冷再生机铣刨在道路稳定土层中的应用

冷再生机铣刨在道路稳定土层中的应用

张必文

中铁七局集团武汉工程有限公司

摘要：在道路稳定土层的施工过程中，正确的使用冷再生机路拌施工可以更好的保证工程质量，提高施工效率，节约施工成本。基于此点本文从施工的角度探讨了冷再生机在道路稳定土层路拌施工中的具体应用以及控制要点，旨在为推广此工艺及相关的研究提供一些可具参考的资料。

关键词：冷再生机；基层铣刨；控制要点

在公路建设的施工过程中，稳定土层路拌施工应用得较为普遍。如何优质、高效、经济的完成稳定土层施工也变得越来越受关注。冷再生机在公路建设中的作用不容小觑，尤其是在稳定土层路拌施工中。因此有必要对其进行细致的研究。

1、工程引用

本工程为某海外公路工程建设项目，全长154公里，道路宽10.5m（两侧土路肩各0.5m）,路面结构为双表3CM、C2基层15CM、G45天然砾料底基层20CM。全项目C2水泥稳定土（C2指稳定土无侧限抗压强度需达到2MPa）用量约21.4万方。通过充分调研、技术经济比选、论证，最终选用铣刨工艺用于C2基层施工。

2、工艺原理及关键控制要点

工艺原理为：将铣刨的材料经过翻挖、破碎、筛分，并加入适量的稳定剂（水泥、乳化沥青、泡沫沥青等，本项目稳定剂为32.5水泥），在常温状况下重新拌和，形成具有一定路用性能的铣刨混合料，用于铺筑路面基层或底基层的整套工艺技术。

铣刨施工主要关键控制要点：含水量控制；铣刨控制；中缝位置的压实度控制；接头处理；标高控制等。

3、施工准备

3.1技术准备

施工前，应通过试验选择符合要求的土源及确定水泥掺量；合理的确定铣刨宽度、深度。测量人员每隔20m放桩进行断面控制，设计高程上加0.2m在控制桩上打油漆点作刻度标记。

3.2人员准备

工区长1人，技术员1人，施工员1人，施工领班1人，测量工4人，机械操作手16人，实验员4名，劳工28人。具体分工如下：

（1）工区长负责整体的协调及管理工作；

（2）技术员提供铣刨前的作业面，计算水泥摊铺的尺寸，铣刨施工过程中监控施工质量及对铣刨前、铣刨中的标高进行精确控制；

（3）施工员主要负责现场的车辆及水泥调度，对劳工进行分工，并在铣刨过程中监控施工质量；

（4）施工领班在施工员的管理下主要负责对劳工的管理；

（5）测量工4人在技术员的带领下对路边控制桩进行精确放样及在铣刨过程中控制C2标高；

（6）机械操作手16名分工如下：

（7）实验员4名，主要负责在铣刨过程中对铣刨含水量的监控及在铣刨完成后检测铣刨后的压实度；

（8）劳工28人分工如下：

3.3材料及机械准备

本工程使用的是普通32.5水泥，根据每作业面用量准备充足即可。

每作业面机械设备情况下表所示。

施工设备统计表

铣刨施工关键机械设备为冷再生机，本项目选用的卡特冷再生机参数性能如下：

（1）主要参数如下表。

冷再生机主要参数表

（2）主要性能：

采用电子控制模块：技术可靠性高，机器操作简单，具有自动转子深度控制、故障自我诊断功能；双泵行走系统、全轮驱动、双行走液压泵；转子驱动装置为换档变速箱，有三种转子速度，用于不同物料和切深，能发挥最好的性能。第一档主要用于粉碎物料，第二和第三档用作混合或拌和。

铣刨模式：先用手动模式放下铣刨器，后门至调整深度，然后可使用自动模式，开始铣刨。铣刨过程中采用蟹行模式。在该模式下，后轮方向与前轮一致（前后轮是独立分开操作系统。）。

本机的转子配有200个刀头，用于土壤稳定作业。

（3）冷再生机构造如下。

4、冷再生机用于稳定土层路拌施工工艺

4.1施工工艺流程

施工放样→基层上料→整平轻压→水泥摊铺→铣刨→初压→精平→终压、检测→养生。

4.2施工放样

C2施工前，采用全站仪对施工段进行平面放样，每隔20米埋设控制桩，在高出C2设计标高20cm的控制桩上用油漆做好标记。

4.3基层上料

从批准合格的取土场取土,标高控制以铣刨碾压后路面基层标高为准，填土厚度高出基层设计标高2-3cm，以免补填。

4.4整平轻压

卸料后，平地机依照控制标高进行初步推平，然后使用压路机压实一次，微振两次，之后现场技术人员开始挂线，检查填土标高及厚度。

4.5水泥摊铺

在水泥摊铺前,技术人员根据护桩定出边桩，同时定出第一次铣刨宽度的边线，用细麻绳牵线在道路表面用石灰画点，作为冷再生机的施工引线。运输水泥的车辆进入施工区域后，慢速行驶，车上的工人在标记区域里投入对应的水泥数量；地面人员在区域内按施工要求摆放水泥袋,然后划破水泥袋,将水泥均匀摊铺在施工区域内。为了保证施工质量，对一些特殊位置，如铣刨重叠位置，应该适当加大水泥含量(据实践，增加0.5%能满足质量要求)。为了避免不必要的浪费，摊铺水泥与冷再生机铣刨保持200-300m阶梯流水推进。

水泥摊铺尺寸的计算：根据料源试验得出最大干密度，按质量比根据水泥的含量计算出每两袋水泥的摊铺尺寸d，计算公式如下：

100kg=a*ρ*v=a*ρ*0.15cm*L*d

100kg——两袋水泥的重量

a——水泥掺量（据当地施工规范，采用路拌法施工，现场水泥掺量应在配合比设计确定的掺量基础上增加1%）

ρ——最大干密度（根据料源试验确定）

0.15cm——铣刨深度（m）

L——铣刨宽度（根据设计确定）

d——摊铺尺寸（需要计算）

根据计算结果计算摊铺长度d后，画点均匀摊铺水泥。水泥摊铺完后，表面应没有空白位置，也没有水泥过分集中的地点。

4.6铣刨

冷再生机铣刨深度可自动控制，最大铣刨宽度为2.44m。在水泥已摊铺长度约150m时，开始铣刨。据项目半幅宽4.75m现场条件，采用2台冷再生机同时作业,2台冷再生机前后横向排列,前后距离保持至少10m递进,两台冷再生机交叉工作区约0.08m，同时超出道路中线0.05m。

铣刨示意图

冷再生机铣刨施工采用连接水车供水，铣刨时通过冷再生机推动水车前进。每台冷再生机铣刨时需要三名工作人员，一人操作机械，两人负责随时监测施工参数，包括含水量、再生深度等，一旦参数不合格，及时通知操作员调整冷再生机工作参数。前面一台冷再生机后再安排1名测工用标定长2.44m的竹竿从中线一侧定出后面冷再生机的铣刨边线并用水泥撒点，冷再生机必须严格按照水泥摊铺边线前进，确保两台冷再生机的搭接宽度，不漏铣。

铣刨剩余半幅路面时,冷再生机从中线偏向已铣刨完成处0.05cm开始铣刨，两台冷再生机之间铣刨搭接宽度为0.08m，与前期施工的半幅搭接宽度为0.1m，确保接缝处于道路的中心线上，以保证路拱的横坡和行车道的压实质量。

4.7初压

冷再生机完成铣刨长度约10-15m左右时压路机初压，进行封水防止土体中水分损失；压路机初压时碾压速度不超过2.0km/h；采取静压一遍，弱振一遍的方式，进行初压封水的压路机与冷再生机保持10-15m的安全距离。

4.8精平

待压路机初压完成约100-150m时，测量人员根据护桩上的刻度对铣刨路面进行标高测量，并打点，平地机迅速进行精平，要求大于设计标高的1-2cm。达到要求后进行终压。平地机精平时，尽量一次达标，因为反复整平容易造成含水量的下降。

4.9终压、检测

平地机精平后，立即使用钢轮振动压路机以低幅振动模式进行压实，此时混合料的含水量应略大于最佳含水量（+1%～+2%）。按先轻后重、先慢后快、先低后高的原则进行碾压。碾压时，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。碾压速度不宜过快,防止表面出现横向裂纹。压路机的碾压速度，头两遍以采用1.5～1.7km/h为宜，以后宜采用2.0～2.5km/h；接头路段碾压速度设定在1.5km/h左右，以防拥包等不良现象。施工过程中严禁用“薄层贴补”方法找平，如局部低洼，可采用翻松新鲜混合料重新碾压。严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车，应保证铣刨层表面不受破坏。碾压过程中，如有“弹簧”、松散、起皮等现象，应及时翻开重新拌和（加适量的水泥）使其达到质量要求。

现场对压实度和含水量进行检测，发现问题及时解决，压实至规范要求的97%压实度要求。现场制作试块，7天后进行无侧限抗压强度试验。

4.10养生

铣刨完后立即进行洒水养生，待表面稍干，立即施做透层下封层（结合本项目设计），此时渗透的透层油可以很好的保护基层内部的水分，防治水分流失，减少养生的工作量，同时可以减少干缩引起的裂缝。在养生施工前2-3天，实行交通管制，禁止车辆通行，如果不能完全禁止通行时，可以限重限速通行，一般限速40KM/h。一般养生周期为7天，在养生期间要做好排水设施，防止暴雨时对路面冲刷。

5施工控制技术要点

5.1含水量的控制

由于从铣刨到压实在施工工序上有一定和时间间隔，因此，把混合料的含水率调整到比设计值高1～2个百分点。在冷再生机铣刨后，紧跟压路机进行封面，防止土体中水分损失；必要时进行洒水补充。两台冷再生机接缝位置容易出现含水率过高的情况，从而影响碾压压实施工。在施工过程中，调节冷再生机重叠位置水阀，控制该部位的含水量，检测时应增加该部位的频率。在铣刨上坡路段时，水量要适当减小，因为这时铣刨机推动水车前进，速度减慢，若水量不减的情况下势必造成局部含水量过大，影响铣刨质量。为保证冷再生机、水车的联合同步作业，在冷再生机和水车之间增加刚性推杆，采用直径10cm的圆钢进行连接，铣刨施工时冷再生机通过连接杆推动水车前行，保证水车与冷再生机工作同步，供水充足和均匀。

若局部出现干湿不匀现象要及时进行处理：

a.铣刨途中出现含水量不均时，若大面积干料可利用平地机与洒水车配合的措施及时进行处理；若含水量过大时可根据情况晾晒或平地机在100m范围内拌合，水分过多的人工用铁锹清除；但不能影响其他铣刨含水量适合处的封水工作。

b.局部且少量水分不均现象用人工处理。

5.2铣刨控制

铣刨时应严格控制铣刨深度，冷再生机一开始施工就需要安排专人紧跟冷再生机随时用钢钎刺入土中进行深度检测，遇到问题随时解决。

铣刨时两台冷再生机搭接处轮胎痕迹的处理：两台冷再生机搭接处的轮胎痕迹必须翻挖，安排5人紧跟第二台冷再生机后用洋镐和铁锹配合翻挖整平，翻挖深度10-15cm。

5.3中缝压实度的控制

两幅中缝位置压实度不足主要发生在后铣刨的半幅，后铣刨半幅在碾压时，压路机容易伸入已铣刨半幅过多，导致两半幅的压实位置部分基层破坏。碾压时压路机沿铣刨边行进时，容易造成已铣刨半幅压裂，造成中缝缘碾压。因此，压路机不应伸入已铣刨半幅过多，待压实后，将多余的土刮至设计高程。一般情况，路肩中缝位置多压2～3遍。采用2台冷再生机联合作业，铣刨纵向工作区重叠8cm，同时超出中线5cm，重叠部分加大5%的水泥含量。

5.4接头处理：

接头包括纵缝接头和横向接头。横向接头现场经常发现搭接长度不够而漏铣，经过摸索，搭接长度为2.8R～3.14R（R为转子半径）比较合适，本项目转子直接为1375mm和1525mm，搭接长度为2.0m～2.5m。

由于冷再生机每一次施工中在起点处铣刨时都会产生一个斜坡，需要用人工用洋镐和铁锹配合处理，同时也经常会出现含水量不均匀，所以在起点处必须安排专人对接头处进行处理。

5.5标高控制：

（1）标高测量时必须快、准，平地机精平时标高控制高于设计1-2cm，待精平测量人员结束后重新进行检测；

（2）平地机精平时最好分段精平，100-200m为一段，避免反复整平而造成水分流失，造成压实不够而影响标高；

（3）精平过程中多余的土必须同时刮出路肩以外，并自然形成土沟，不能留在路面上影响最终标高。

6、技术先进性

通过对冷再生机、路拌机、平地机、摊铺机这几种施工工艺从施工效率、施工质量、经济三方面进行方案对比，显示出冷再生机铣刨施工工艺先进性。

6.1施工效率

（1）冷再生机工作原理是采用冷再生技术，它是将需要改建或大修的路面，经过翻挖回收、破碎、筛分，并加入适量的稳定剂（本项目稳定剂为32.5水泥），在常温情况下重新拌和，形成具有一定路用性能的再生混合料，用于铺筑路面基层或底基层的整套工艺技术。冷再生机在铣刨时采取与水车直连的方式，推动水车前行施工。综合按每分钟行走10-15m计算，平均每天的施工断面可达800m，按照本项目道路设计水稳层宽度9.5m计算，即每天可完成7600m2。

（2）路拌机的马力一般是360/400,平均每天施工量约5500m2即580m。路拌机基层稳定前必须对稳定路面进行洒水闷料，等稳定土含水量大于最佳含水量的1-2%时路拌机才能开始作业，但在天气干热地区，水分散失过快，这样就加大了闷料的难度，同时难以保证施工进度。

（3）平地机的主要作用是平整路面，若使用平地机对基层拌合施工，会影响机械的施工效率，产生窝工，同时在平地机拌合料时要不断加水而保证含水量，也很难保证能将混合料拌合均匀，施工难度大。

（4）摊铺机施工稳定土必须建立拌和站，而且摊铺宽度也必须增加至少1m。由于本项目线路全长154公里，若是运输距离过远，摊铺机肯定会出现窝工现象，影响施工进度。比如假设运输距离为10KM，每台车运8m3（压实）料，从拌和站装满料运到现场卸料后再返回预计需要1小时，每天可往返8趟，10台车每天可运输640m3（8*8*10），按摊铺10.5m（9.5m+1m）宽度计算，即每天可完成406m。

6.2施工质量

（1）对于水稳层来说，层厚和最佳的含水量是最不容易掌握的，冷再生机连接水车，推动水车施工，冷再生机后配有专人检测铣刨深度和含水量大小，在发现铣刨深度或含水量不达标的情况下，冷再生机驾驶员可以在驾驶室内直接通过电脑调整铣刨深度和供水量，另外冷再生机驾驶舱外还配有水阀开关，可以手动调节水量大小，保证其满足铣刨深度并处于最佳的含水量状态。冷再生机铣刨后压路机即进行封水工作，确保水分不散失。这样就可以保证终压时不出现“鼓包”、“弹簧”等现象。另外由于水泥终凝时间较短（一般在4小时左右），而冷再生机工序衔接紧密，在铣刨完一段后（约100m）平地机就可以精平、终压，铣刨一段完成一段，可以确保施工质量。

（2）路拌机在施工时平均每50-100m会产生一个施工接缝，施工接缝若不能妥善处理对路基的危害会很大，同时路拌机施工时水分散失过快，而在补水的时候会出现水分不均匀也，同时增加了施工时间，会严重影响碾压后的基层质量。

（3）平地机拌合混合料时很难保证达到最佳含水量，也不能保证拌合混合料的均匀度，造成碾压不实，出现干湿“弹簧”现象，不能满足施工要求而造成返工。

（4）摊铺机摊铺水稳时若运输距离过远，在运输途中会大大散失水分，到现场后含水量不能达标，对这样的料源摊铺后在补水会增加施工时间，更会出现水分过多或过少现象造成碾压不实，出现“弹簧”，而水泥也可能失效，不能保证水稳层强度，影响路基质量。

6.3经济性

按20KM水泥稳定层计算，各种施工工艺工机成本分别为：冷再生机（25工作日）4.6万美金、路拌机(35个工作日)4.97万美金、摊铺机（49个工作日）9.8万美金。

7、结语

冷再生机铣刨应用于道路稳定土具有施工效率高、施工质量保证性好、机械化施工程度高等特点，在稳定土施工中具有良好的作业效果。依托于本项目，笔者进行了卡特冷再生机施工工艺技术研究，解决了施工中出现的问题并完善了施工工艺，保证公路基层施工质量，提高了施工效率，节约了施工成本，工期得到了保证。

参考文献

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