抗反射裂縫技術在水泥混凝土路面改建工程中的應用

屈 波

（安徽省公路橋梁工程有限公司，安徽 合肥 230031）

0 引 言

近些年，越來越多的水泥混凝土路面面臨改建，最常用的方法就是加鋪瀝青混凝土面層。由于水泥混凝土路面存在接縫，在汽車荷載及溫度循環變化的作用下，接縫處會產生較大的應力，易促成裂縫的產生。裂縫擴展貫通至瀝青層頂面，即形成反射裂縫［1］。而通過碎石化施工，將原水泥混凝土路面破碎成均勻的碎石塊，不僅消除了板塊空洞的隱患，而且通過不同粒徑石塊的嵌擠作用，使得破碎后的水泥混凝土路面從不穩定的剛性板塊變成了穩定的碎石基層，從而最大限度地防止了反射裂縫的產生，延長路面的使用壽命［2］。

1 工程背景

G312上海至烏魯木齊段為國家骨干公路，是國道網中東西走向的大動脈之一，其中六安段是安徽省干線公路網中的中軸線，為G312的重要組成部分。原路面按照一級公路標準建設，采用水泥混凝土路面結構。經過多年的運行，加之超重、超限車輛的影響，路面已出現嚴重病害。本項目對原路面病害嚴重路段進行換板處理后，對水泥混凝土面板進行碎石化處理，然后加鋪水穩及瀝青層。

2 實際應用

2.1 施工特點

（1）碎石化技術能最大限度地防止反射裂縫的產生［3］。

（2）施工簡便，改造周期短，綜合造價低。

（3）破碎后的水泥混凝土路面由不同粒徑的混凝土塊緊密結合，內部嵌擠，可以為加鋪后的路面提供更高的結構強度。

（4）就地再生，環保無污染，可將破碎后的水泥混凝土路面直接作為底基層，不僅節約了工程材料，而且省去了水泥面板的運輸費用，極大地提高了工程進度，解決了水泥碎塊垃圾的處理問題。

2.2 施工前準備工作

（1）本項目碎石化采用的機械為山東路鑫的LX400多錘頭破碎機及Z型鋼輪壓路機。LX400破碎機全寬4m，后部配備兩排成對錘頭，錘頭的提升高度、頻率可獨立調節，在設備全寬范圍內可以一次性均勻地將路面完全破碎。該設備每小時可破碎4m寬車道150m以上。Z型鋼輪壓路機表面攜帶Z型鋼箍，主要對破碎后的混凝土進行補充破碎和壓實。

（2）在碎石化前，清除水泥混凝土路面上的瀝青修復材料，因為這些材料的存在會影響到破碎的效果。

（3）破碎前，結合設計圖紙及業主單位提供的有關隱藏構造物（如暗涵、底下管線）等情況進行調查，以確定破碎是否會對這些構造物造成損壞。埋深在1m以下的構造物不會因為破碎而遭到損壞，這種路段可以正常破碎；埋深在0.5～1m的構造物或管線可能會受到路面碎石化影響，這種路段可以降低錘頭高度進行輕度打裂；埋深不足0.5m的構造物、管線以及橋梁等，應禁止破碎，避讓范圍為結構物端線外側3m以內的所有區域。距路肩10 m以外的建筑物不易因路面碎石化受到破壞，可以正常破碎；路肩外5～10m范圍內的路面需降低錘頭高度進行輕度打裂；路肩外5m以內存在建筑物的區域禁止破碎。

（4）與橋梁連接段的路面應標明破碎位置，根據實際情況，可以破碎到橋頭搭板的后端，或根據路面設計線的高程破碎到監理指定位置。未破碎的路面應銑刨到可以攤鋪同樣厚度瀝青罩面的程度。

（5）由于碎石化后的路面在下層結構層施工之前不允許開放交通，所以對交通管制的要求比較嚴格，破碎施工時禁止任何與破碎無關的施工機械和車輛通行。同時在破碎起始段及破碎完成的路段安排專人看護指揮，以確保破碎質量。

（6）在碎石化初測設所有需碎石化的路段的現有路面高程、中線及邊線。在破碎碾壓的過程中不斷測設高程，確保其碾壓滿足要求。

（7）主道破碎時利用原有路面排水系統將水引至路肩的邊溝內，防止路面破碎時水侵入結構層，造成隱患。

2.3 工藝技術流程

根據本項目特點，試驗段多錘頭破碎施工流程依次為：多錘頭破碎1遍，Z型壓路機振動壓實3遍，測量沉降量（根據路中線的高程及原路面的橫坡與實測高程差所得）。

2.4 碎石化施工

（1）在路面碎石化正式施工之前，根據路況調查資料，選定有代表性的一段作為試驗段破碎。試驗段長度不小于50m，寬度不小于4m，根據以往施工經驗，落錘高度一般為1.1～1.2m，落錘間距為10cm。逐級調整破碎參數對路面進行破碎，目測破碎效果，并記錄破碎參數。當碎石化后的路表呈魚鱗片狀時，碎石化滿足設計要求，記錄此時的破碎參數，作為大面積破碎的技術參數。

（2）為了確保路面被破碎成規定要求的尺寸，在試驗區隨機選取兩個獨立的位置分別開挖1m2的試驗坑，試坑選擇沒有橫向接縫或工作縫的區域，開挖至板下基層。

試驗路段確定的破碎機程序及參數將用于本工程。在正常的大面積破碎過程中，根據路面現狀不斷地監控破碎操作，并在施工過程中不斷地調整，以確保結果滿足要求。密切關注混凝土板面的變化，根據板面情況及時調整破碎參數，以確保破碎質量［4］。破碎時從混凝土路面的高處向低處破碎，以避免攤鋪瀝青混凝土后影響排水。破碎一個車道的過程中實際破碎寬度應超過一個車道寬度，與相鄰車道搭接一部分，寬度至少是15cm。

（3）采用專用壓路機振動壓實2～3遍，壓實速度不超過5km·h-1。

（4）壓實后測設頂面標高，檢查其平整度，局部凹陷處超過5cm的用級配碎石補平，補平后的碎石化路面采用光輪壓路機振動壓實3～4遍，且壓路機的壓實速度不超過5km·h-1。

（5）為保證破碎段不留死角，破碎寬度比實際破碎寬度寬50cm，將多余的50cm破碎區破碎后挖除，在接縫處鋪設1.2m寬的聚酯玻纖布，再用C30商品混凝土澆筑。

（6）挖除施工路段不穩定的基層，然后澆筑C30商品混凝土，再進行碎石破碎。

（7）除了指定的用于開放橫穿交通的區域外，破碎后的混凝土路面的任何路段均不得開放交通（包括不必要的施工運輸）。開放交通區域的開放時間不得超過24h。本項目施工時采取半幅封閉半幅施工的順序，確保碎石化后混凝土路面的養護質量。

（8）老路面破碎應由高處向低處破碎，確保排水通暢；增加高程、中線、邊線測設，確保路拱和坡度；破碎時確保破碎連續性。

2.5 碎石化施工質量標準

（1）板面頂面上小于7.5cm，上部1／2厚度小于22.5cm，下部1／2厚度小于37.5cm。

（2）路面碎石化后頂面的當量回彈模量不應小于260MPa。

（3）碎石化施工的質量標準及檢測頻率如表1所示。

表1 碎石化施工質量標準及檢測頻率

2.6 碎石化實際施工參數

根據多錘頭破碎的技術要求和試驗目的，本項目從線路右幅的邊板開始，記錄對多錘頭破碎機設置不同參數（錘頭高度和地面行駛速度等）情況下相對應的混凝土路面破碎粒徑等結果，來確定最佳多錘頭參數及機械組合（表2）。

表2 在試驗段對錘頭高度和地面行駛速度采取的3種方案

根據破碎效果，經業主、監理與項目部分析，初步確定破碎參數為：錘頭高度為1.1m，行駛速度為90m·h-1，落錘間距為10～12cm，采用Z型壓路機碾壓3遍。多錘頭破碎時，安排一人在后指導，因混凝土路面強度不均勻，應適時對行駛速度作細微調整，以防混凝土強度不足的部位碎石化過度。

當試驗段完成后，為了進一步驗證水泥路面被破碎后的具體尺寸，確保路面破碎后達到設計圖紙規定的要求，根據設計要求，在業主、監理在場的前提下，在標記區中、右邊板的位置開挖1.0m2的試坑，通過開挖試坑，在全深度內進行路面破碎粒徑檢測。在檢測時，以底層粒徑尺寸作為控制，通過試驗段破碎試坑粒徑檢測如下：板塊頂面上層檢測值為3～8cm（規定值不超過7.5cm）；上部1／2厚度檢測值為3～22cm（規定值不超過22.5cm）；下部1／2厚度檢測值為10～36cm（規定值不超過37.5cm）。

路面碎石化后頂面的當量回彈模量均滿足設計要求（大于260MPa）。

結合碎石化試驗段對破碎后路面粒徑及沉降量的檢測結果，最終確定錘頭高度為1.1m，工作行駛速度為90m·h-1，按照每天工作10h，碎石化面積為3 600m2，本項目標段老路如果半幅全斷面進行破碎，一天破碎長度可達到342m。

3 結 語

水泥混凝土路面碎石化技術可以最大限度地防止反射裂縫產生，節約材料，就地再生且環保無污染，能夠降低工程綜合造價，符合建設節約型和環境友好型的社會要求。

通過G312的實際工程實踐，采用路面碎石化技術是一種較為經濟的改建工程施工工藝，可以極大地提高路面施工質量，延長路面使用壽命，值得在類似的改建工程中推廣使用。