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應用就地熱再生技術和快速開挖回填技術整治出新市政道路經驗介紹

英達公路養護技術研究中心  戴合理


 

一、 市政道路常見路病概述
      隨著我國城鎮化建設進程的加快，城市的人口不斷增長，規模不斷擴大。市政道路作為城市基礎設施的重要組成部分，與百姓生活密切相關。一些市政道路出現了各種路病，已影響到居民的出行，需要整治出新。
與公路相比，市政道路上的常見路病具有普遍性。目前，我國市政道路中的常見路病主要有以下集中：
第一，裂縫。市政道路中的裂縫以因承載力不足引起的局部龜裂居多，橫向裂縫和縱向裂縫較少出現。
第二，沉陷。分為三種，一是基層病害造成的路面沉陷，這種沉陷較常出現在一些年代比較長或修建時基層質量控制不嚴的市政道路中；二是因壓實度不足導致的井蓋沉陷，沉陷井蓋周邊通常伴隨有水損壞、松散、坑槽等，如圖1、圖2所示；三是因地下管道開挖回填后，回填材料固結收縮引發的帶狀沉陷，通常伴隨有路面龜裂。

圖1 井蓋周邊坑槽、水損壞

圖2 井蓋沉陷、周邊龜裂
 

第三，修補。市政道路上的管線、燈桿標桿、護欄較多，維修這些設施時免不了要開挖路面，從而產生修補，通常會影響到城市美觀。
第四，交叉口及公交車道車轍。隨著城市建設的發展和道路交通量的不斷提高，城市道路特別是快速路和主干道的交叉口及公交車道車轍日益嚴重，成為很多城市道路的頑癥。
市政道路整治出新的過程，也是治理道路路病，提高道路通行能力的過程。相比公路，市政道路上的窨井蓋、地下管線、護欄、燈桿標桿、樹木等的存在增加了整治工程的難度和復雜性。
二、 英達熱再生技術和快速開挖回填技術修復路面工程概述
        自2006年起至今，英達就地熱再生技術和快速開挖回填技術已經成功應用于全國多個城市的市政道路養護維修，如南京市多條市政道路、蘭州馬拉松賽道、廣州亞運會賽道、北京長安街等，其中快速回填技術主要針對市政道路路面深層病害，如因基層病害產生的路面沉陷、網裂，管道開挖造成的路面沉陷等，而就地熱再生技術主要針對市政道路瀝青層病害，如車轍、麻面、瀝青老化、表面裂縫、修補補丁等，在施工過程中同時采用快速開挖回填技術和就地熱再生技術，可以對市政道路病害進行徹底根治，恢復道路使用功能延長道路使用壽命。實踐證明，英達熱再生技術和快速開挖回填技術在市政道路整治出新方面取得顯著效果。現將有關情況匯報如下：
（一） 洪武北路就地熱再生工程
工程概況
南京市洪武北路是通往繁華商業中——新街口的城市主干道之一，交通繁忙，車流量大。施工路段位于長江路至珠江路之間，長度526m，平均路寬為25m。路面主要病害類型為：坑槽、龜裂、車轍、沉陷、不規則裂縫等，病害面積達400m2。路面平整度總體不佳，較差的部位已經達到或超過7mm，與道路景觀效果不協調。部分路病如圖3至圖8所示。

圖3  路面龜裂

圖4  不規則裂縫

圖5  縱向裂縫、沉陷

圖6   路面沉陷

圖7  井蓋沉陷

圖8  交叉口處車轍
 

施工方案

2008年，南京市市政公用局采用英達技術整治出新洪武北路，施工分三個階段進行。
第一階段，對全線的各種窨井井蓋進行標高調查，對部分井蓋嚴重低于現有路面的進行先行抬高恢復。
第二階段，對嚴重沉陷、網裂路面進行開挖，重新進行路面基層和瀝青路面恢復施工。基層開挖深度根據施工中的具體情況決定，最小要求開挖50cm深，基層使用城市開挖快速回填料（英達公司專利技術）進行回填，然后按照原有瀝青路面材料要求進行面層恢復。
第三階段，采用整形再生工藝對全幅路面進行就地熱再生施工，耙松原路面3cm，摻加適量再生劑，添加1.5cm（松鋪狀態）左右的石灰巖AC-13F型混合料，對路面不平整的地方進行調平，同時還可以避免路面水損壞的發生，確保道路良好的施工效果。施工采用第二代大型就地熱再生設備RM6000、HM16等施工。
管道快速開挖回填如圖9所示。

圖9 使用快速回填料進行基層回填
后期路面狀況

工程施工11天后結束，根據檢測結果，路面性能得到明顯改善，表面平整密實，縱橫接縫平順。井蓋及路面修復效果如圖10、圖11所示。
 

圖11 施工后的路面
 

（二） 蘭州市政國際馬拉松賽道熱再生工程
工程概況
2011年5月，為迎接國際馬拉松比賽，蘭州政府對馬拉松賽道及其主干道采取就地熱再生技術進行治理，施工包括天水路、平涼路、泰安路、永昌路、臨夏南北路、酒泉南路、南昌路、武都路、張掖路、金昌路、農民巷、廣場南路等多條道路。
施工前對路面進行調查表現，蘭州市政路面經過多年使用，主要病害是井蓋沉陷、麻面、裂縫、少量路面沉陷等問題，如圖12、圖13所示。
 

圖13 井蓋沉陷

施工方案

經過現場調查，蘭州市政道路上面層普遍偏薄，平均為2-3cm，為提高瀝青層厚度，保證施工質量和道路使用性能，施工采用補強就地熱再生進行，即對原路面瀝青混合料再生后，平均添加2cm左右的新瀝青混合料，一次碾壓成型。施工情況如圖14所示。
 

圖14  蘭州市政施工照片

后期路面狀況

就地熱再生施工后，消除路面病害，提高路面的使用性能。
（三） 濟南市政道路整治出新工程
2009年，為了迎接第十一屆全運全的到來，濟南市政府決定對濟南市主干道路面狀況進行改善，為了保證路面暢通和減小對居民的影響，本次改造工程濟南市首次引進就地熱再生技術，英達就地熱再生機組出色地完成了任務。
（1）二環北路
作為濟南市重要交通樞紐，二環北路車流量非常大，特點是過境車、重載車多，讓這條道路不堪重負。自2001年后，該路段就未進行過大修，施工前路面瀝青老化非常嚴重，車轍、網裂及橫向、縱向裂縫等路病都較多。英達公司對道路情況進行了仔細地試驗分析，精確設計了再生劑配比，提出針對性的技術方案。
二環北路施工采用整形再生工藝，通過加熱、耙松消除路面病害，添加再生劑恢復老化瀝青的性能，并根據路面情況添加少量新瀝青混合料。施工至今已經近三年，目前路面使用情況良好。

（2）玉函立交橋
濟南玉函立交橋橋面鋪裝層較薄，經現場測量僅為2-3cm，且其鋪裝層下設有防水層，在這種情況下，若采用傳統銑刨攤鋪工藝，一方面銑刨深度控制不好，極易破壞防水層，對橋面后期使用效果造成影響，另一方面，銑刨工藝產生的振動對橋梁結構會產生一定影響，影響橋梁結構安全。

針對這種情況，就地熱再生技術在施工時可根據路面情況嚴格控制耙松深度，即保證即能實現層間熱粘結，又不會對防水層產生影響。施工時為恢復設計鋪裝層厚度，通過施工添加2cm左右的新瀝青混合料，方便其后橋面的再次養護維修，施工至今近三年，目前玉函立交使用情況良好，路面無病害復發。
 

圖18  施工后路面使用情況

三、 英達兩種技術與傳統工藝的比較
       銑刨重鋪方式整治市政道路，將熱拌瀝青混合料攤鋪在銑刨后的常溫下承層上，由于溫差造成的熱脹冷縮，使新舊路面之間必然存在弱接縫和弱界面，而弱接縫和弱界面是產生窨井蓋修復頑疾的重要原因。此外，在車流量大、重型車輛多的快速路和主干道上，路病容易復發，而且銑刨重鋪工程量大、浪費資源，在雨天，銑刨后的路面得不到及時攤鋪，嚴重影響交通。
采用英達就地熱再生技術，再生層與下承層之間實現了層間熱黏結，有效地避免了早期路面的水損害，這也是熱再生技術修復市政道路井蓋質量高的重要原因之一。根據東南大學的檢測結果，使用了英達就地熱再生技術修復后的路面層間抗剪強度較傳統工藝提高了近3倍。此外，英達就地熱再生技術能夠保證井蓋周邊路面壓實度與道路其他部位的壓實度相同，從而極大降低了井蓋沉陷的概率。
目前外界對再生技術的認識存在一定誤區，認為再生后的瀝青混合料性能不如新料，這是不正確的。研究表明，瀝青混合料在再生過程中，礦料與瀝青的黏附性更高，瀝青對骨料的裹覆更好，再生瀝青混合料的穩定性要高于新瀝青混合料，再生后的路面再老化速度上也較新路要慢得多。
英達就地熱再生工藝和傳統銑刨重鋪工藝比較如表1所示。
表1  英達就地熱再生技術和傳統銑刨重鋪工藝比較

目前城市管道開挖回填多用米砂，但米砂的固結穩定期長，一般在30-90天，這就造成恢復后的瀝青路面出現不同程度的沉陷，沉陷處伴隨有龜裂，既影響行車質量，又增加二次維修成本。
英達快速開挖回填技術可以實現路面當天開挖、當天回填、當天開放交通，而且后期不會沉陷，易于多次開挖維修管道。
英達快速開挖回填技術和傳統米砂回填技術比較如表2所示。
表2 英達快速開挖回填技術和傳統米砂回填技術比較


 

表2 英達快速開挖回填技術和傳統米砂回填技術比較

 

	英達快速開挖回填技術	傳統米砂回填技術
速度	快 ●可實現當日開挖、當日回填、當日開放交通	慢
質量	穩定 ● 英達快速回填料流動性強，施工和易性好 ● 能快速形成強度，固話過程不收縮，通車后路面不沉陷 ● 易開挖，便于多次管道維修	差 ●穩定期長，一般30-90天
價格	低 ●回收再用基層材料或建筑垃圾只需添加少量固化劑	高 ●需要填充大量米砂
環保	●原基礎材料幾乎100%循環再用，環保	●廢料無法再利用，推砌造成大量土地占用和環境污染

四、 英達技術優勢分析
英達熱再生技術的優點在于：
1． 能夠有效消除道路表面病害，修復窨井蓋和橋面病害的效果尤其突出；
2． 100%地利用了原路面材料，減少了資源浪費，有利于環保，并節約了養護費用；
3． 施工速度快，每天單車道施工長度超過1～1.5km/天，傳統銑刨重鋪速度只有0.4～0.5km/天；
4． 對交通影響小，進退場迅速，施工車輛僅占用一條車道，沒有運輸瀝青混合料廢料的車輛，僅有少量需添加的瀝青混合料運輸，對交通干擾非常小；
5． 傳統銑刨重鋪施工中，一旦銑刨后遇上雨天，將對路面基層等造成新的病害，而英達熱再生施工中不需要銑刨，遇雨天可以隨時停止，待雨停后即可繼續施工，更靈活。
英達快速開挖回填技術的優點：
（1） 可實現當日開挖、當日回填、當日開放交通；
（2） 英達快速回填料具有極強的流動性，施工和易性好，能完全填滿基坑的孔穴。能快速形成強度和承載能力，固化過程不收縮，通車后不會發生沉陷；
（3） 回填料的強度可以根據使用層次、用戶要求等進行調節，而且回填料具有容易開挖的特點，便于管道的多次維修。
五、 英達技術經濟效益及社會效益分析
目前，我國城鎮化進程加快推進，以后越來越多的人將在城市生活，城市的基礎設施建設面臨巨大壓力。市政道路與居民的生活息息相關，目前，大量的市政道路已不能滿足城市快速發展的需要，面臨整治出新。采用傳統工藝整治出新市政道路，不僅為砂、石、瀝青等原材料消耗巨大，不符合循環經濟的原則和要求，而且造成環境污染，無益于建設資源節約型、環境友好型社會。為此，依靠科學技術的力量，在市政道路建設中實現可持續發展，就成為我們必然的選擇。將英達就地熱再生技術和快速開挖回填技術應用于市政道路的整治出新，除具有好的質量效益，還具有突出的經濟效益和社會效益。
（一） 經濟效益分析
傳統工藝分為銑刨壞舊路面、運輸廢料、清理路面并涂黏層油、攤鋪瀝青混合料和壓實路面六個過程，原路面大量可回收再用的瀝青料被直接廢棄，是對資源的極大浪費。
目前，新瀝青混合料的價格節節攀升，如果繼續沿用傳統工藝對原路面銑刨—廢棄—重鋪的做法，道路維修成本將始終居高不下。同時，這些廢棄瀝青料的運輸、堆放也將帶來大量高昂的成本。
采用英達大型就地熱再生機組施工，全程實現了原路面材料100%利用，將養護過程中對新料的耗費降低了最低。采用英達熱再生技術修復路面，只需添加10%-30%的新瀝青混合料，且省去了運輸、堆放的環節，大大降低了原材料成本。采用英達修路王維修窨井蓋和市政道路，不產生廢料，節約了新料和廢料的運輸環節，而且避免了銑刨和切割等環節，節約了大量勞動力，提高了效率，降低了成本。采用英達快速開挖回填技術，可以實現基層材料和建筑垃圾的再利用，節約了大量回填料耗費，大大降低了管道維修的成本。
（二） 社會效益分析
相比傳統工藝，英達熱再生技術具有明顯的社會效益，具體表現在：
減少廢舊瀝青污染。瀝青材料屬于不可降解物質，廢棄大量舊瀝青會造成大面積的土地占用及環境污染。英達技術實現了原材料100%的利用，避免了廢舊瀝青的污染問題。
降低開山采石對環境的破壞。瀝青混合料中，石料的成分占到95%，傳統公路養護手段采購大量瀝青料，將加大開山采石的市場需求，對生態環境造成嚴重的破壞。如果對這些廢棄料用熱再生手段再利用的話，將會減少大量開山采石的需求。英達就地熱再生技術需要的新料更少，因而更環保。
減少道路整治出現對交通的影響。市政道路整治出新將給市民出行帶來不便，施工效率隊交通影響很大。英達大型熱再生機組施工時不封閉交通，只占據一個車道，施工速度超過傳統工藝2-3倍，將施工對交通的干擾程度降到最小。英達修路王用于市政道路小修時具有極強的靈活性，而且施工效率很高，可實現快速開放交通。
減少對市民生活的影響。英達大型熱再生機組施工噪音低，無煙霧，更沒有揚塵，即使夜間施工也不會影響居民生活。
英達快速開挖回填技術具有突出的社會效益，具體表現在：
可實現當日開放交通，且路面不沉陷。英達快速回填料能夠迅速形成結構強度，使得路面的承載能力不小于0.8Mpa，而且后期不會出現下沉，減少對交通的干擾。
回填料易于開挖。英達快熟回填料易于開挖的特性使得管道再次維修變得容易，節約了下次開挖的時間，減少了對交通的影響。
六、 技術推廣前景分析
目前，國內大多數市政道路整治出新仍沿襲了160年來一成不變的銑刨重鋪工藝。隨著我國經濟社會的快速發展，傳統工藝在施工質量和施工效率上都已很難適應當前的需求。在市政道路整治出新中，亟需一場用高科技技術代替傳統工藝的變革。傳統工藝資源浪費和環境污染都很嚴重，已經不符合國家建設“環境友好、資源節約”型社會的要求。
英達就地熱再生技術實現了原路面材料100%再利用，減少了資源浪費，更加節約和環保。該技術實現了再生料和新料之間的熱黏結，消除了弱接縫和弱界面，提供啊了路面的修復質量。采用英達就地熱再生技術修復窨井蓋的突出效果，對解決我國城市大量“馬路肚臍眼”的修復痼疾具有巨大的現實意義。此外，該技術維修瀝青橋面的高質量、高效率、高安全性，對克服傳統銑刨重鋪工藝的弊端具有重要意義。
瀝青路面就地熱再生技術是一項節約資源、保護環境的創新施工技術，近年來以其“節約、環保、優質、高效”的特點得到了迅猛的發展，是一項實現道路可持續發展、值得推廣的新技術，其市場應用前景非常廣闊。
英達快速開挖回填技術有效解決了城市管道維修中反復開挖和恢復路面的難題，使用基層開挖材料和建筑垃圾制成的英達快速回填料具有的優良特性使得管道修復后的路面不再沉陷，施工速度快并極大地減少了對交通的干擾，具有節約資源、高效、優質的特點，符合現代城市的發展需求，因此，其在市政道路管道開挖回填中的應用前景十分廣闊，值得大力推廣。