共振碎石化技術(shù)在角江路改造中的應(yīng)用

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0 引言

隨著城鎮(zhèn)化的不斷推進，早期修建的水泥混凝土路面出現(xiàn)了不同程度的破壞，極大地影響了交通的舒適性和安全性，因此路面的“白改黑”改造成為當(dāng)前較為迫切的需求。經(jīng)實踐證明，共振碎石化技術(shù)有效解決了舊水泥混凝土路面改造中的反射裂縫問題，改造效果顯著。

1 共振碎石化技術(shù)概述

共振碎石化技術(shù)是通過機械產(chǎn)生的高頻率、低幅值的振動波，通過水泥混凝土板進行傳播，并與之形成共振，使得水泥板之間相互擠壓碎裂。共振碎石化后路面形成碎石層上層嵌擠、下層嵌鎖的結(jié)構(gòu)特點，可以在相鄰的結(jié)構(gòu)中形成互補的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，避免了在裂縫、接縫處的水平及豎向位移，有效防止了反射裂縫的產(chǎn)生，同時碎石化層仍保有一定的強度。

2 共振碎石化技術(shù)在角江路改造中的應(yīng)用

2.1 工程概況

角江路提升改造工程位于漳州臺商投資區(qū)，道路西起324國道、東止角海路（廈漳同城大道），路線全長7.675 km，道路紅線寬50 m，道路等級為城市主干路。現(xiàn)狀路面為水泥混凝土路面，其病害主要為縱、橫向斷板、板角斷裂及網(wǎng)狀碎裂等，部分路段出現(xiàn)了不均勻沉降。

2.2 路面改造方案

對角江路“白改黑”提升改造進行多角度的方案比選，具體見表1。角江路主車道斷板率為24.92%＞20%，等級評定為差，提升改造需重點考慮對交通的影響，同時兼顧節(jié)省工程造價，因此主車道采用共振碎石化后加鋪瀝青混凝土面層方案。

角江路交通等級為重交通，根據(jù)碎石化層頂面當(dāng)量回彈模量，并將碎石化層作為柔性基層，按規(guī)范計算確定加鋪瀝青混凝土面層厚度，具體見表2。

表2 共振碎石化后加鋪瀝青混凝土面層方案

2.3 共振碎石化技術(shù)的施工工藝要求

2.3.1 施工前準(zhǔn)備工作

1）碎石化路段與既有橋涵、擋墻及其他構(gòu)筑物相連時，應(yīng)在共振施工前開挖出不小于0.2 m寬、0.8 m深的隔振溝，以確保構(gòu)筑物的安全。

表1 水泥混凝土路面“白改黑”方案比選表

2）通過彎沉檢測，初步確定路基軟弱路段，將軟弱路段原有基層翻挖后，先用C20混凝土恢復(fù)基層，再用C35混凝土恢復(fù)面板，達(dá)到強度后再同步進行碎石化。

3）碎石化施工前，對已存在的瀝青混凝土修補塊應(yīng)破除清除，用C35混凝土恢復(fù)，達(dá)到強度后再同步進行碎石化。

4）碎石化施工前，應(yīng)先行修復(fù)和疏通既有排水系統(tǒng)，做好路面排水，確保路基處于干燥狀態(tài)。

2.3.2 試驗路段

在正式碎石化施工前應(yīng)選取有代表性的路段作為試驗路段，試振后，開挖樣坑，檢查碎石化層的粒徑、檢測碎石化層的回彈模量。若均滿足要求，則確定振動頻率、振幅、前進速度、透層乳化瀝青用量等施工技術(shù)參數(shù)。共振碎石化工藝參數(shù)建議值見表3。

表3 共振碎石化工藝參數(shù)建議值

2.3.3 施工工藝要求

1）沿著車道方向，由外側(cè)車道邊緣開始向內(nèi)進行破碎。單次破碎寬度約為20 cm，為防止過度破碎和提高破碎效率，每次破碎區(qū)域應(yīng)間隔2～4 cm。

2）共振碎石化一個車道，實際破碎寬度應(yīng)超出一個車道，與相鄰車道搭接部分的破碎寬度不得少于15 cm。

3）在破碎后、碾壓前，應(yīng)對破碎層進行清理：①應(yīng)人工清除碎石化層原水泥混凝土路面的填縫料；清除碎石化層表層尺寸大于10 cm的碎塊，并采用粒料回填；②當(dāng)碎石化層表面有鋼筋外露時，若鋼筋埋深較淺且條件允許，應(yīng)全部移除；否則應(yīng)將外露部分剪除至與碎石化層頂面齊平。

4）碎石化層碾壓：①碾壓按初壓、復(fù)壓、終壓三個階段進行，采用不小于10 t的高頻、低幅振動雙鋼輪壓路機，碾壓遍數(shù)宜為4～6遍（一個來回為一遍），碾壓速度不得大于5 km/h；②直線和不設(shè)超高的平曲線段，應(yīng)由兩側(cè)向路中心碾壓；設(shè)超高的平曲線段，應(yīng)由內(nèi)側(cè)向外側(cè)進行碾壓；③碾壓前應(yīng)先灑水，使碎石化層保有一定的含水量，一般為4%～6%。

2.4 特殊路段處理方案

2.4.1 脫空路段處理

1）碾壓完畢后，碎石化層表面豎向位移大于2 cm、小于10 cm以內(nèi)的區(qū)域，應(yīng)選用級配碎石回填。

2）若豎向位移超過10 cm時，則頂面10 cm以內(nèi)部分用級配碎石回填；10 cm以下部分用5%水泥穩(wěn)定碎石回填。

3）若脫空區(qū)域共振碎石化后的粒徑過大，則應(yīng)挖除該破碎層，按上述脫空處回填處治要求進行。

2.4.2 彈簧路段處理

由于過渡破碎或原路基回填料較差而造成的“彈簧土”現(xiàn)象，應(yīng)將該區(qū)域內(nèi)的“彈簧土”挖除，并采用5%水泥穩(wěn)定碎石＋10 cm級配碎石換填處理。

2.4.3 彎沉過大路段處理

碎石化層灑布乳化瀝青透層后，必須進行全線彎沉檢測以控制質(zhì)量。對彎沉值為70～200（0.01 mm）的路段采用注漿處理方案進行補強，采用42.5普通硅酸鹽水泥制漿，適當(dāng)添加減水劑，水灰比不大于0.55。對彎沉值大于200（0.01 mm）的路段采用開挖換填處理方案進行補強。補強方案如下：

1）對彎沉值為 70～110（0.01 mm）的路段，注漿深度為1.0 m，間距為1.5 m，呈梅花型布置。

2）對彎沉值為 110～200（0.01 mm）的路段，注漿深度為1.5 m，間距為1.5 m，呈梅花型布置。

3）對彎沉值大于 200（0.01 mm）的路段，應(yīng)開挖查明具體原因，并采用5%水泥穩(wěn)定碎石＋10 cm級配碎石換填處理。

4）攤鋪下面層瀝青混凝土后，需對原彎沉不合格路段進行彎沉復(fù)測，對彎沉值仍不滿足設(shè)計要求的路段進行局部點二次注漿處理。

3 共振碎石化技術(shù)應(yīng)用效果評價

第三方檢測單位通過現(xiàn)場檢測計算得出：碎石化層頂面當(dāng)量回彈模量為217.1～409.7 MPa，均值為313.4 MPa；碎石化層回彈模量（靜態(tài)）為390.8～686.6 MPa，均值為538.7 MPa。檢測計算結(jié)果與參考文獻[2]的分析結(jié)果接近，碎石化層具有足夠的結(jié)構(gòu)承載力。

角江路提升改造工程已順利竣工驗收，路面改造各項指標(biāo)均滿足規(guī)范及設(shè)計要求。自2018年竣工通車至今，路面使用狀況良好，尚未發(fā)現(xiàn)裂縫、車轍等病害，達(dá)到了預(yù)期效果。

從共振碎石化技術(shù)在角江路改造中的應(yīng)用效果來看，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：①施工工序簡便，速度快、振動小、噪聲小，效率高；②縮短了施工建設(shè)周期；③施工期間交通組織便利，對交通影響??；④解決了舊水泥混凝土路面改造中的反射裂縫問題；⑤節(jié)約了大量基層材料，大幅降低了工程造價，同時解決了碎塊垃圾的處理問題，減輕“白色污染”。

4 結(jié)語

共振碎石化技術(shù)在“白改黑”路面改造中具有較大的優(yōu)勢，達(dá)到了理想的改造效果。