应用就地热再生技术和快速开挖回填技术整治出新市政道路经验介绍

英达公路养护技术研究中心  戴合理


 

一、 市政道路常见路病概述
      随着我国城镇化建设进程的加快，城市的人口不断增长，规模不断扩大。市政道路作为城市基础设施的重要组成部分，与百姓生活密切相关。一些市政道路出现了各种路病，已影响到居民的出行，需要整治出新。
与公路相比，市政道路上的常见路病具有普遍性。目前，我国市政道路中的常见路病主要有以下集中：
第一，裂缝。市政道路中的裂缝以因承载力不足引起的局部龟裂居多，横向裂缝和纵向裂缝较少出现。
第二，沉陷。分为三种，一是基层病害造成的路面沉陷，这种沉陷较常出现在一些年代比较长或修建时基层质量控制不严的市政道路中；二是因压实度不足导致的井盖沉陷，沉陷井盖周边通常伴随有水损坏、松散、坑槽等，如图1、图2所示；三是因地下管道开挖回填后，回填材料固结收缩引发的带状沉陷，通常伴随有路面龟裂。

图1 井盖周边坑槽、水损坏

图2 井盖沉陷、周边龟裂
 

第三，修补。市政道路上的管线、灯杆标杆、护栏较多，维修这些设施时免不了要开挖路面，从而产生修补，通常会影响到城市美观。
第四，交叉口及公交车道车辙。随着城市建设的发展和道路交通量的不断提高，城市道路特别是快速路和主干道的交叉口及公交车道车辙日益严重，成为很多城市道路的顽症。
市政道路整治出新的过程，也是治理道路路病，提高道路通行能力的过程。相比公路，市政道路上的窨井盖、地下管线、护栏、灯杆标杆、树木等的存在增加了整治工程的难度和复杂性。
二、 英达热再生技术和快速开挖回填技术修复路面工程概述
        自2006年起至今，英达就地热再生技术和快速开挖回填技术已经成功应用于全国多个城市的市政道路养护维修，如南京市多条市政道路、兰州马拉松赛道、广州亚运会赛道、北京长安街等，其中快速回填技术主要针对市政道路路面深层病害，如因基层病害产生的路面沉陷、网裂，管道开挖造成的路面沉陷等，而就地热再生技术主要针对市政道路沥青层病害，如车辙、麻面、沥青老化、表面裂缝、修补补丁等，在施工过程中同时采用快速开挖回填技术和就地热再生技术，可以对市政道路病害进行彻底根治，恢复道路使用功能延长道路使用寿命。实践证明，英达热再生技术和快速开挖回填技术在市政道路整治出新方面取得显著效果。现将有关情况汇报如下：
（一） 洪武北路就地热再生工程
工程概况
南京市洪武北路是通往繁华商业中——新街口的城市主干道之一，交通繁忙，车流量大。施工路段位于长江路至珠江路之间，长度526m，平均路宽为25m。路面主要病害类型为：坑槽、龟裂、车辙、沉陷、不规则裂缝等，病害面积达400m2。路面平整度总体不佳，较差的部位已经达到或超过7mm，与道路景观效果不协调。部分路病如图3至图8所示。

图3  路面龟裂

图4  不规则裂缝

图5  纵向裂缝、沉陷

图6   路面沉陷

图7  井盖沉陷

图8  交叉口处车辙
 

施工方案

2008年，南京市市政公用局采用英达技术整治出新洪武北路，施工分三个阶段进行。
第一阶段，对全线的各种窨井井盖进行标高调查，对部分井盖严重低于现有路面的进行先行抬高恢复。
第二阶段，对严重沉陷、网裂路面进行开挖，重新进行路面基层和沥青路面恢复施工。基层开挖深度根据施工中的具体情况决定，最小要求开挖50cm深，基层使用城市开挖快速回填料（英达公司专利技术）进行回填，然后按照原有沥青路面材料要求进行面层恢复。
第三阶段，采用整形再生工艺对全幅路面进行就地热再生施工，耙松原路面3cm，掺加适量再生剂，添加1.5cm（松铺状态）左右的石灰岩AC-13F型混合料，对路面不平整的地方进行调平，同时还可以避免路面水损坏的发生，确保道路良好的施工效果。施工采用第二代大型就地热再生设备RM6000、HM16等施工。
管道快速开挖回填如图9所示。

图9 使用快速回填料进行基层回填
后期路面状况

工程施工11天后结束，根据检测结果，路面性能得到明显改善，表面平整密实，纵横接缝平顺。井盖及路面修复效果如图10、图11所示。
 

图11 施工后的路面
 

（二） 兰州市政国际马拉松赛道热再生工程
工程概况
2011年5月，为迎接国际马拉松比赛，兰州政府对马拉松赛道及其主干道采取就地热再生技术进行治理，施工包括天水路、平凉路、泰安路、永昌路、临夏南北路、酒泉南路、南昌路、武都路、张掖路、金昌路、农民巷、广场南路等多条道路。
施工前对路面进行调查表现，兰州市政路面经过多年使用，主要病害是井盖沉陷、麻面、裂缝、少量路面沉陷等问题，如图12、图13所示。
 

图13 井盖沉陷

施工方案

经过现场调查，兰州市政道路上面层普遍偏薄，平均为2-3cm，为提高沥青层厚度，保证施工质量和道路使用性能，施工采用补强就地热再生进行，即对原路面沥青混合料再生后，平均添加2cm左右的新沥青混合料，一次碾压成型。施工情况如图14所示。
 

图14  兰州市政施工照片

后期路面状况

就地热再生施工后，消除路面病害，提高路面的使用性能。
（三） 济南市政道路整治出新工程
2009年，为了迎接第十一届全运全的到来，济南市政府决定对济南市主干道路面状况进行改善，为了保证路面畅通和减小对居民的影响，本次改造工程济南市首次引进就地热再生技术，英达就地热再生机组出色地完成了任务。
（1）二环北路
作为济南市重要交通枢纽，二环北路车流量非常大，特点是过境车、重载车多，让这条道路不堪重负。自2001年后，该路段就未进行过大修，施工前路面沥青老化非常严重，车辙、网裂及横向、纵向裂缝等路病都较多。英达公司对道路情况进行了仔细地试验分析，精确设计了再生剂配比，提出针对性的技术方案。
二环北路施工采用整形再生工艺，通过加热、耙松消除路面病害，添加再生剂恢复老化沥青的性能，并根据路面情况添加少量新沥青混合料。施工至今已经近三年，目前路面使用情况良好。

（2）玉函立交桥
济南玉函立交桥桥面铺装层较薄，经现场测量仅为2-3cm，且其铺装层下设有防水层，在这种情况下，若采用传统铣刨摊铺工艺，一方面铣刨深度控制不好，极易破坏防水层，对桥面后期使用效果造成影响，另一方面，铣刨工艺产生的振动对桥梁结构会产生一定影响，影响桥梁结构安全。

针对这种情况，就地热再生技术在施工时可根据路面情况严格控制耙松深度，即保证即能实现层间热粘结，又不会对防水层产生影响。施工时为恢复设计铺装层厚度，通过施工添加2cm左右的新沥青混合料，方便其后桥面的再次养护维修，施工至今近三年，目前玉函立交使用情况良好，路面无病害复发。
 

图18  施工后路面使用情况

三、 英达两种技术与传统工艺的比较
       铣刨重铺方式整治市政道路，将热拌沥青混合料摊铺在铣刨后的常温下承层上，由于温差造成的热胀冷缩，使新旧路面之间必然存在弱接缝和弱界面，而弱接缝和弱界面是产生窨井盖修复顽疾的重要原因。此外，在车流量大、重型车辆多的快速路和主干道上，路病容易复发，而且铣刨重铺工程量大、浪费资源，在雨天，铣刨后的路面得不到及时摊铺，严重影响交通。
采用英达就地热再生技术，再生层与下承层之间实现了层间热黏结，有效地避免了早期路面的水损害，这也是热再生技术修复市政道路井盖质量高的重要原因之一。根据东南大学的检测结果，使用了英达就地热再生技术修复后的路面层间抗剪强度较传统工艺提高了近3倍。此外，英达就地热再生技术能够保证井盖周边路面压实度与道路其他部位的压实度相同，从而极大降低了井盖沉陷的概率。
目前外界对再生技术的认识存在一定误区，认为再生后的沥青混合料性能不如新料，这是不正确的。研究表明，沥青混合料在再生过程中，矿料与沥青的黏附性更高，沥青对骨料的裹覆更好，再生沥青混合料的稳定性要高于新沥青混合料，再生后的路面再老化速度上也较新路要慢得多。
英达就地热再生工艺和传统铣刨重铺工艺比较如表1所示。
表1  英达就地热再生技术和传统铣刨重铺工艺比较

目前城市管道开挖回填多用米砂，但米砂的固结稳定期长，一般在30-90天，这就造成恢复后的沥青路面出现不同程度的沉陷，沉陷处伴随有龟裂，既影响行车质量，又增加二次维修成本。
英达快速开挖回填技术可以实现路面当天开挖、当天回填、当天开放交通，而且后期不会沉陷，易于多次开挖维修管道。
英达快速开挖回填技术和传统米砂回填技术比较如表2所示。
表2 英达快速开挖回填技术和传统米砂回填技术比较


 

表2 英达快速开挖回填技术和传统米砂回填技术比较

 

	英达快速开挖回填技术	传统米砂回填技术
速度	快 ●可实现当日开挖、当日回填、当日开放交通	慢
质量	稳定 ● 英达快速回填料流动性强，施工和易性好 ● 能快速形成强度，固话过程不收缩，通车后路面不沉陷 ● 易开挖，便于多次管道维修	差 ●稳定期长，一般30-90天
价格	低 ●回收再用基层材料或建筑垃圾只需添加少量固化剂	高 ●需要填充大量米砂
环保	●原基础材料几乎100%循环再用，环保	●废料无法再利用，推砌造成大量土地占用和环境污染

四、 英达技术优势分析
英达热再生技术的优点在于：
1． 能够有效消除道路表面病害，修复窨井盖和桥面病害的效果尤其突出；
2． 100%地利用了原路面材料，减少了资源浪费，有利于环保，并节约了养护费用；
3． 施工速度快，每天单车道施工长度超过1～1.5km/天，传统铣刨重铺速度只有0.4～0.5km/天；
4． 对交通影响小，进退场迅速，施工车辆仅占用一条车道，没有运输沥青混合料废料的车辆，仅有少量需添加的沥青混合料运输，对交通干扰非常小；
5． 传统铣刨重铺施工中，一旦铣刨后遇上雨天，将对路面基层等造成新的病害，而英达热再生施工中不需要铣刨，遇雨天可以随时停止，待雨停后即可继续施工，更灵活。
英达快速开挖回填技术的优点：
（1） 可实现当日开挖、当日回填、当日开放交通；
（2） 英达快速回填料具有极强的流动性，施工和易性好，能完全填满基坑的孔穴。能快速形成强度和承载能力，固化过程不收缩，通车后不会发生沉陷；
（3） 回填料的强度可以根据使用层次、用户要求等进行调节，而且回填料具有容易开挖的特点，便于管道的多次维修。
五、 英达技术经济效益及社会效益分析
目前，我国城镇化进程加快推进，以后越来越多的人将在城市生活，城市的基础设施建设面临巨大压力。市政道路与居民的生活息息相关，目前，大量的市政道路已不能满足城市快速发展的需要，面临整治出新。采用传统工艺整治出新市政道路，不仅为砂、石、沥青等原材料消耗巨大，不符合循环经济的原则和要求，而且造成环境污染，无益于建设资源节约型、环境友好型社会。为此，依靠科学技术的力量，在市政道路建设中实现可持续发展，就成为我们必然的选择。将英达就地热再生技术和快速开挖回填技术应用于市政道路的整治出新，除具有好的质量效益，还具有突出的经济效益和社会效益。
（一） 经济效益分析
传统工艺分为铣刨坏旧路面、运输废料、清理路面并涂黏层油、摊铺沥青混合料和压实路面六个过程，原路面大量可回收再用的沥青料被直接废弃，是对资源的极大浪费。
目前，新沥青混合料的价格节节攀升，如果继续沿用传统工艺对原路面铣刨—废弃—重铺的做法，道路维修成本将始终居高不下。同时，这些废弃沥青料的运输、堆放也将带来大量高昂的成本。
采用英达大型就地热再生机组施工，全程实现了原路面材料100%利用，将养护过程中对新料的耗费降低了最低。采用英达热再生技术修复路面，只需添加10%-30%的新沥青混合料，且省去了运输、堆放的环节，大大降低了原材料成本。采用英达修路王维修窨井盖和市政道路，不产生废料，节约了新料和废料的运输环节，而且避免了铣刨和切割等环节，节约了大量劳动力，提高了效率，降低了成本。采用英达快速开挖回填技术，可以实现基层材料和建筑垃圾的再利用，节约了大量回填料耗费，大大降低了管道维修的成本。
（二） 社会效益分析
相比传统工艺，英达热再生技术具有明显的社会效益，具体表现在：
减少废旧沥青污染。沥青材料属于不可降解物质，废弃大量旧沥青会造成大面积的土地占用及环境污染。英达技术实现了原材料100%的利用，避免了废旧沥青的污染问题。
降低开山采石对环境的破坏。沥青混合料中，石料的成分占到95%，传统公路养护手段采购大量沥青料，将加大开山采石的市场需求，对生态环境造成严重的破坏。如果对这些废弃料用热再生手段再利用的话，将会减少大量开山采石的需求。英达就地热再生技术需要的新料更少，因而更环保。
减少道路整治出现对交通的影响。市政道路整治出新将给市民出行带来不便，施工效率队交通影响很大。英达大型热再生机组施工时不封闭交通，只占据一个车道，施工速度超过传统工艺2-3倍，将施工对交通的干扰程度降到最小。英达修路王用于市政道路小修时具有极强的灵活性，而且施工效率很高，可实现快速开放交通。
减少对市民生活的影响。英达大型热再生机组施工噪音低，无烟雾，更没有扬尘，即使夜间施工也不会影响居民生活。
英达快速开挖回填技术具有突出的社会效益，具体表现在：
可实现当日开放交通，且路面不沉陷。英达快速回填料能够迅速形成结构强度，使得路面的承载能力不小于0.8Mpa，而且后期不会出现下沉，减少对交通的干扰。
回填料易于开挖。英达快熟回填料易于开挖的特性使得管道再次维修变得容易，节约了下次开挖的时间，减少了对交通的影响。
六、 技术推广前景分析
目前，国内大多数市政道路整治出新仍沿袭了160年来一成不变的铣刨重铺工艺。随着我国经济社会的快速发展，传统工艺在施工质量和施工效率上都已很难适应当前的需求。在市政道路整治出新中，亟需一场用高科技技术代替传统工艺的变革。传统工艺资源浪费和环境污染都很严重，已经不符合国家建设“环境友好、资源节约”型社会的要求。
英达就地热再生技术实现了原路面材料100%再利用，减少了资源浪费，更加节约和环保。该技术实现了再生料和新料之间的热黏结，消除了弱接缝和弱界面，提供啊了路面的修复质量。采用英达就地热再生技术修复窨井盖的突出效果，对解决我国城市大量“马路肚脐眼”的修复痼疾具有巨大的现实意义。此外，该技术维修沥青桥面的高质量、高效率、高安全性，对克服传统铣刨重铺工艺的弊端具有重要意义。
沥青路面就地热再生技术是一项节约资源、保护环境的创新施工技术，近年来以其“节约、环保、优质、高效”的特点得到了迅猛的发展，是一项实现道路可持续发展、值得推广的新技术，其市场应用前景非常广阔。
英达快速开挖回填技术有效解决了城市管道维修中反复开挖和恢复路面的难题，使用基层开挖材料和建筑垃圾制成的英达快速回填料具有的优良特性使得管道修复后的路面不再沉陷，施工速度快并极大地减少了对交通的干扰，具有节约资源、高效、优质的特点，符合现代城市的发展需求，因此，其在市政道路管道开挖回填中的应用前景十分广阔，值得大力推广。