朱宇杰

(江苏东南交通工程试验检测有限公司，江苏南京 210000)

就地冷再生适宜单工作面长度的确定方法研究

朱宇杰

(江苏东南交通工程试验检测有限公司，江苏南京 210000)

就地冷再生需要在冷再生混合料水泥初凝前和适宜含水量保持时间内完成碾压，每段碾压的长度不能过长或过短，需要根据现场多方面因素确定适宜的单工作面长度。重点介绍影响单工作面长度确定的各种因素及各种因素之间的关系，通过示例阐述了最佳单工作面长度的确定方法。同时，通过施工机械衔接能力的计算，分析施工工艺的合理性及据此应该采取的改进措施。

就地冷再生;最佳单工作面长度;影响因素;计算

0 引言

随着就地冷再生技术的成熟和推广，就地冷再生技术得到了越来越广泛的应用。就地冷再生机在进行施工作业时，不能一味前进，达到一定的施工长度时需要掉头对该施工段落其它断面进行再生铣刨和拌和，这个段落的长度称为单工作面长度。单工作面长度需适宜，不宜过短或过长:过短会造成施工机械集中而影响工作效率，且造成现场接头过多等问题;过长则整平等部分施工环节无法及时开展，从而影响后续工序的开展，造成现场碾压不及时、水分散失过快、碾压结束前水泥达到初凝时间等问题[1-3]。

就地冷再生单工作面长度需根据现场工作面宽度、现场机械设备配置、施工工艺、天气状况等综合因素共同确定。本文主要对就地冷再生适宜单工作面长度的确定方法进行研究，并进行了工程案例的计算与分析[4，5]。

1 适宜单工作面长度的确定方法

1.1 适宜单工作面长度的定义

所谓适宜单工作面长度，即单工作面长度能够满足以下条件:

(1)单工作面长度能够满足现场施工工艺要求，充分发挥施工机械的效率，施工机械不会出现长时间等待或者施工工序脱节等情况;

(2)整体施工时间需合理，在冷再生混合料具有合适的含水量或者水泥发生初凝前完成段落的碾压;

(3)现场段落接头不宜过多，单工作面长度在满足条件的情况下需尽量长。

1.2 适宜单工作面长度确定的影响因素

在进行适宜单工作面长度分析计算时，需要对其影响因素进行研究，主要包括[1，2，6-8]:

(1)就地冷再生机、碾压设备等施工机械的施工工艺，包括设备数量、速度、遍数等。

(2)工作面的宽度。此宽度决定再生机完成该断铣刨拌和需要行走的刀数。

(3)现场气温条件。现场气温较高时，水分蒸发较快，宜在再生混合料具有合适的含水量时完成现场碾压。

(4)水泥的初凝时间。再生混合料需要在混合料中的水泥发生初凝之前完成现场的碾压。

(5)水罐车的供水能力。就地冷再生机器在施工过程中，由水罐车供水，再生机在再生过程中需要停机更换水罐车，再生机停机处会形成接头而成为质量薄弱点。为减少接头和停机现象的发生，应尽量在需要更换水罐车前进行再生机的掉头。

1.3 适宜单工作面长度的确定方法研究

通过适宜单工作面长度确定的影响因素分析可知:单工作面长度需尽量长，但是从段落开始再生到碾压结束的总时间不宜超过混合料保有合适含水量或者水泥初凝的时间，且需根据水罐车的供水能力进行调整，减少停机和接头数量。据此，可得到适宜单工作面长度的确定步骤如下:

步骤1:根据现场施工工艺，得到完成段落长度L冷再生所需要的时间公式;

步骤2:根据现场天气情况及水泥初凝时间，确定完成段落冷再生施工所需要控制的总时间;

步骤3:根据时间公式和总控制时间，计算出最长单工作面长度;

步骤4:根据水罐车供水能力，确定该施工工艺下的最佳单工作面长度;

步骤5:根据确定的最佳单工作面长度，进行施工机械衔接能力的验算，进行施工工艺和施工机械配置的优化。根据优化后的结果，重复步骤1和步骤4，进行施工工艺优化后的最佳单工作面长度的计算和确定。

2 工程案例分析

2.1 工程概况

某公路工程改造时不同段落分别采用水泥就地冷再生和泡沫沥青就地冷再生施工，公路断面宽度为10 m，再生宽度为2.44 m。通过试验段确定的达到规定要求压实度采用的施工工艺如表1和表2。

表1 水泥就地冷再生施工工艺

表2 泡沫沥青就地冷再生施工工艺

2.2 单工作面长度影响因素分析

(1)再生机再生速度

a. 根据施工工艺，水泥就地冷再生时，再生机速度为0.30～0.36 km/h[1，7-8]，即5～6 m/min，考虑到再生机掉头、换水车等时间，设定再生机速度为5 m/min;

b. 根据施工工艺，泡沫沥青就地冷再生时，再生机速度为0.48～0.54 km/h[2，6-8]，即8～9 m/min，考虑到再生机掉头、换水车等时间，设定再生机速度为8 m/min。

(2)再生机段落施工刀数

再生机工作宽度为2.44 m，段落宽度为10 m。再生过程中横断面搭接宽度为10～30 cm[1，2]，按最小搭接宽度计，则有[2.44+(n-1)×2.34]≥10，n为段落再生刀数，取整数，则n=5。

(3)碾压设备的速度

按照确定的碾压工艺，设定单钢轮压路机、双钢轮压路机的碾压速度为35m/min，胶轮压路机的碾压速度为40 m/min。

(4)总控制时间

a. 水泥初凝时间需根据水泥初凝时间检测结果确定。所在工程冷再生用水泥初凝时间为3.2 h，施工现场保留一定的时间富余性，取水泥初凝时间为3 h;

b. 适宜含水量保持时间，需根据施工现场气温及施工含水量情况确定。所在工程在中午高温时段适宜含水量保存时间为2.5 h，其余时段不小于3 h。

(5)水罐车供水长度。

水罐车供水长度需要根据水罐车的供水能力，冷再生施工用水量等确定，所在项目水泥就地冷再生水罐车的供水长度约55 m，泡沫沥青冷再生水罐车的供水长度约90 m。

2.3 完成段落长度L冷再生所需要的时间公式

设定单工作面长度为L，则有以下计算。

(1)单工作面再生机铣刨时间t1

a.水泥就地冷再生t1=n×L/5，其中再生机掉头和换水车的时间忽略;

b. 泡沫沥青就地冷再生t1=n×L/8，其中再生机掉头和换水车的时间忽略。

(2)初压和整平时间t2

由于再生机铣刨再生速度较慢，初压压路机紧跟再生机碾压。再生机完成段落铣刨拌和时，初压压路机也基本完成碾压。平地机在初压完成后随即开始整平，整平时间往往取决于平地机操作手的熟练程度，一般需要10～30 min。所在工程从再生机完成铣刨拌和到完成段落初压和整平时间t2≈20 min。

(3)完成复压时间t3

当完成整平后复压压路机进行及时的碾压，从完成整平到完成复压的时间t3根据碾压工艺推算分别为:

a. 水泥就地冷再生。复压采用2台单钢轮压路机共振压3遍，当第一台单钢轮碾压完1道后第2台压路机迅速碾压，其间的时间差忽略。单钢轮压路机工作宽度与再生机工作宽度相当，按压路机重叠宽度为钢轮的1/2计算，以来回一次算完成一道，则完成复压所需的时间为第一台钢轮压路机碾压两遍需要的时间，即t3=(2n-1)×2L/35×2;

b. 泡沫沥青就地冷再生。复压采用1台单钢轮压路机和1台双钢轮压路机共振压3遍，由于双钢轮压路机碾压速度、碾压工作宽度和碾压重叠宽度等与单钢轮压路机一致，故t3=(2n-1)× 2L/35×2。

(4)完成终压时间t4

当最后一遍复压完成第一道碾压后，终压压路机便可开始碾压，其间的时间差忽略。从完成复压到完成终压的时间t4根据碾压工艺推算分别为:

a. 水泥就地冷再生。终压采用1台胶轮压路机碾压3～4遍，若按4遍计算，复压完成时终压压路机已基本完成1遍碾压，胶轮压路机碾压重叠宽度按工作宽度的1/3计，则与再生机的工作宽度相当，以来回一次算完成一道，则完成终压的时间t4=n×2L/40×3;

b. 泡沫沥青就地冷再生。终压采用1台胶轮压路机碾压7～8遍，若按8遍计算，复压完成时终压压路机已基本完成1遍碾压，胶轮压路机碾压重叠宽度按工作宽度的1/3计，则与再生机的工作宽度相当，以来回一次算完成一道，则完成终压的时间t4=n×2L/40×7;

(5)单工作面开始铣刨拌和到完成碾压的总时间t总=t1+t2+t3+t4。

2.4 总控制时间内最长单工作面长度计算

(1)在确定段落施工总时间公式t总后，通过段落完成施工的总控制时间，计算出最长单工作面长度Lz。根据t总=t1+t2+t3+t4。，可得:

a. 水泥就地冷再生:Lz=(t总-20)/(0.578 6n-0.114 3);

b. 泡沫沥青就地冷再生:Lz=(t总-20)/(0.703 6n-0.114 3);

(2)在中午高温时段，t总的控制因素是适宜含水量的控制，要求t总≤150 min，当t总=150 min，单工作面L最长，即最长单工作面长度Lz为:

a. 水泥就地冷再生:Lz=(150-20)/(0.578 6× 5-0.114 3)=47(m);

b. 泡沫沥青就地冷再生:Lz=(150-20)/(0.703 6× 5-0.114 3)=38(m)。

(3)在其余时段，t总的控制因素是水泥初凝时间，要求t总≤180 min，当t总=180 min，单工作面L最长，即最长单工作面长度Lz为:

a.水泥就地冷再生:Lz=(180-20)/(0.578 6× 5-0.114 3)=58(m);

b.泡沫沥青就地冷再生:Lz=(180-20)/(0.703 6× 5-0.114 3)=47(m)。

2.5 最佳单工作面长度的确定

根据供水水车的供水能力，当水车供水能力小于最长单工作面长度时，以水车供水长度作为最佳单工作面长度;当水车供水能力大于最长单工作面长度时，根据供水长度和最长单工作面长度的倍数关系确定最佳单工作面长度Lb，如表3。

表3 最佳工作面长度确定

2.6 施工机械衔接能力计算

上述施工长度是在施工机械能够衔接作业前提下所能够实现的最佳工作面长度。所谓施工机械衔接，即任何一单工作面的任何工序完成时能够立即进行下一道工序。就地冷再生主要工序包括冷再生、初压、整平、复压和终压，完成工序衔接的要求为:t1≥t2、t1≥t3、t1≥t4。根据上节得到的最优单工作面长度，得到的t1、t2、t3、t4值如表4所示。

表4 最优单工作面长度时各工序时间及大小比较

从表4可知，按照试验段确定的碾压工艺，水泥就地冷再生基本上能够满足施工机械的衔接;泡沫沥青就地冷再生施工机械不能够衔接，需要适当加快碾压速度、改变压路机轮压重合宽度、增加碾压设备等，并在施工工艺优化后重新进行最佳单工作面长度的复核和确认。

3 结语

本文分析了最优单工作面长度的影响因素，并通过示例阐述了就地冷再生最佳单工作面长度的计算方法，同时介绍了机械设备的衔接能力的分析方法。根据影响因素和衔接能力分析，可预先进行施工工艺的优化，并进行原材料和机械设备的比选等，如水泥的初凝时间、水车的供水能力等，以实现就地冷再生方案的最优化。

[1] 维特根(中国)机械有限公司.WR2000/WR2500水泥就地冷再生施工技术指导 [DB/OL]. http://www.docin.com/p-121699974. html.

[2] 维特根(中国)机械有限公司.WR2000/ WR2500泡沫沥青就地冷再生施工技术指导 [DB/OL]. http://wenku.baidu.com/link? url=gZ4SYbOBc84h4FGzm2FsSkV0W lhxuRPPmnBm05tSsLhuugoRBFJAku6LDrfyBgTHgTdkr6jFJGvADLn5cOCC8sLsNkfB-bYpn-VNnkMBqmTy .

[3] JTG F41—2008，公路沥青路面再生技术规范[S].

[4] JTG F40—2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[5] JTJ 034—2000，公路路面基层施工技术规范[S].

[6] DB33/T 715—2008，公路泡沫沥青冷再生路面设计与施工技术规程[S].

[7] 拾方治，马卫民.沥青路面再生技术手册[M]，北京:人民交通出版社，2006.

[8] 师郡等.旧沥青混凝土路面现场冷再生技术及施工工艺研究[J].公路，2004(10):167-170.

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1009-7716(2015)11-0146-03

2015-06-18

朱宇杰(1986-)，男，浙江海宁人，工学硕士，助理工程师，从事路桥咨询、检测工作。