全距離,避免材料在加工時(shí)產(chǎn)生有害氣體、灰塵等損害環(huán)境、危害人體健康。在加工之后,產(chǎn)生的廢舊垃圾也應(yīng)該按照高低順序來(lái)堆放,避免垃圾堆放高度超過(guò)5m。清理垃圾時(shí)發(fā)現(xiàn)有殘留藥品、爆炸物要及時(shí)報(bào)告,由專(zhuān)業(yè)的爆破人員來(lái)處理。(3)在卸車(chē)時(shí),應(yīng)該由專(zhuān)人指導(dǎo),土堆應(yīng)形成梅花型以保證松鋪厚度大致相同且松鋪厚度不能超過(guò)300mm;路床頂層壓實(shí)厚度不能小于100mm。(4)對(duì)于施工所用的導(dǎo)線點(diǎn)、軸線點(diǎn)、高程點(diǎn),要設(shè)置在工程施工影響范圍之外、堅(jiān)固穩(wěn)定不易受破壞且通視良好的地方。(5)當(dāng)施工中遇到惡劣氣候時(shí),如雷擊、高溫、紫外線,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備降溫解暑藥品,設(shè)置納涼棚,提供清涼飲用水。作業(yè)人員應(yīng)配置防塵口罩及防塵眼鏡。(6)加強(qiáng)安全管理意識(shí),對(duì)于一些可能存在的安全隱患要及時(shí)上報(bào),避免意外事故的發(fā)生,完善安全管理制度,使施工安全得到一個(gè)良好的保障。3.5施工階段的整體管理施工前一定要保證施工材料的安全性,在采購(gòu)施工材料的過(guò)程中要做到公開(kāi)透明化,在儲(chǔ)存運(yùn)輸過(guò)程中盡量減少材料的損失[4]。在施工過(guò)程中,采用一些專(zhuān)業(yè)設(shè)備,可在一定程度上提升施工效率,彌補(bǔ)人力的不足。為了保證施工機(jī)械長(zhǎng)期工作,還要保證技術(shù)的穩(wěn)定性能,工程管理人員需要定期對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和維修,延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命。為了確保施工質(zhì)量,每一位工作人員都要有責(zé)任感,既要敬業(yè),也要精業(yè)。管理人員務(wù)必要做好現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)工作,若發(fā)現(xiàn)在施工過(guò)程中指標(biāo)未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),應(yīng)立即返工不可以拖延,做到及時(shí)處理,完全沒(méi)有問(wèn)題后再進(jìn)行下一步動(dòng)作。工程項(xiàng)目部應(yīng)按照“職責(zé)明晰、授權(quán)得當(dāng)、協(xié)同高效”的三級(jí)組織管理機(jī)構(gòu),更好地完成工作。
4結(jié)語(yǔ)
建筑再生料不但解決了城市環(huán)境保護(hù)的難題,還給廢料利用提供了解決辦法,但是我國(guó)的再生料應(yīng)用事業(yè)還處于起步階段,相關(guān)政策和技術(shù)、機(jī)械設(shè)備還需要彌補(bǔ)空缺,既不能因循守舊,也不能一味地效仿國(guó)外,需要突破思維禁錮,樹(shù)立創(chuàng)新思想,建立國(guó)家政策保障制度,得到社會(huì)和公眾的認(rèn)可,建立有條不紊的市場(chǎng)秩序,進(jìn)一步推廣再生能源。
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作者:劉玥彤 單位:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)