碎石化技術在水泥混凝土路面病害修復中的應用

（玉溪公路局，云南 玉溪 653100）

一、碎石化技術

將碎石化技術應用于水泥混凝土路面的修復，最初起源于美國。碎石化技術主要是針對水泥混凝土路面大面積破壞、跳車嚴重、斷板等已喪失路面整體承載能力及使用功能的路段進行的就地碎石化的施工方法。與傳統方案中的直接加鋪相比，就地碎石化最大的優點是：能夠恢復路面底基層及基層的承載能力，避免加鋪后路面在短時間內產生反射裂縫。實踐證明，碎石化技術可以對不同程度的路面病害情況起到標本兼治的作用。

二、試點項目概況

國道245線巴中-金平K348+468～K375+968段（共27.5公里），位于云南省玉溪市江川區境內，建于2002年，屬于雙向四車道二級公路，原路面類型為水泥混凝土，路基寬度21.5米，該路段斷板和開裂明顯，出現了破碎、沉陷、錯臺、唧泥等嚴重病害。

在項目設計過程中，通過細致勘察以及瀝青混合料永久變形驗算、瀝青混合料疲勞開裂驗算、貫入強度驗算后，擬定了以下施工修復方案：混凝土路面碎石化底基層+透層油PC-2+1cm ES-3稀漿封層+8cm ATB-25瀝青穩定碎石基層+粘層油PC-3+5cm AC-20C SBS改性瀝青混凝土+粘層油PC-3+4cm AC-13C SBS改性瀝青混凝土。

三、碎石化項目的施工過程及效果評價

在施工前，首先要根據項目情況和實施周期選擇合適的碎石方法及破碎機械。本項目在施工過程中采用了多錘頭碎石化技術，選取了PS400B型多錘頭破碎機，這款破碎機是針對水泥路面的自行式路面養護機械，其施工原理是將現有的水泥路面震裂，使各碎塊呈互相咬合狀態而不松散，然后在震裂的水泥路面上均勻撒布瀝青，讓瀝青滲透到各個縫隙中，最終使震裂的路面成為一個整體并作為路面底基層支撐整個路面的柔性基層體系。

（一）碎石化施工方案

水泥混凝土路面碎石化技術缺乏相應的技術標準及試驗支撐，因此在項目開始前要認真做好施工組織設計，分析及研判試驗路段的鋪筑方案。在施工過程中，嚴格按照步驟及項目實施質量要求完成各項施工任務。考慮到該路段接近城鄉，交通流量大，因此在施工過程中一定要做好分幅分段施工的安全保通工作。本路段計劃采用如下施工方案：

1.施工保通準備：項目實施前，應先發布施工保通及繞行方案，由于本路段為雙向四車道，因此可采取繞行及半幅通行的方式進行施工保通，通過兩車道分幅施工分幅通行的方案確保項目施工不影響沿線村民的出行。

2.施工測量放樣：施工測量放樣前應熟悉設計圖紙及文件，放樣過程中應嚴格遵循各項規范，結束后還要做好技術交底工作。

3.清表：利用銑刨機進行路面清表。在路面破碎前實施銑刨作業，是為了清除原路面上的瀝青混合料，確保碎石作為基層的骨架效果；通過路面銑刨還可以進一步核查原路面的病害形式及情況，以便及時處理路基問題，避免新鋪路面出現病害。

4.試驗路段鋪筑：根據項目需求，碎石化施工選取了國道245線巴中-金平K374+827～K375+327段（共500米）作為試驗路段，在《公路水泥混凝土路面再生利用技術細則》（JTG/T F31-2014）中，明確要求破碎后填料的頂面最大粒徑不得超過7.5cm，但在試驗路段施工過程中，有部分填料的頂面最大粒徑已經超過7.5cm。對路面情況進行分析及集中評審后，提出了加鋪補強層的方案，即在原路面標高加鋪5cm碎石層，通過壓路機碾壓后達到密實效果。基于以上思路進行4次試驗后，決定采取以下方案施工：

在破碎碾壓后的路面干撒0～10cm的摻配混合碎石料，即將30%的4#料（5～10cm）和70%的5#料（0～5cm）摻配后撒布于路面；在碾壓前用多鏵犁或平地機將撒布的粒料和破碎機破碎的混凝土板表面顆粒料均勻拌和，使表面層翻透；翻犁2～3遍，翻勻之后刮平，然后再碾壓至表面密實；重復灑水并通車碾壓，使路面充分碾壓密實。

5.路面破碎：在路面銑刨完成后，通過多錘頭破碎機對路面進行破碎，破碎機的主要參數如表1所示。

表1. PS400B型多錘頭破碎機的主要參數

路面破碎是實施水泥混凝土路面碎石化技術的關鍵，破碎效果、破碎路面的級配及碾壓情況直接影響路面的實施效果及使用壽命。破碎時要從高處往低處進行，破碎的搭接寬度應在15cm以上，破碎后采用1臺36t單鋼輪壓路機、1臺16t單鋼輪壓路機進行碾壓，碾壓次數不宜過多，以免表面碎化出現粉末。破碎及碾壓過程中，若出現局部不平應人工進行碎石補平。

6.破碎路面養護：破碎后的路面需要嚴格實行交通管制，并做好防雨工作及排水設施檢查，確保路面無積水。

7.施工工序：ATB-25瀝青穩定碎石基層施工→瀝青面層施工→開放交通。

（二）質量控制要求

1.壓實度：用水準儀測量路面沉降量，當路面前后兩次沉降之差小于2mm時方可開放交通，通過行車碾壓穩定壓實效果。

2.施工季節：避免在雨季進行破碎施工，以免雨水浸入原基層造成破壞；在雨季前完成封油，這樣可以提高施工質量，保證施工進度。

3.承載板法測路基回彈模量：開放交通2～3天后測試，核查施工效果是否滿足設計要求，確定最佳施工方案。

4.破碎過程中特殊情況的處理方法：明涵及填土高度小于1m的排水構造物需要進行標注并斷開破碎；橋梁位置應該斷開，破碎點應選擇在橋頭搭板的后端；已經過碎石化處置的破碎路段不再重復破碎，可選用傳統方案施工或利用原結構直接進行10cm碎石調形補強。

（三）施工效果評價

碎石化技術是路面“白改黑”的一個大趨勢，在環境保護、成本控制及社會效益方面優勢明顯。碎石化技術與傳統技術相比，施工過程中產生的建筑垃圾少、揚塵少，對交通的影響小。本項目僅48天就完成了500米路段的“白改黑”，較傳統方法工期縮短了一半，也減少了對沿線村民出行的影響，而且路面鋪筑完成后，改善了原路面顛簸、跳車等問題，為公眾提供了舒適、高效、快捷的出行體驗，取得了較為明顯的社會效益。

根據預算效果分析，一臺多錘頭破碎機每天的破碎進度為2000平方米，費用為16元/平方米；表層頂面碎裂層通過添加級配合理的新料改善級配效果，并用路拌法拌和，費用為6元/平方米，通過壓路機碾壓的費用為4元/平方米，就碎石化這一工藝而言的總成本為26元/平方米。如果采用傳統方法，挖除水泥混凝土路面費用為51元/平方米，外運15公里費用為4.5元/平方米，鋪筑新填料(以25cm級配碎石為例)費用為30元/平方米，傳統方法處置該碎石路面的費用為85.5元/平方米。兩者相比，采用碎石化技術每平方米可節約59.5元，其經濟效益顯而易見。總體而言，水泥混凝土路面碎石化技術環保、經濟、社會效益顯著。

四、結語

水泥混凝土路面碎石化技術是水泥混凝土路面病害修復的未來發展趨勢。水泥混凝土路面碎石化技術在中國發展運用僅短短十余年，但依托共振碎石化、多錘頭碎石化機械設備的快速發展及再生技術規范化的逐步制定實施，該技術已取得了長足發展，成為水泥混凝土路面結構修復的首選方案，未來也必將成為水泥混凝土路面病害修復的前沿技術并得到廣泛運用及發展。