曹立松

（天津市市政工程设计研究院，天津市300051）

0 引言

近年来，随着天津滨海新区的开发开放，社会经济的快速发展，城市规模持续扩大，新区掀起了前所未有的建设高潮，基础设施建设作为开路先锋正在大规模的展开。滨海新区处于海河流域下游、濒临渤海，地下水位高、含水量大，地下有着深厚的软土层，岩土变异性大，地质条件很差。滨海新区的职能以工业和港口为主，且大部分区域正处于开发建设时期，造成了其道路交通组成极其特殊，生产企业大型运输车辆较多，进出港的集装箱运输密集，建设工地的运料车辆来往频繁。

考虑到滨海新区的地质特点及交通特点，本文结合了三个滨海新区的工程实例对新区道路设计的新技术、新材料的应用进行了浅析阐述。

1 结合工程实例浅析道路新技术的应用

1.1 南港路拓宽改造工程

南港路位于天津港南疆港区，在现状南疆公路大桥和南疆铁路大桥的东侧，是天津港南疆港区主要的运输通道，承担着港区内石油码头、焦炭码头、煤码头、矿石码头和一些散货泊位的货运工作。现状道路的交通量很大，重载、超载车辆较多。

南港路道路路面破损严重，归其原因是因为道路上超载、重载车过多缘故，为了适用重载、超载对道路路基、路面功能及强度要求，在南港路道路部分段落采用土壤固化剂、防裂土工布、抗车辙添加剂三种新兴材料，以抵抗重载、超载对道路路面的影响。

（1）土壤固化剂

由于重载道路要求土基具有较高的强度，为了满足这一要求，改变常规采用石灰土处理路基的方法，利用低剂量的石灰土或水泥石灰土中掺加土壤固化剂进行路基处理，一方面增加土基强度，另一方面改善常规石灰土或水泥石灰土的水稳性，使石灰土或水泥石灰土由亲水性变为疏水性，在后期使用过程中不致由于地下水的侵蚀而降低强度，具有显著的优势。同时由于固化剂与水作用时，改变了原土体表面的附着自由水，使其重新排列组合，大量自由水以结晶形式固定下来，使土壤中的含水量迅速减少，土壤颗粒重新按两端正负荷相互吸引而紧密结合，经过碾压后，密实度增大，毛细管破坏，路基强度增大，耐水性和抗冻性得到提高。

土壤固化剂是一项现代土木工程高新技术，用于改善土壤物理力学性质以适应工程技术要求，是一种新型的化学材料，由于它应用广泛、造价低廉、节省工期、技术性能优越，颇受工程界欢迎，在国际学术界被誉为“特种水泥”，见图1～图5。

（2）防裂土工布

由于素混凝土、水泥稳定碎石等刚性基层、半刚性基层所具有的干缩、温缩性能，无法避免其开裂，这些裂缝必然会反射到沥青面层中，考虑素混凝土及水泥稳定碎石可能引起的沥青路面开裂，在水泥稳定碎石及混凝土上铺筑聚丙烯长丝无纺土工布，减少反射裂缝的发生，具有很好的效果，特别是对于南港路，由于重载、超载车辆较多，如水泥稳定碎石产生的反射裂缝引起了沥青路面的开裂，在重载的作用下必然迅速扩张，引起路面的破坏，这将严重影响南港路的使用寿命，因此，在南港路水泥稳定碎石及素混凝土基层上采用防裂土工布以减少裂缝的产生，见图6。

从目前国内及天津市城市道路的使用效果来看，防裂土工布可以减少裂缝率达40%～60%以上，具有明显的效果。其具有以下优势：

a.耐温。以聚酯为原料，熔点高达230℃，沥青混合料摊铺时性能稳定，不收缩，不变形。

b.高强、均匀，表面均匀，可以快速浸透沥青并达到饱和，使之与路面紧密结合。

c.稳定。防紫外线、耐冻融、耐化学药品。

d.施工便利。

（3）抗车辙添加剂

抗车辙添加剂是一种多种聚合物复合成的沥青混合料添加剂，它通过集料表面的增粘、加筋、填充以及沥青改性、弹性恢复等多重作用而大幅提高沥青混合料的高温稳定性，并对混合料的水稳定性和低温抗裂性也有改善。其与传统改性沥青及沥青添加剂相比具有以下明显特点：

a.优越的性能

在普通沥青混合料中掺加0.3%～0.5%的车辙王，即可显著提高沥青混合料的高温性能，并改善抗水损坏性能、抗低温开裂性能等。

b.性价比高

与传统沥青改性工艺相比，车辙王直接投入拌和缸内与集料进行拌和，不需要增加特殊设备，可显著降低生产过程中的能耗，同时避免了改性沥青储存稳定性差的问题。

c.不影响配合比

在任何掺量下不改变沥青混合料的级配，仅需对油石比进行微调。

d.施工工艺简单

直接加入到拌和缸中，只需适当延长拌和时间和提高施工温度，拌和、摊铺、碾压不受影响。

e.直接投入法实现了随欲而加

直接投入法就是将抗车辙添加剂在沥青拌和过程中直接投入到沥青混合料拌缸中，属于对沥青混合料的改性，不同于对沥青的改性。这种方法能够根据所期望的抗车辙性能程度不同，添加不同掺量的抗车辙添加剂，见图7。

图7 抗车辙添加剂沥青混合料的拌和

从室内抗车辙试验可看出，采用抗车辙添加剂与不采用抗车辙添加剂沥青的抗车辙性能大大提高，抗车辙能力提高了4倍。

1.2 汉蔡路改造工程

汉蔡路位于天津滨海新区汉沽地区，是连接汉沽区与海滨大道、中央大道及中心渔港的重要通道。现状道路的交通量较大，以货车及工程运输车辆为主。。

汉蔡路为旧路拓宽改造，旧路铣刨掉的路面结构如果被废弃，一方面会造成环境污染，另一方面也造成了资源的浪费。汉蔡路改造工程结合现场实际采用旧路冷再生技术，既节约了道路建设成本，又保护了环境。

自上世纪90年代以后我国陆续建成的各级公路目前已进入大、中修期，公路病害大量的翻挖、铣刨，沥青混合料被废弃，一方面造成环境污染，另一方面也造成资源的浪费，而且大量的使用新石料，开采石料会导致森林植被减少，水土流失。旧沥青路面如能加以利用，每年可节省的材料费数目非常可观。因此，沥青路面再生技术的研究，对保护生态环境以及对我们国家的公路建设都有极重大的意义。

旧沥青路面的再生利用，就是将旧沥青路面经过路面再生专用设备的翻挖、回收、破碎、筛分后，与再生剂、新沥青、新集料等按一定比例重新拌和成混合料，满足一定的路用性能并重新铺筑于路面的一整套工艺。随着再生技术的发展，许多性能完善的现代化再生机械设备相继出现，所生产的再生沥青混合料完全可以和新拌制的混合料媲美。实践结果表明，旧沥青路面就地冷再生具有几大优点。首先，全部旧料就地冷再生，节约了新料的用量，而且大大降低了运输成本。其次，减轻环境污染，减少能源消耗。再次，在翻修的旧沥青路面上有很大的灵活性。既可以做成一层路面结构，又可以在其上加铺磨耗层，或作为新修建路面的基层。同时，降低了施工成本，节约了施工时间。

再生沥青路面按施工工艺可分为表面再生法，厂拌再生法和就地冷再生法。其中就地冷再生法的应用前景最为广阔。

沥青路面就地冷再生法是指利用再生机械将旧沥青路面材料就地打碎，并加入适当的沥青及改性材料后拌和压实，以旧路面材料为主修筑道路的技术。

与厂拌冷再生法相比较，就地冷再生法省去了回收料的运输、铣刨下材料的堆贮、设备的组装与拆卸等环节，并不受气候影响，除少量沥青外，成品料不再运输，对交通的干扰少。

就地冷再生机械设备，是一个由计算机控制的再生料筛分、计算、搅拌和破碎系统。由铣刨转鼓翻松的旧沥青路面材料经斗士提升器送至一水平的振动筛进行筛分，通过筛网的混合料落在传送皮带上，称量后进入搅拌器和乳化沥青、添加剂一起搅拌，随后摊铺碾压成型。其主要材料为：旧沥青混合料、再生剂、乳化沥青、水泥、水。

施工方法包括：采用水泥进行就地冷再生、使用乳化沥青的就地冷再生和使用水泥和乳化沥青就地冷再生。

水泥进行就地冷再生：撒布水泥，由专门水泥撒布机撒布，水泥撒布量根据试验资料确定，根据经验水泥撒布量3.5%～4.5%。铣刨和拌和，通过就地冷再生机铣刨和拌和，废旧沥青路面材料与水泥均匀拌和在一起，然后从再生机出料口出料。铣刨材料的摊铺，用平地机和整平板整平，用适宜的重量级压路机或光轮压路机碾压。

乳化沥青的就地冷再生：首先要对旧沥青料进行试验检测，其施工工艺与用水泥进行就地冷再生方法相同。

水泥和乳化沥青就地冷再生：采用水泥加上乳化沥青可以减少乳化沥青的用量，另一方面乳化沥青的加入可以减少材料的刚性和路面的反射裂缝。施工工艺同用水泥进行就地冷再生方法。

旧沥青路面就地冷再生技术是一项新型的公路建设和养护技术，有着广泛的应用前景，可以节省大量的原材料，降低养护成本，同时在环境保护方面，由于做到了废物的再利用，不仅保护了生态环境，而且大大减轻了一线养护工人的劳动强度，减少了沥青熬制对人体的伤害，是利国利民的一件大好事。

1.3 轻纺大道工程

轻纺大道位于天津滨海新区塘沽、大港地区，连接了津岐公路、海景大道、西中环、中央大道及海滨大道等南北纵向通道，对促进滨海新区轻纺经济区和南港生活区的快速发展具有重要意义。现状道路的交通量很大，重载、超载车辆较多。

轻纺大道为旧路加宽工程，沿线经过区域大部分为盐田、沟渠，路基填土高在3m左右。为了减少路基工后沉降，避免新旧路基因不均匀沉降而产生纵向开裂，路基填筑采用泡沫轻质土。

现浇泡沫轻质土作为一种新型轻质环保材料，是指用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与水泥基胶凝材料、水、外加剂按照一定的比例混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成的一种轻质材料。在国外已有几十年的应用历史，我国自2001年从日本引进以来，已在广东省京珠高速公路、北京鸟巢、北京地铁奥运支线等重点工程中使用，取得了显著的效果，实践证明现浇泡沫轻质土具有如下特点：（1）轻质性、（2）高流动性、（3）直立性、（4）不可压缩及高强性、（5）密度和强度可调节性、（6）施工便捷性。

由于现浇泡沫轻质土的容重只有常规土的1/3左右，且固化后可以自立，用泡沫轻质土进行路基填筑，大幅度降低了地基的附加应力，可以有效地减少路基工后沉降。同时用轻质土替代台背常规回填土可大幅度降低地基的附加应力及对桥台桩基的侧向挤压力，可以达到缓解甚至消除桥头跳车的效果。

目前天津地区上世纪修建的高等级公路随着交通量的迅猛增长，急需进行拓宽改造，而加宽改造面临最大的难题就是如何减小新老路的差异沉降。由于处于软土分布地区，经过十几年的运营，原有老路基沉降都已完成，而加宽部分地基固结沉降尚未完成，故在附加荷载的作用下，产生差异沉降，严重影响着拓宽改造在工程质量。轻质土具有容重小，且可根据工程需要进行调整的特点，作为路基填料的一部分应用于工程当中，可以有效减小新老路的差异沉降。

2 结语

以上仅仅对目前道路工程中应用较广的新技术、新材料的性能及应用做了简要介绍，意在通过对新技术、新材料的认识和了解，提高我们在项目实施中的知识水平，控制和把握好施工过程中的各个环节，确保施工质量满足规范、规程要求，同时这些新技术和新材料的应用，对设计和施工单位来讲，也具有一定的借鉴和参考作用。为了积累设计、施工方面的经验，应对使用的新材料加强检测力度。

[1]JTG D50-2006,公路沥青路面设计规范[S].北京:人民交通出版社,2006.

[2]JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[3]CJ/T3073-1998,土壤固化剂[S].北京:中国标准出版社,1998.

[4]JTG F41-2008,公路沥青路面再生技术规范[S].北京:人民交通出版社,2008.

[5]TJG-F1001-2011,现浇泡沫轻质土路基设计施工技术规程[S].天津:天津市市政公路管理局,2011.