沥青路面水泥就地冷再生技术应用研究可行性研究报告

1、附件二张掖公路管理局科研项目可 行 性 研 究 报 告项目名称：沥青路面水泥就地冷再生技术应用研究申报单位：应急抢险保障中心 2015年 4月填写格式及说明： 一、格式： 纸张规格：A4，字体：4号字，宋体。 二、填写内容要求： 申报单位要按照“张掖公路分局科技创新工作管理办法”中的有关规定与要求，编写可行性研究报告。主要内容如下： 1.项目的背景和必要性（包括项目概况，项目研究目的，需求前景或推广应用范围，达到的技术水平及在公路养护工作中的作用）； 2.项目前期科研及工作基础（包括国内外研究现状分析与评价，应附主要参考文献及出处）； 3.项目实施方案（包括拟解决的关键问题，实施的具体内容及实

2、施方案，年度工作进度安排及完成期限，拟采取的技术路线，与后续技术改造或基本建设计划的衔接，有关技术经济指标）； 4.项目承担单位及参加单位概况（包括单位概况，各自承担的主要工作，技术力量及人员构成，项目主要负责人情况）； 5.项目依托工程情况及其他必要支撑条件（包括依托工程的概况，投资来源，工程进度与项目科研进度的配合，组织管理形式）； 6.项目经费估算及资金筹措情况（包括项目总经费和年度经费预算、经费构成及构成比例包括申请补助经费、配套经费和自筹经费、经费使用范围及使用明细）； 7.项目预期目标及经济、社会效益（包括提供主要分析指标及演算公式，有关节约工程造价，缩短工期指标等）； 8.其他需

3、说明的问题； 9.申报单位签章（包括单位法人代表签字，加盖申报单位公章）。 1.项目的背景和必要性： 随着我国公路建设的高速发展，我省的公路交通事业也取得了丰硕的成果，截至2013年底，我省高速通车里程达到2473公里。在国道、省干线公路网逐步形成的同时,我省高速公路改建、大修工程比例也开始不断扩大，进入建养并举的时代。在路面的养护和改、扩建过程中将会产生大量的废旧沥青混合料，在路面维修的高峰期，仅一条高速公路每年就会有几十万到几百万平方米的沥青路面需要翻修，产生的废旧沥青混合料的数量将会越来越多。沥青路面改造过程中若继续采用传统方式，不仅增加了重修路面所需的沥青和砂石材料，破坏周围环境，而且

4、容易造成环境污染。如果将沥青面层及基层旧料加以再生利用，不仅可以节约大量的筑路材料，充分利用旧路材料，还有利于节约能源，避免环境污染，降低工程造价。我国自1998年引进第一台就地冷再生机后，就地冷再生技术受到了业内人士普遍的关注与认同，推广普及速度很快。 就地冷再生是通过大型的现场再生设备一次完成原路面进行破碎、添加新粘结剂、拌和、摊铺的施工工艺。就地冷再生后的材料可以作为新结构中的基层和中下面层。沥青混合料就地冷再生技术能够节约大量的沥青和砂石材料，节省工程投资，带来较为可观的经济效益。同时，由于沥青混合料的再生利用，大大减少了筑路材料的用量，节约了能源，具有更重要的环境保护意义，被人们称之

5、为“绿色”施工技术。国内有些科研院所对沥青路面再生技术进行了研究，但由于冷再生技术受旧路面状况、交通荷载、自然环境等条件的影响很大，因此，有必要在甘肃省开展冷再生技术的相关研究。 作为西部地区的重要省份，其道路交通的压力必将会随着经济的发展而愈发加剧。由于路面的结构特性及甘肃特殊复杂的自然气候条件，沥青路面车辙、裂缝、松散坑槽、泛油、麻面等，混凝土路面裂缝、断板、错台、翻浆等问题层出不断，传统上的道路养护改造技术已经完全不能满足未来经济对于道路的需求。而根据国内外对冷再生技术的研究与应用情况来看，冷再生在经济、社会、环境方面的效益非常显著。目前，我省二级以上公路通车里程已超8万公里，其中，高速

6、公路通车里程达到2473公里，农村公路达10万公里。冷再生技术作为一种优良的道路养护、改造方式，在省内大范围推广使用前景广泛。 通过本课题研究总结出就地冷再生基层混合料的合理取样方法，对不同技术标准施工路段的配合比设计方法，张掖区域内不同地区实施就地冷再生基层的条件，就地冷再生基层施工时的最佳机械设备配备及就地冷再生基层的施工工艺流程，为管理局以后推广应用该技术提供切实可行的技术指导作用。 2.项目前期科研及工作基础 近年来，随着经济的发展，交通量不断增大，特别是大、重型车辆的增多，载货车辆严重超载，致使原路面损坏日趋严重，路面病害日益严重，主要病害是龟网裂严重、横向裂缝较多、局部路段有沉陷，

7、这些病害的出现大多是由于基层出现问题引起的，在进行基层维修时，水泥冷再生技术加强了对旧路基层的再生利用，大大减少砂石等材料的使用量，因而降低工程造价，产生直接的经济效益，很大程度上缓解我国公路改建和养护维修工程中面临的资金短缺问题，资源的再生利用，可从根本上解决旧料的废弃问题，减少对环境的影响，实现社会与环境的可持续发展要求，对于充分利用原路面材料，减少资源开采，降低维修养护成本具有重要的现实意义。 国外最早的旧沥青路面材料再生利用研究可以追溯到1915年的美国，但之后进展较为缓慢，至1973年由于原材料生产受限等原因，旧沥青路面材料的再生利用才引起人们的关注。美国于1974年正式开始大规模研

8、究旧路面材料再生技术，并且迅速在全国推广应用。到1995年25个州再生沥青混合料的用量达到近2亿吨，差不多为全国路用沥青混合料的一半。在这期间，美国相继出版了路面废料再生指南、沥青路面热再生技术手册及沥青路面冷拌再生技术手册三部路面再生著作。 欧洲国家大约在20世纪70年代中期，相继对旧路面材料进行了试验研究，并迅速推广应用。其中以德国再生技术研究发展较快，居欧洲之首。德国首先将厂拌再生技术应用于高速公路的路面养护，到1978年已经能够将全部废旧沥青路面材料加以再生利用。法国对沥青路面再生技术的研究也颇为重视，路面再生材料主要用于轻交通的面层和基层，但近年来高速公路和一些重交通道路的修复工程中

9、也开始逐步推广应用这项技术。 日本是亚洲国家中进行沥青路面再生技术研究较早的国家之一。日本道路协会于1984年7月出版了路面废料再生利用技术指南。随我国98年引进第一台就地冷再生机后，近几年来，就地冷再生技术在我国受到了业内人士普遍的关注与认同，推广普及速度很快，例如辽宁、吉林、浙江、陕西、浙江、安徽及河北等地区已经应用相当普遍，并且取得了良好的效果。2008年7月国家颁布的公路沥青路面再生技术规范对冷再生这种新技术、新工艺起到了良好的推动作用，以其成本低、效率高、质量好、高环保等优点受到了业内人士的关注与青睐。 3.项目实施方案 预期研究成果：1、通过研究总结出针对原路面的不同技术状况和不同

10、的原基层情况合理的再生混合料的取样方法；2、就地冷再生混合料做单层基层和双层基层时各自适宜的级配要求及改善措施； 3、对于干线公路和支线公路等不同技术标准的施工路段沥青路面水泥就地冷再生基层配合比设计的不同要求及方法；4、张掖区域内一般地区和高寒高海拔地区从事就地冷再生基层施工时各自适宜的条件；5、水泥就地冷再生基层施工中机械设备的最佳配置；6、沥青路面水泥就地冷再生基层的施工工艺。 起止时间：2015年4月2015年10月 第一阶段：2015年4月1日2015年4月5日 按设计对G312线就地冷再生基层施工路段进行路况调查分析，根据路面病害数量、特点及成因进行研究；同时，搜集国内外有关就地冷

11、再生基层方面的文献资料。 第二阶段：2015年4月6日2015年4月20日 从原路面取样完成目标配合比设计及配合比验证工作，并完成就地冷再生基层的试验路段铺筑，提出相关质量控制参数和试验检测方法，为后期现场施工提供指导数据；同时根据工程数量、设备、人员等情况合理安排工期。 第三阶段：2015年4月21日2015年6月20日 按照工程进度进行就地冷再生基层施工，依托工程实际施工情况，实施就地冷再生基层施工技术的现场研究。 第四阶段：2015年6月21日2015年10月31日 跟踪观测就地冷再生基层实施后的使用效果，室内整理研究资料、总结分析研究成果，提交技术研究报告，完成课题技术论文。 4.项目

12、承担单位及参加单位概况 为了确保项目的顺利实施，应急抢险保障中心高度重视，中心主任黄汉斌任该项目的项目经理；从事公路施工、担任多个项目项目经理的张国富为技术负责人，应急抢险保障中心副主任白玉红为项目质检负责人，水泥就地冷再生基层作业组负责人均为多年从事工程施工、经验丰富、责任心强的高级工程师或工程师；从事试验工作多年，在许多项目担任试验室主任的高级工程师尤晓玲在本项目负责试验检测工作；施工员、技术员以及机械驾驶人员均选派经验丰富，责任心强的职工。 2015年省公路局计划下达张掖公路管理局养护维修工程G312线K2645+700K2649+170段水泥就地冷再生基层5.8万M2/4.53KM，由

13、张掖公路管理局应急抢险保障中心负责施工，配套资金已落实到位。 5.项目依托工程情况及其他必要支撑条件 依托今年G312线K2645+700K2649+170段水泥就地冷再生基层的施工任务，总结出适合于水泥就地冷再生基层施工的经济、合理、有效的机械设备配备和施工工艺流程。 通过去年在养护维修工程中的尝试应用和依托今年G312线K2645+170K2649+700段的施工，总结出适宜于张掖区域水泥就地冷再生基层施工的施工工艺流程，总结技术成果，形成总结报告，发表技术论文。 6.项目经费估算及资金筹措情况本项目总经费20万元，分项项目经费如下表所示：表1 项目研究经费预算表经费投入预算经费支出预算科

14、目预算经费（万元）科目预算经费（万元）自筹20人员费5材料费2燃料动力费2试验费2会议费1差旅费1设备费用5管理费1其他费用1合计合计20 7.项目预期目标及经济、社会效益 （1）经济效益分析 根据工程设计方案，起讫桩号 K2645+170K2649+700，全长4.53km，路面结构图如下所示：3.5cm细粒式沥青混凝土AC -134cm沥青碎石AM-161cm改性沥青同步碎石封层20cm水泥稳定碎石基层20cm就地冷再生底基层 为了计算全深式水泥就地冷再生基层的经济效益，假设另外一种施工工艺为传统的油路挖除重铺，路面结构图如下所示：3.5cm细粒式沥青混凝土AC -134cm沥青碎石AM-

15、161cm改性沥青同步碎石封层20cm水泥稳定碎石基层20cm水泥稳定砂砾底基层（新铺） 对两种方案采用施工工艺中的旧路面挖除、运输、堆放以及基层、底基层的铺筑费用明细进行比较，下表为就地冷再生与其它方案的直接经济成本对比。表2 两种方案经济效益对比 方案费用明细传统的挖除重铺就地冷再生备注旧路面层挖除、运输、堆放费用120旧路基层挖除、运输、堆放费用180新铺水泥稳定砂砾底基层（20cm）费用500新铺水泥稳定碎石基层（20cm）费用5555就地冷再生底基层（20cm）费用040折合每平米费用13590平均节约45元注：铣刨料与新拌合无机结合料运输距离均为10km。 由上表可以看出，由于施工

16、工艺简单并且直接降低了成本，就地冷再生对材料是就地取材省去了原材料的采购、加工和运输等一大堆环节，简化了施工工序。就地冷再生的成本费主要是机械费、添加剂费用和人工费，相对于铺筑半刚性基层来讲主要节省了以下费用：旧路面的铣刨及废料的运输费用、铺筑基层的原材料费用以及缩短工期带来的直接经济效益。经过对比分析，就地冷再生技术相对于传统的挖出重铺工艺节省近30%，较铣刨后加铺结构层方案节省43%，经济效益十分显著。 （2）社会效益分析 1）节能减排、资源的循环利用 传统的沥青路面处理方式相比较，就地冷再生技术在不影响路面使用性能的前提下，可节省加热能源80%以上，减少CO2排放量80%以上，该工艺能有效利用废料，解决了旧料堆弃占地及环境污染问题，可大量减少石料开采，节约用于堆放废旧沥青材料的土地，实现了资源再生利用和可持续发展。 2）降低道路运营成本、延长了路面寿命 该技术能有效解决路基不稳定沉降问题、延长道路使用寿命、减少路面水损、延长沥青面层使用寿命、降低道路运营全寿命成本。 3）控制路面标高、