泡沫沥青冷再生技术在京哈高速公路中的应用

摘要：本文对2007年至2009年泡沫沥青冷再生技术在京哈高速公路（天津段）维修建设工程中的应用情况进行了介绍，并通过对泡沫沥青冷再生施工路段的路面破损、平整度、车辙及结构强度等多项路面使用性能指标进行了后期跟踪观测，对泡沫沥青冷再生技术的应用效果及技术经济指标进行了分析和评价。

关键词：泡沫沥青；冷再生；路面检测指标；技术经济

1.泡沫沥青冷再生技术简介

泡沫沥青冷再生技术是利用专用设备对旧沥青路面进行铣刨、回收、破碎、筛分，然后掺加一定比例的泡沫沥青、水、新集料及水泥重新拌和摊铺，最后碾压成型，形成具有一定路用性能新结构层的整套技术。

泡沫沥青冷再生技术作为一种特殊的沥青路面维修养护技术，目前在国外一些国家已经有了比较深入的研究和广泛应用，我国从2004年开始在部分省市开始初步尝试和试验应用，2006年上海、湖北、陕西、广东等地陆续在国道、省道及高速公路上铺筑了试验路段，在室内研究和工程经验积累的基础上，2007年泡沫沥青冷再生工程数量和里程均出现了增长。

2.工程应用概述

京哈高速公路作为连接北京和东北地区的重要交通枢纽之一，其天津段于1999年10月1日建成通车，并于2002年扩建超车道，目前为双向六车道。京哈高速公路自通车以来承担着巨大的交通压力，尤其是近几年随着我国经济飞速发展，交通量与日俱增且超载严重，使得该高速逐渐出现了一些严重的路面结构性损坏，影响行车舒适性和安全性，不能满足《公路沥青路面养护技术规范》各指标要求，需要对路面进行结构补强。为了响应国家走资源节约型、环境友好型可持续发展道路的号召，顺应时展要求，2006年由天津市市政工程研究院承担的“泡沫沥青再生混凝土半柔性基层成套技术研究”重点科研课题立项，开展对泡沫沥青冷再生技术的专项研究，并以京哈高速公路作为实体工程依托于2007年至2009年对泡沫沥青冷再生技术进行试验和推广。

京哈高速公路原路面结构为4cm抗滑表层AK-13+4cm抗滑表层AK-16I+5cm中粒式沥青混凝土AC-25I+6cm粗粒式沥青混凝土AC-30II+20cm水泥稳定级配碎石基层+2×15cm二灰(12%)+15cm石灰土(10%)，路面结构层总厚84cm。

2007年和2008年京哈高速公路路面维修工程采用的路面结构形式为：4cm改性沥青混凝土AC-13C+改性沥青+热拌碎石下封层+18cm泡沫沥青冷再生基层+20cm泡沫沥青冷再生基层+原路面结构，新的路面结构层厚42cm。

2009年京哈高速公路路面维修工程的采用路面结构形式为：4cm改性沥青混凝土AC-13C+6cm改性沥青混凝土AC-20+改性沥青+热拌碎石下封层+18cm泡沫沥青冷再生基层+20cm泡沫沥青冷再生基层+原路面结构，新的路面结构层厚48cm。

3. 路面使用性能跟踪观测及分析评估

2007年至2010年期间对京哈高速公路铺筑泡沫沥青混凝土的路段进行了路面各指标跟踪观测及分析评估，以评价泡沫沥青结构的各项路用性能。

3.1路面破损

2007年维修路段近几年路面破损率变化情况如图1～图3所示。

图1 沈阳北京超车道沿程破损率变化情况

图2 沈阳北京内侧行车道沿程破损率变化情况

图3 沈阳北京外侧行车道沿程破损率变化情况

由图1～图3可以看出，2007年应用泡沫沥青冷再生技术维修后，三个车道路面破损率均为0。2008年检测结果表明，经过一年运营后各车道破损率均有所增大，但增长幅度较小,相比而言，2009年各车道路面破损率均出现一定幅度的增长，经取芯检测，主要原因为单面层的防水性能较差，路面自由水渗透到泡沫沥青混凝土结构层与沥青混凝土层之间而形成一个滑动层，在车辆荷载水平剪力作用下，使沥青混凝土面层出现相对滑移，从而容易形成局部涌包和坑槽，导致路面破损率增大。

3.2路面平整度

2007年维修路段近几年平整度变化情况如图4～图6所示，2009年维修路段平整度情况见图7。

图4 2007年维修路段超车道沿程平整度变化情况

图5 2007年维修路段内侧行车道沿程平整度变化情况

图6 2007年维修路段外侧行车道沿程平整度变化情况

图7 2009年维修路段沿程平整度情况

通过对泡沫沥青路段平整度指标跟踪检测可知：

（1）2007年维修路段三个车道近几年的路面平整度变化幅度较小，仅外侧行车道局部路段平整度水平变化略微偏大，可以说明，泡沫沥青混凝土结构的整体稳定性能良好，具有较强的抗沉陷能力。由图5和图6可以看出，2010年经过对该路段进行单层沥青混凝土罩面后，路面平整度得到较大改善，国际平整度指数IRI降低到1.5m/km以内。

（2）2009年采用了在泡沫沥青混凝土基层上铺筑双层沥青面层的路面结构，进一步提高了路面行驶质量（见图7）。

3.3路面车辙

2007年维修路段的各车道近几年车辙变化情况如图8～图10所示。

图8 沈阳北京超车道沿程车辙变化情况

图9 沈阳北京内侧行车道沿程车辙变化情况

图10 沈阳北京外侧行车道沿程车辙变化情况

通过2007年～2009年对泡沫沥青路段车辙的跟踪检测结果可以发现，2007年应用泡沫沥青冷再生技术维修后，三个车道的路面平均车辙深度均在5mm以下，2008年和2009年车辙检测结果表明，除沈阳北京外侧行车道因重载车流量大导致局部路段车辙深度变化略大，其余车道路面整体车辙变化幅度较小，表明泡沫沥青混凝土结构层具有良好的抗车辙性能。

3.4路面结构强度

2007年维修前后及近几年路面结构强度跟踪检测结果见图11。

图11 沿程弯沉值变化情况

由图11可以看出，经过泡沫沥青冷再生技术处理后的路面弯沉值明显变小，且经过三年的通车运营，路面弯沉值未见明显衰变，而是基本处于稳定状态，表明泡沫沥青混凝土层结构强度和结构耐久性能良好。

4.技术经济分析

4.1经济效益分析

通过近几年泡沫沥青冷再生在京哈高速公路的应用可知，与传统的半刚性基层维修方案相比较，泡沫沥青冷再生维修方案一般可节约工程投资10%左右,直接经济效益明显。若在基层比较完好的情况下，只对沥青面层进行再生处理，经济效益更为明显，可节约投资15%～20%。此外，采用泡沫沥青冷再生方案，形成半柔性基层的沥青路面结构，取代传统半刚性基层的路面结构，避免沥青路面的早期破坏，符合长寿命理念，泡沫沥青冷再生方案寿命成本更低。

4.2社会和环境效益分析

泡沫沥青冷再生混合料除了具有一定的经济效益外，还具有良好的社会效益和环境效益，而这些效益是无法用货币来衡量的，主要体现为：

（1）泡沫沥青冷再生技术充分利用了回收沥青路面材料和水泥稳定基层材料，并将其有效地转化成一种有价值的生产材料，不仅解决了沥青路面翻修所产生大量废料对环境污染问题，而且大大减小了开山取石的需求量，保护了自然资源，符合了我国的可持续发展战略中废物资源化的要求。

（2）泡沫沥青冷再生技术仅需加热沥青，不需要加热和烘干集料，拌和方式为冷态拌和，无沥青烟气及粉尘排放的问题，是真正意义上的低能耗零污染的环保型技术。

（3）与传统半刚性基层相比，其养护时间短，施工期短，对交通影响小。

综上所述，泡沫沥青冷再生技术符合资源节约、环境友好、循环经济、绿色交通、可持续发展时代主流，具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。

5.总结

通过跟踪观测及分析可知，京哈高速公路采用泡沫沥青冷再生技术处理的路段经过几年通车运营，其路面破损、平整度、车辙和结构强度各指标变化幅度均较小，路面使用性能整体良好，说明泡沫沥青混凝土作为沥青混凝土路面下面层或基层具有良好的结构稳定性和耐久性。该技术作为一种全新的公路维修养护技术，在京哈高速维修工程中取得成功应用。同时在实际应用中也发现一些问题需要引起注意：

（1）必须保证路基抗压回弹模量或槽底弯沉值。一方面泡沫沥青混凝土结构既不属于半刚性基层，也不属于柔性基层，应属于半柔性基层；另一方面目前我国车辆的超载、超限情况十分普遍，重载车辆日益显著增加，所以必须保证路基抗压回弹模量或槽底弯沉值，即泡沫沥青混凝土下卧层的承载力，否则会引起泡沫沥青混凝土结构层的早期破坏，甚至出现严重的纵向裂缝。

（2）2007年和2008年采用了在泡沫沥青混凝土上铺筑4cm厚单层沥青混凝土面层的路面结构，2009年采用了在泡沫沥青混凝土上铺筑10cm双层沥青混凝土面层的路面结构，通过对这两种路面结构的路面使用性能跟踪观测分析可知, 前者防水性能偏差，水分容易渗透至沥青面层和泡沫沥青混凝土层之间，使沥青面层剥落从而形成局部拥包和坑槽，相比而言，后者更有助于提高路面平整度和耐久性，明显降低路面破损率。