用沖擊破碎方法進行舊路處治的原理及質量控制

【摘 要】用沖擊破碎方法進行舊砼路面處治，其原理主要是通過強夯使其形成塊狀料嵌鎖型基層結構，從而達到大大減少和緩解原路面板反射裂縫，可以消除板底脫空、錯臺等質量隱患。

【關鍵詞】沖擊；破碎；質量；控制

國道321線高要小湘至封開涌口段（第二期）路面改善工程起于高要與肇慶城區交界處（樁號K105+100），途經高要、德慶、封開等縣（市），止于封開與廣西梧州交界處（樁號K247+611.62），路線全長141.764公里，扣除先行施工的25.021公里，本項目范圍全長116.743公里。筆者為J1總監辦總監，負責S-1標、S-2標及S-3標共三個施工標段合計67.33公里的監理任務，本項目以路面大修為主，工程內容主要是在原舊砼路面上加鋪水穩基層和瀝青混凝土面層，在加鋪前，設計采用沖擊破碎、挖補、灌縫等方法進行處治，以確保舊水泥混凝土路面穩定且具有足夠的強度和剛度，為加鋪層提供足夠的支撐。

本項目主要采用的舊路處治方法為沖擊破碎法。這種舊路處治的方法在廣東省的肇慶地區和江門地區被較多采用，其質量控制指標還需要通過歸納總結進一步加以驗證。然而，這種處治方法效果較為理想（G321國道已建成通車14年，這次施工強夯沉降的最大值能達到70mm，強夯效果十分明顯），值得推廣，下面結合施工監理過程中對沖擊破碎進行舊路處治的原理及質量控制情況進行分析總結，從而論證該舊路處治方法的適用性及質量控制要點。

1、沖擊壓實的設備及沖擊壓實原理

所采用的設備為藍派沖擊壓實技術開發（北京）有限公司制造的15T5～15KJ五邊形沖擊式壓實機，是南非國藍派（LAND-PAC）公司開發研制的以沖擊壓實原理為基礎的一種新型壓實機械。

沖擊壓實機的壓實功能來自于兩個方面，一是沖擊輪的自重，這與一般壓路機的壓實原理一致；二是沖擊輪滾動時所產生的沖擊動能。該設備用于沖擊砼面板時，可以9～12km/h的行駛速度作業，壓實輪輪廓曲線上最大半徑滾動至最小半徑處時對地表產生沖擊，隨后非圓曲線輪廓滾過地表又對地表施以揉壓碾壓作用，其連續周期性的高振幅撞擊力，以1.5～2.2次/S的低頻率沖擊破碎砼板面，沖擊路面產生的強烈沖擊波可向板下基層和土基傳播，壓實影響深度可隨沖壓遍數遞增，藍派公司請相關機構檢測結果顯示，一般在土基以下1.5M范圍內效果十分明顯，左右影響范圍在20M至30M ，前后影響范圍在50M左右。經過沖擊破碎后的板塊得以壓實穩固.根據牛頓碰撞定理，以該機壓實輪軸組件質量和沖擊速度計算其沖擊力為250t，碾壓中其動能在130～200KJ之間，完全能達到破碎穩固的要求，所以將其應用于舊水泥混凝土路面改造，能集破碎穩固于一身.不僅保持了砼塊原來所具有的強度，還能使其形成塊狀料嵌鎖型基層結構，并緊密嵌壓于原路面基層中，形成強度高的路面底基層，從而達到大大減少和緩解原路面板反射裂縫，減小面層水平和垂直應力之目的.

調整沖擊功（沖壓遍數或機器輪重）以適應不同的天然含水量的路面情形，會取得好的壓實效果，并可基本避免出現不利的“彈簧”土現象。

沖擊壓實以后可以大部分消除集中應力，可以消除板底脫空、錯臺等安全隱患；可以有效的利用原有路面強度，施工檢測、驗收工作可操作性強。

2、質量控制

對沖擊破碎施工質量控制，必須在鋪筑試驗路的基礎上，強調以施工工藝、破碎度指標為主，結合沉降量與彎沉等指標進行控制。

目前沖擊破碎工藝應用于舊水泥路面改造，其質量指標尚無統一的標準和規范，近幾年來在工程實踐中一致認同的質量指標是破碎程度和沉降量兩方面：①破碎程度：從垂直方向裂縫要求貫穿，從水平方向要求破碎成40～60㎝左右的網狀碎塊，塊與塊之間嵌鎖緊密以保持原來絕大部分結構完整性。工后的裂縫以用水清洗后才可以看出為最好。②沉降量：檢測點可以每30m為一個斷面，每個斷面均布3個點，以5遍為一個作業檢測單元檢測沉降量；在破碎程度達標前提下，一個作業檢測單元的沉降量≤5mm時、亦可收斂；若作業到20遍時破碎程度已然達標，但沉降量仍大于5mm，則后續的作業可以2～3遍為一個作業檢測單元，仍以沉降量≤5mm控制作業遍數收斂。

根據沖擊破碎后的舊混凝土路面頂面當量回彈模量要求不低于180MPa，得出沖擊破碎后的舊混凝土路面板頂面計算彎沉值要求小于70（0.01mm）。用傳統的貝克曼梁式彎沉儀檢測彎沉具有小型、輕便、操作簡單等特點，但舊混凝土路面板沖擊破碎后呈現破碎嵌固的碎塊，用貝克曼梁檢測彎沉時只能進行一個測點的測定，無法準確反映沖擊破碎后舊混凝土路面的整體強度；而承載板法檢測彎

沉雖然較準確，但其操作復雜、測試速度慢，難以滿足全線施工時的彎沉檢測要求。所以，通過鋪筑試驗段，要求利用承載板與貝克曼梁進行彎沉檢測對比試驗，獲取彎沉測試數據，建立相關關系，以指導各標段的彎沉檢測。

根據以往工程實例和經驗，經沖擊破碎后的舊混凝土路面板頂面用貝克曼梁檢測彎沉值一般在100（0.01mm）左右，加鋪18㎝厚的水泥穩定基層后，基層頂面的彎沉值能滿足本項目設計彎沉【32（0.01mm）】的要求。本項目要求通過試驗段對比檢測驗證。

3、沖擊破碎后觀測結果統計（2公里試驗段）

（1）沉降量

（4）結論

通過試驗段的上述數據可看出，利用強夯機對舊砼路面強夯12遍后，各項指標均符合設計的要求，從而可有效地消除板底脫空、錯臺等質量隱患，大部分地消除集中應力，并防止由此產生的路面反射性裂縫。本處治方法適用于周圍建筑物較少的公路的舊路處治，對于墟填或城市路段，由于沖擊壓實機的作用范圍較大，對周圍建筑及地下管線有一定的影響，要經論證后才可采用。