公路路面“白改黑”共振破碎碎石化基層的質量控制

石敏+萬永紅+冉平

摘 要：以寧波侖區泰山路及S319省道甬（寧波）余（余姚）線江北段工程為例，介紹了公路水泥混凝土路面“白改黑”共振破碎碎石化基層施工要點和質量控制方法，具體列出共振破碎路面基層碎石化質量要求和原水泥混凝土路面各種路況評定條件下的共振破碎要求，為同類工程的施工提供借鑒。

關鍵詞：水泥混凝土路面 瀝青混凝土路面 “白改黑” 質量控制

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（c）-0038-03

早期的公路路面以水泥混凝土路面為多，隨著交通量和載重量的飛速發展，水泥混凝土路面產生板底脫空、錯臺等多種病害，正常的養護已不能滿足行駛要求，需要進行大修改造。目前大修改造以將水泥混凝土路面改為瀝青混凝土路面為主，即常說的，達到環保、防塵、降噪和增添行車舒適性的效果。相對于原先的混凝土路面，白改黑后的道路路面與輪胎之間附著力增強，車輛在處理緊急事件中制動性能大大提高，車輛行駛起來更加安全，更加平穩；車輛行駛過程中產生的噪音將大幅度下降，為降低公路路面噪音起到了重要作用；黑色瀝青路面吸塵性能較好，能有效吸收車輛行駛過程中的揚塵，從而能提高街道兩旁店鋪、居民住宅的空氣質量，提高美化公路環境的質量。

在原水泥混凝土路面“白改黑”共振破碎碎石化施工中，碎石化基層的質量控制是保證“白改黑”工程質量的關鍵工序，必須加強質量控制。寧波交通工程建設集團有限公司在寧波北侖區泰山路及S319省道甬（寧波）余（余姚）線江北段采用共振破碎的方法“白改黑”改造路面，取得了較好的路面改造效果。

1 原水泥混凝土路面的處理方法

1.1 直接在原水泥混凝土路面上鋪筑瀝青混凝土路面

直接加鋪瀝青層是最常用的方法，由于水泥板接縫處在荷載、溫度等的共同作用下，會產生相對位移，引發瀝青混凝土的反射裂縫，行車顛簸，影響路面的使用和結構壽命。

1.2 挖除原水泥混凝土路面再鋪筑瀝青混凝土路面

全部挖除原水泥混凝土面板，雖然能夠徹底地解決加鋪瀝青混凝土面層反射裂縫的問題，但不能對原水泥混凝土面板加以回收利用，且移除后通常需要進行基層補強，原水泥板需要運輸堆放和處理，費用昂貴，同時容易造成環境污染，不符合建設環保工程的理念。

1.3 對舊水泥混凝土路面進行破碎

對原水泥混凝土路面進行破碎穩固處理后作為加鋪層的基層或底基層，較好地利用了原混凝土板的強度，不僅節省投資、有效地防治或延緩瀝青路面反射裂縫的產生或發展，是抑制放射裂縫出現的最有效方法，原水泥混凝土面板得到了有效的處置。國內常用的破碎改建舊混凝土路面技術主要有3種，分別是打（斷）裂壓穩、沖擊碾壓和共振破碎3種破碎技術。

（1）打（斷）裂壓穩技術對于擴散性裂縫的深度要超過25 mm，但是在打裂作業時不能將水泥混凝土面板和基層震碎。經過打裂壓穩處理后，裂縫間距為30～150 cm，這樣可以使水泥板塊由于溫度荷載作用下產生的位移分散到各個裂縫上，減小位移的累計，使瀝青面層不產生裂縫。經實踐證明，打裂壓穩技術可以對路面狀況良好、只是存在功能性病害的水泥路面進行很好改造。（2）沖擊碾壓技術是指采用沖擊壓路機對原水泥混凝土路面進行沖擊壓實。沖擊碾壓施工所采用的沖擊壓路機是一種具有高沖擊能量的壓實機械，使用三角形、正方形等具有棱角的多邊形形狀，機器在行走時會產生以1.5～2.2次/s為頻率的連續周期性高振幅沖擊力直接沖擊破碎混凝土面板，沖擊所產生的高能量還具有向下傳播的特性，繼續沖擊基層和土基，進而起到對舊路基補充壓實的作用。沖擊碾壓破碎的舊混凝土路面既可以作為墊層，然后加鋪基層、水泥路面或瀝青路面，也可以直接加鋪瀝青混凝土面層，防治反射裂縫。（3）共振破碎水泥混凝土路面處理技術是近年來出現的新技術，采用共振破碎是將原混凝土路面碎石化，內部嵌擠、結合密切，可作為穩定的柔性基層（圖1）。碎石化技術原理是通過專門共振破碎錘頭沖擊路面，發出高頻率的震動波和水泥混凝土路面發生共振作用，使路面內部顆粒間的內摩擦阻力迅速減小而崩潰，進而將水泥路面擊碎。破碎錘頭上裝有專用傳感器，感應路面的振動反饋，由電腦自動調節振動頻率，從而控制被擊碎顆粒大小和破碎深度。將水泥板塊震碎成分散的粒料體，然后碾壓，形成“高強粒料基層”，把水泥混凝土路面在溫度、濕度變化和荷載作用下的位移降低到瀝青混凝土面層可以允許的范圍內，從而徹底解決反射裂縫。

根據施工設備的不同，碎石化可以分為多錘頭和單頭共振式破碎機，國產GZL600型全浮動式單頭共振破碎機是比較常用的破碎機械（表1）。

2 共振破碎操作要點

2.1 準備工作

（1）通過物探等多種方式，查明沿線地下管線及結構物的布設情況、位置、埋深及管線性質，以保證在共振安全允許范圍內施工；對于埋置深度小于1 m的涵洞及橫穿高壓管線（如燃氣、熱力、供水等）進行標注，禁止使用共振破碎化施工。（2）對局部板塊（如脫空、斷裂）進行換板或補強修復，對軟弱基層進行注漿或挖除并澆筑新的水泥混凝土路面。

2.2 共振破碎試驗段

（1）根據原水泥混凝土路面的彎沉檢測情況，選擇有代表性的路段進行共振破碎試驗。（2）通過對原水泥混凝土路面彎沉檢測，以調整強弱等級不同路面的振幅、振動頻率和行走速度。共振破碎的控制參數見表2。（3）在試驗段選取2～3處開挖試坑，面積1.2 m×1.2 m，深度為原水泥混凝土路面板塊高度，通過段面觀察，判斷破碎程度。（4）采用鋼輪壓路機碾壓，通過取芯判斷是否達到密實效果。（5）根據試驗段的成果，進行施工總結，確定最終施工參數：破碎機的行走速度80～100 km/h，落錘高度1.0～1.2 m，落錘間距8～10 cm。

2.3 共振破碎施工

（1）根據彎沉檢測結果，對強弱不同的路段，靈活調整頻率、速度等進行共振破碎。（2）共振破碎由高至低，破碎時先外側車道、后中間車道。（3）兩幅破碎操作面一般要保證20 cm左右的搭接面。（4）對邊緣50～75 cm共振破碎施工不到的地段，可使機械與邊緣成30°～50°角度破碎，或用其他機械如多錘頭破碎。（5）對強度較高的水泥混凝土路面，先采用打裂等手段對路面預裂，預裂后再進行共振破碎。

2.4 壓路機碾壓

（1）碾壓前，先清除大石塊、傳力桿或接縫瀝青。（2）對局部坑槽處先填筑級配碎石。（3）對表面粉層較多的軟弱層路面，先鋪設2～5 mm的米粒石再進行碾壓。（4）采用單一鋼輪壓路機碾壓或鋼輪與膠輪的組合碾壓方式進行碾壓（表3），得到要求的壓實度。（5）碾壓過程應持續灑水保證路面濕潤，促進破碎層板結。碾壓完成后，需采用薄膜覆蓋或灑布封層瀝青。

3 共振破碎基層質量控制

3.1 共振碎石化基層碎石化層破碎后粒徑和彎沉要求

2014年交通運輸部發布了《公路水泥混凝土路面再生利用技術細則》（JTGT F31-2014），多省（市）也發布了地方標準，一般要求共振破碎路面碎石化施工的質量控制以破碎粒徑為控制指標，以路面沉降為校核，以路面彎沉值及回彈模量控制碎石化基層是否滿足承載力要求。

破碎后舊路面會產生一定的沉降量，一般為2.5～3.5 cm。路況較好的路段平均沉降較小，路況較差的路段平均沉降較大。因此，碎石化完成后水準觀測，每車道20 m一個點，以60～150 m為區間計算平均沉降量以校核碎石化破碎的質量。碾壓完成后，進行彎沉和回彈模量檢測，當回彈模量達不到設計要求時，進行路基處治。

根據有關標準和規范，結合工程實際，該工程共振碎石化基層碎石化層破碎后粒徑宜符合以下要求，見表4。

共振破碎碎石化后的粒徑檢測方法通過挖坑檢測，每300 m、每車道（含硬路肩）檢測一處。試坑尺寸120 cm×120 cm，然后將坑內碎砼塊清除至露出底部下承層，直接用篩分和直尺檢測碎塊粒徑，計算破碎率，并觀察坑洞截面的裂縫均已貫穿和分布情況。

3.2 共振破碎效果評價標準

（1）原水泥混凝土路面路況評為優、良、中的路段見表5。

（2）原水泥混凝土路面路況評為次、差的路段見表6。

4 結語

共振破碎原水泥混凝土路面，消除了板底脫空、板內應力和板間錯臺，有效地保證了下承層的穩定，延長了維修工程壽命；舊路面板形成嵌鎖結構，保留了舊板的部分強度，可直接作為基層使用，節省了造價；破碎后的舊板資源再利用，同時避免了廢料對周邊環境的污染，保護了生態環境；共振破碎的高頻低幅性及瞬時性，共振橫向和縱深范圍影響較小，因而對路基基層、結構和城市管網影響較小。寧波北侖區泰山路“白改黑”共振破碎原水泥混凝土破碎碾壓后碎石化基層質量達到了預期目標（圖2），繼后施工的瀝青混凝土路面使用效果良好。

參考文獻

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