同步碎石封层可行性.doc

附件二：西部交通建设科技项目可行性研究报告项目名称：同步碎石封层技术在乡村公路上的应用申报单位：沈阳三鑫公路工程有限公司中华人民共和国交通部制2004年03月目 录一.项目的背景和必要性11.1项目的背景11.2同步碎石封层的基本概念21.3同步碎石封层的适用范围21.4项目研究的目的21.5同步碎石封层技术特点31.6推广应用领域及前景41.7达到的技术水平41.8在国民经济发展中的作用4二.项目前期科研及工作基础52.1冷再生技术国内外发展状况52.2项目前期准备情况5三.项目实施方案63.1拟解决的关键问题63.2具体研究内容73.3具体实施方案83.4主要技术指标14四.项目承担单位及参加单位概况154.1项目承担单位概况154.2项目参加单位概况 154.3项目负责人介绍 164.4项目承担单位及参加单位分工17五.项目依托工程情况及其他必要支撑条件185.1项目依托工程情况185.2其它必要的支撑 18六.项目经费估算及资金筹措情况 196.1经费预算196.2资金筹措196.3经费使用范围及使用明细20七.项目预期目标及经济、社会效益217.1项目预期目标217.2经济效益分析217.3社会效益分析21八、其他需说明的问题22九、申报单位签章23 22一、项目的背景和必要性1.1 项目的背景随着我国经济的发展，各等级公路建设进入了一个崭新的阶段，公路总里程在逐年增加，今后也必将有一个更大的发展。但在公路里程不断增长的同时，公路养护工作也摆在我们面前，路面在交付使用一定时间后，由于自然界的风吹雨淋，行车造成的路面面层的磨耗等，都必须进行及时的养护，因此公路的养护已经成为公路管理部门的重点工作之一。另一方面，由于我国部分公路路面结构不尽合理、材料质量不好、施工管理及监理不严，尤其是开放交通后交通量增长迅速、超载严重等种种原因，一些公路出现较严重的早期损坏，使得维修养护工作更为提前。经过近年来的实践证明，我国的公路养护工作急切需要多种加快养护速度、提高养护质量、降低养护成本的施工方法，而同步碎石封层路面养护技术无疑是解决这一问题的有效途径之一。这种技术无论是对高等级公路还是对低等级公路，都能以低的造价，较快的速度，改善路面使用性能，延长道路的使用寿命。同步封层路面养护技术作为较经济的、有效的路面维修养护技术，已经在国外的公路维修养护工程中得到了广泛的应用，取得了良好的社会经济效益。采用碎石封层技术罩面较热铺沥青罩面可节约资金50%左右，并且该项养护技术在使用寿命、抗裂性、防水性、防滑性等方面均优于其它养护技术，是一项高层次的先进养护技术。而此项技术在乡道路面新建这一领域有着广阔的发展前景，为我省大幅度提高黑色路面比重创造了条件，并可从根本上改善全省的路网服务环境。因此，在我国研究推广这项技术，使之成为经济有效的公路维修养护技术十分必要。1.2 同步碎石封层的基本概念同步碎石封层，就是用专用设备即同步碎石封层车将碎石及胶结材料（改性沥青或改性乳化沥青）同步洒铺在路面上，在自然行车碾压下，形成保护原有路面的沥青碎石磨耗层。胶结材料和石料两者的撒布率必须符合设计要求，所采用的胶结材料和石料必须经过严格的筛选（粘结料在粘度、附着力、模量和适当的弹性及石屑的形状、结构、大小和干净程度等方面都应严格要求）。1.3 同步碎石封层技术的适用范围同步碎石封层既能够用于道路养护，又可以用于道路重建，无论是高速公路还是普通公路都可以使用此项养护技术。在法国及欧洲95%以上的公路均采用同步碎石封层进行路面养护。在交通量较小的乡村道路及一些场院区道路上直接用碎石封层做路面，使用效果良好。法国之所以能够实现100%的黑色路面，有40%以上的路面就是直接采用碎石封层作为路面使用。1.4 同步碎石封层技术特点采用同步碎石封层技术进行道路养护，与传统的养护方法相比，有如下技术特点：1.4.1采用同步碎石封层技术，可以大大延长道路的使用寿命。在国外，封层后的路面可以增加使用寿命10年以上。1.4.2同步碎石封层如果在比较好的道路基层上进行，处理后的道路表面可承受的交通量将达到40000辆/日，同时也能够通行大型载重车。1.4.3同步碎石封层是一个高沥青含量的薄表面处治层，但是这种处治层是柔性的。掺加聚合物能够增加粘结力、粘附性和路面的抗裂性能。尤其是在道路的抗裂方面有重要作用，可以减少路面的反射裂缝。1.4.4封层后路面平整，使路面恢复到新路状况，对原路面的裂缝、车辙等病害有一定的修复作用，表面粗糙，磨擦系数大大提高，防水性能、防滑性能良好。1.4.5实施同步封层后，路面可以在交通速度可以控制的情况下尽快恢复交通。1.4.6单位建设成本明显低于热沥青罩面，进一步降低道路的维修养护成本。1.4.7施工工序的简化导致了工期的缩短，可以快速实现道路的养护，确保道路的正常使用。1.5 项目研究的目的通过本项技术的研究，可以达到以下目的：1.5.1研究采用同步碎石封层技术取代传统热铺沥青罩面新建乡村道路黑色路面的新方法。1.5.2降低工程造价。采用同步碎石封层比传统热铺沥青罩面降低工程造价50%以上。1.5.3简化施工工序，有效缩短工期。传统热铺沥青罩面无法与同步碎石封层相比拟，采用同步碎石封层技术施工比热铺沥青罩面要快几倍。1.6 推广应用领域及前景乡村公路中修罩面及水泥路面、砂石路面罩面等领域有着广泛的推广及应用前景。碎石封层的推广应用会大大增加农村公路中黑色路面所占比重，为村村通油路的实施提供一种切实可行的应用技术。因此，碎石封层技术在乡村公路上的应用是大有可为的，前景也是十分广阔的。1.7 达到的技术水平通过本项目的研究，得的研究成果的技术水平总体达到国内先进，部分关键技术的技术水平达到国内创新。1.8 在国民经济发展中的作用同步碎石封层技术在乡村公路上的应用，将会使村村通油路更快地变成现实，为农村经济的进一步发展提供了交通上的保障，也为东北老工业基地的振兴做出一定的贡献。二、项目前期科研及工作基础2.1 国内外发展状况同步碎石封层技术作为黑色路面的一种新型养护技术，已在欧美各国被广泛采用。该技术80年代起源于法国，90年代传播到整个欧洲各国及美国。同步碎石封层既能够用于道路养护，又可以用于道路重建，无论是高速公路还是普通公路都可以使用此项养护技术。在法国及欧洲95%以上的公路均采用同步碎石封层进行路面养护。在交通量较小的乡村道路及一些场院区道路上直接用碎石封层做路面，使用效果良好。在法国，新建路面使用10年，立即用同步碎石封层进行中期养护；这样新建路面使用10年经过一次同步碎石封层就可使用20年以上。在美国，据记载在沥青面层上进行同步碎石封层养护，可以使路面的使用寿命增加到10年以上。澳大利亚有关机构研究发现：通过这种方法设计重建的乡村道路，可以使损坏比较严重的道路寿命增加1015年。目前我国还没有这项路面养护技术，如果引进这种新的路面养护方法，必将对我国的道路维修养护技术的发展起到巨大的推动作用。2.2 项目前期准备情况沈阳三鑫公司于2002年初开始进行同步碎石封层技术的前期调研工作，并准备与辽宁省交通厅联合组团赴国外考察同步碎石封层技术在国外的应用,并已于2002年8月从法国引进了一台同步碎石封层设备，于2002年及2003年在辽宁省国省干线沈盘线及茨长线等多条普通公路上铺筑了试验路段，经过一年多的观测，铺筑效果及路况良好，各项检测指标均达到了有关规范的要求。三、项目实施方案3.1 拟解决的关键问题3.1.1同步碎石封层技术的在乡村公路上的适用范围。3.1.2用于同步碎石封层的各种胶结材料的研究，包括改性乳化沥青、改性沥青或其它沥青材料。3.1.3用于同步碎石封层中的石料适用性的研究，如玄武岩、花岗岩等的适用性问题。3.1.4各种石料的规则程度、洁净程度对同步碎石封层施工效果的影响。3.2 具体研究内容本课题重点研究同步碎石封层技术在乡道路面上的应用。为此，我们集中有关单位技术人员成立了课题组，针对我省公路状况，开展以下方面研究工作：3.2.1前期国外调研，吸收引进并国外先进同步碎石封层技术及施工工艺。设备引进的论证、设备引进、技术和操作培训等。3.2.2改性沥青及改性乳化沥青材料的研制和开发。针对辽宁省的气候条件、石料来源和品质、基质沥青来源等实际情况，通过对比研究，提出适应我省实际情况的改性乳化沥青及改性沥青配方原则，推荐几种使用效果良好的配方。3.2.3同步碎石封层技术适用范围的研究。结合辽宁省乡村公路的使用情况和主要病害，提出同步碎石封层的适用范围。3.2.4同步碎石封层施工工艺和不同沥青结合料要求的气温及质量控制的研究。3.2.5研究用于各种公路维护中同步碎石封层施工过程中及施工后的检测方法。3.2.6各等级公路维修养护试验路和实体工程铺筑，进行长期的使用性能观测。3.2.7通过对其它养护方法横向对比，进行经济效益分析，研究降低成本的方法。3.2.8对材料选择、施工技术等进行分析和总结，编制同步碎石封层施工指南及相关标准。3.3 具体实施方案3.3.1国外调研2004年3月至4月，进行国外调研，查阅有关国外技术资料，了解国外先进的同步碎石封层技术的基本理论，进行同步碎石封层技术研讨，组织有关人员去法国进行实地考察，参观学习国外先进同步碎石封层技术及相关设备、实体工程情况，并写出国外调研报告。3.3.2改性沥青及改性乳化沥青材料的研制和开发2004年3月至4月，针对辽宁省的气候条件、石料来源和材质、基质沥青来源等实际情况，通过对比研究，提出适应我省实际情况的改性沥青及改性乳化沥青配方方案。我们研制开发改性沥青及改性乳化沥青坚持如下原则： 1)基质沥青的选择，要求其蜡含量3%。2)改性剂的选择，主要要求与基质沥青有良好的相溶性。3)乳化剂的选择，要求其既具有充分的拌和时间又具有快速开放交通能力、与改性剂有良好的配伍性。3.3.3同步碎石封层技术适用范围的研究2004年5月至2005年8月，结合辽宁省乡村公路的使用情况和主要病害，进行预封层路段的典型调查测试，提出同步碎石封层的适用范围。3.3.4研究用于乡村公路维护中同步碎石封层施工过程中及施工后的检测方法（2004年8月至2004年10月）1)沥青结合料常规指标试验、石料力学性质试验。2)单位面积石料用量测定该试验是确定石料用量的依据，通过单位面积石料体积的确定，能真实反映同步碎石封层石料单位面积石料的使用情况并指导施工。3)摆锤实验该实验用来测定不同类型的沥青在不同温度下的粘附性，通过此实验了解各种沥青的粘附能力，是选择沥青的重要依据。4)粘附性测定实验通过实验测定骨料与沥青结合料的粘附性，以此来选择合适的沥青结合料和石料用于现场施工。5)筛分实验通过此实验来判定石料是否符合施工的具体要求，并作为石料是否符合施工尺寸要求的依据。6)石料粉尘量实验通过此实验来判定粉尘量是否符合规范中对石料粉尘率的要求。7)沥青与粗集料的粘附性实验通过此实验来检验沥青与粗集料表面的粘附性及粗集料的抗水剥离能力，以此判定粗集料是否符合施工规范的要求。8)进行摩擦系数、构造深度和石料剥落度等路用指标试验。根据以上实验，初步确定理想的石料及沥青结合料，并以此作为施工机械计量控制的依据，但现场各种条件与室内实验会有很大不同，因此必须根据实际情况进行调整，最终确定最佳的石料及沥青结合料匹配。3.3.5各级公路养护试验路和实体工程铺筑，进行长期的使用性能观测。2004年6月-2005年10月，在小试的基础上，选择一至两条乡道铺筑试验路。在今年试验路取得成功的基础上，2005年争取在各种乡村公路和不同路况的公路上进行施工。定期对试验路进行各种路用性能检测，验证课题的设计思想、理论、工艺，提供可信的数据。1)试验路铺筑的准备工作a根据辽宁省各级公路分布情况，选择适合进行同步碎石封层路段。b对选择路段进行全面路况调查，包括路面宽度、平整度情况，路面有无坑槽、车辙、拥包等病害。并对病害进行预先处理。c落实施工用石料堆放、施工机械存放场地。d对机械进行检修保养，确保施工正常进行。e准备好封层用按施工要求的各种规格优质石料并进行清洗、风干。改性沥青要配置专用的移动式加热装置，以保证改性沥青的施工温度。f各种施工标志及封闭交通工具标志准备齐全。盘锦三鑫公司郭志刚 梁旭 栾辉鑫凯公司武志刚 马云峰 刘中卿试验检测中心同步碎石封层队张军廷副总经理吴永新工程部白国涛总工程师李桂芝三鑫公司总经理：王晓伟2)施工组织机构施工队伍人员组成情况序号工种人数备注1队长12实验员13操作手14材料员25机械手26清洁工17司机18合 计93)施工机械情况a 同步碎石封层车一台；b 50型装载机一台；c 石料清洗设备一台；d 916吨胶轮压路机两台；e 沥青加热装置一台；f 8T水车一台；其它小型机具。4)施工工艺同步碎石封层的主要材料：a 碎石：碎石要求经过反击破（或锤式破碎）所得到的碎石，针片状严格限制在15%以下，几何尺寸要好，不含杂质和石粉，压碎值14%（法国标准），而对石料酸碱性无特殊的要求，并严格经过水洗风干。b 胶结料：主要是SBS、SBR、橡胶等改性沥青或改性乳化沥青，热沥青主要用于大规模封层，乳化沥青多用于修补坑槽，处理病害等。 石料及沥青在使用前要进行严格试化验，主要确定其粘附性。同步碎石封层的施工方法：普遍采用的为间断级配结构。根据路面状况及对路面防滑性能的要求不同可分为：24mm、46mm、610mm、812mm、1014mm，常用方法为单层用46mm或610mm、812mm、1014mm碎石，或在第一层上用24mm或46mm碎石做第二次上封层。在封层之前对原路面要进行认真清扫，第二次封层后最好也进行一次清扫，并用胶轮压路机碾压，防止行车后石子飞起，封层后既可以通车，但在2小时内最好限制车速，待2小时后可完全开放交通。5)质量保证措施a建立质量保证体系，责任落实到人；b加强石料、沥青的试验工作，确保其质量满足要求；c加强石料的清洗工作，确保石料的使用质量；d在交通量不大的施工路段，应保证碾压遍数；e在不封闭交通的情况下，应限制机动车的行驶速度，不超过30km/h。6)安全生产措施a建立安全岗位责任制；b操作人员上岗前要进行技术与安全操作培训；c操作人员上岗时要严格按操作规程进行；d调查好施工路段的高压线、电话线的高度，行车高度若超过其高度时，应采取措施；e做好交通管制工作；f定期例会总结安全工作，加强安全隐患的预防。同步碎石封层检查评定编号检 查项 目规定值或允许偏差检查方法和频率标准分1石料剥落度10%1年后202厚 度2mm每km测5个断面、每个断面在路中及两侧各一处133宽 度不小于设计值用皮尺每km测3点104平整度不大于5mm用三米直尺每km测3点，每点连续3尺125沥青含量0.5%用抽提试验每0.5km测一点106摩擦系数摆值4750用摆式仪每km测3点107构造深度0.30.5mm用摊砂法每km测三处58外 观密实、平整、边缘整齐、无轮迹每km抽查200米20合 计1003.3.6编制同步碎石封层施工指南2005年9月至12月，结合国外调研情况、本课题各阶段开发研制情况提出对材料选择、施工技术的分析和总结，提出完整的研制技术报告和试验路报告，编制同步碎石封层设计规范（标准）、同步碎石封层施工规范、同步碎石封层验收标准及同步碎石封层施工指南。3.4 主要技术指标3.4.1确定同步碎石封层技术对于不同等级公路的适用范围；3.4.2对不同的道路等级和路况提出不同的碎石封层结构型式设计；3.4.3研制开发出不同适用性的沥青材料，并确定不同适用性的石料来源和材质；3.4.4施工工艺和质量控制的研究，使该项技术达到较高的标准；3.4.5施工全过程的试验检测指标和方法；3.4.6通过与其他养护技术对比，进行经济和社会效益分析；3.4.7编制同步碎石封层设计标准、施工规范和验收标准。四、项目承担单位及参加单位概况4.1项目承担单位概况沈阳三鑫公路工程有限公司成立于1998年7月。注册资金5000万元，总资产1亿5000万元，现在册员工112人，其中具有中、高级职称29人，大专以上学历人员达97人，占公司人员比例的84%。公司主要业务包括交通工程、高等级路面养护（稀浆封层施工、碎石封层施工）、公路设计、监理咨询、路面检测、试验检测及公路科技开发应用、桥梁检测及加固维修、高科技成果转化、生产销售、投资经营等项目。公司主要产品有三鑫高性能改性沥青、三鑫（改性）乳化沥青、多品种乳化剂、三鑫常温拌合料、三鑫高性能粘结料等系列产品。4.2项目参加单位概况交通部公路科学研究所成立于1956年，主要从事道路工程，桥梁工程，交通工程与智能交通，公路运输工程，汽车运用工程，公路环境工程的科学研究与技术开发工作，是我国公路交通领域综合性的技术研究开发基地，是交通部公路交通领域唯一一所直属交通部的科研院所。建所以来，承担大量国家和交通部下达的重大科研任务以及国家与行业标准规范的制定、修订工作，共获科研成果515项，其中国家和省部级科研成果奖励211项。目前，具有道路、桥梁、交通工程3个专业硕士生学位授予资格，与东南大学联合具有交通运输工程一级学科博士生培养资格，并建立了博士后工作站；利用中加合作项目建立的交通人才发展中心面向全行业培养技术与管理人才，并拥有位居亚洲第二的交通部公路交通试验场。面临经济发展新时期，全所调整了重点专业领域。经科技部批准，建立了国家智能交通系统工程技术研究中心，经交通部批准，成立了交通公路工程研究中心、交通智能运输系统工程研究中心、公路交通环境工程研究中心、交通物流工程研究中心，以加快技术创新的步伐；还设有国际标准化组织智能运输系统技术委员会（ISO/PC204）中国秘书处以适应入世的发展。交通部公路工程检测中心、交通部交通工程监理检测中心、交通部汽车保修设备质量监督中心、交通部汽车运输能源利用检测中心等6个检测中心设在交通部公路科学研究所，代表政府行使质量管理职能。1988年科技体制改革后，随着市场经济的发展和科技体制改革的深入，已先后组建了北京交科公路勘察设计院、北京诚达交通新技术公司、北京路桥通工程监理咨询公司、北京飞达交通工程公司等所内公司，面向公路交通建设的市场需求，承担了相当规模的勘察设计、工程检测、工程承包、工程咨询、工程监理等项目，加快了科技产业化的步伐。4.3 项目负责人简介王晓伟同志先后从事公路桥梁设计，公路桥梁施工，公路工程管理，路用新材料、新技术的科研开发等工作。在1991年至1994年期间，领导并参加了阜海线阜新市东出口扩建工程、阜锦线沙海大桥工程等工程勘察设计项目并获得多项优秀设计奖；在1994年至2001年期间，领导并参加了多项路用新材料、新技术的科研项目，其中SBS改性沥青的研制及应用项目获得了省政府科技进步三等奖、省交通行业科技创新二等奖。几年来，带领三鑫公司广大科研人员积极进取，不断开发引进路用新材料、新技术、新设备，特别是乳化沥青稀浆封层养护技术在我省各级公路上大面积的推广应用, 取得了良好的社会效益和经济效益。4.4 项目承担单位及参加单位分工：沈阳三鑫公路工程有限公司负责项目前期国内外调研、路况调查、室内试验、施工准备及实施、施工工艺的编写，交通部公路科学研究所负责胶结料配方的研究、施工规范及指南的编制。五、项目依托工程情况及其他必要支撑条件5.1项目依托工程情况辽宁省干线中修项目，目前已在辽宁省交通厅年度计划中安排北闾线（北宁至闾山）3公里县乡公路路面铺筑同步碎石封层试验路段；另外，葫芦岛市也准备在葫六线安排3公里乡村公路路面铺筑同步碎石封层试验路。5.2其它必要的支撑施工队伍为沈阳三鑫公司同步碎石封层施工队。投资采用自筹及部拨款相结合方式。六、项目经费估算及资金筹措情况6.1经费预算 单位：万元 年度项目2004年预算2005年预算2006年预算总计备注部拨款606040160配套经费3010040自筹经费2020040合计11090402406.2资金筹措单位自筹40万元，从依托工程中筹措款项40万元。6.3经费使用范围及使用明细经 费 投 入 预 算经 费 支 出 预 算科 目预算数(万元)科 目金额(万元)备注交通部拨款160合 计240工程配套研究经费40仪器、设备购置费10见仪器设备购置明细单位自筹40材料、燃动费20设备燃油费用银行贷款研究开发费120技术支持及研究开发其他经费试验费40有关检测机构检测费国内、外调研费20资料费及差旅费引进软、硬件费10同步碎石技术软件劳 务 费5各种人工费用人员培训费5技术培训费不可预见费5其 他5合 计240240仪器设备购置明细表序号设 备 名 称价格（万元）1落摆锤试验仪4.02高速剪切仪1.03低温延度仪4.54全自动针入度仪0.5合 计10.0七、项目预期目标及经济、社会效益7.1项目预期目标通过本项目的研究，可以为我省村村通油路战略的实施提供一条切实可行的捷径，并可通过本项技术的全面推广，从根本上提高黑色路面在道路总里程中的比重，提高路网服务的总体水平。7.2经济效益分析目前我国公路养护施工中，尚没有应用碎石封层这项技术及设备。依据国外碎石封层施工情况，结合我省具体应用情况，预计工作效率10000m2/工作日。碎石封层在沥青的用量上无固定标准，根据不同的路面需维护的程度而定。我们参照我省稀浆封层定额及法国专家对各项指标所提建议，预计碎石封层成本在13元/m2左右。采用碎石封层技术可节省资金50%左右，而且质量要好于3cm热铺，所以这项技术具有广阔的发展前景。7.3社会效益分析碎石封层技术与传统养护技术相比，同步碎石封层具有很好的防滑性、防水性，对原路面病害的修复作用，施工工期短，且施工工艺简单，实用性强，应用范围广，降低道路养护成本等特点。除上述特点外，还可以迅速开放交通，对公共交通的干扰及影响很小，社会效益显著。八、其他需说明的问题九、申报单位签章申报单位意见：申报单位（盖章）负责人（签字）： 年 月 日