共振碎石化在惠鹽高速深圳段改擴建工程中的應用

曾 堅

［上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市200092］

0 引 言

共振碎石技術是使用高頻低幅破碎錘對現狀水泥板塊進行處理，處理過的板塊完全破碎，尺寸一致，形成緊密嚙合的碎石和斜向裂紋，同時可以保證鋼筋完全分離（防止反射裂紋）。使用共振破碎技術其破碎錘不會對基層產生任何影響，能夠保持基層板結完好，有利于保證破碎后基層頂面模量不會產生大的變化。當前我國碎石化技術應用處于上升趨勢，越來越多的“白改黑”項目應用該技術，本文結合惠鹽公路深圳段改擴建工程，針對共振破碎進行相關論述，為后期相關舊水泥路面處治項目提供參考。

1 項目背景

惠鹽高速作為廣東地區最早一批建成通車項目，自1994年建成運營，其交通區位優勢顯著，是深圳地區前往粵東和江西等地最方便的道路，同時也是深圳去往惠州最便捷的通道。

為適應近年來深圳交通量的快速增長，同時滿足區域經濟的快速發展，增強深圳地區高快速路網及干線性路網與廣東省高速公路網及疏導口岸交通的溝通，同時為了提高道路的行車舒適性及安全性，現狀惠鹽高速公路改擴建的方案亟需研究并實施[1-3]。2015年12月31日，惠鹽高速惠州段改造項目全線完工。本項目的改擴建，將大大改善惠深高速的交通條件，對改善深圳尤其是深圳東部向東向北的交通出入條件，有效推進惠莞深一體化，提升深圳港的綜合競爭力，推進深惠兩市的經濟合作，提升珠三角東部對粵東、粵東北及以北等地區的經濟輻射與影響等具有重要意義，見圖1。

圖1 項目地理位置圖

2 工程概況

惠鹽高速深圳段改擴建工程起于與惠州市，接惠州段改擴建工程終點，向南經六聯、坪東、沙背壢等社區、下穿深圳外環高速公路后以高架橋跨越崗盛路、鶴鳴路、坪梓路，在嚇坑以金錢坳互通與深汕高速相連；之后向東經龍東、大埔、八仙嶺、南聯、南約、吉祥路等社區，跨越深汕公路、碧新路、植物園路，下穿寶荷路后終于原荷坳收費站附近（即荷坳互通立交處，樁號K52+500），向西與現有機荷高速公路相接，改建路線全長20.326 km。主要有富地崗、金錢坳、龍崗以及終點荷坳四處互通式立交。

3 功能定位

惠鹽高速作為廣東省“三縱五橫”高速網的重要組成部分，同時是深圳市干線路網規劃“七橫十三縱”中重要組成。本項目坑塘徑至金錢坳段不僅是深圳市七橫十三縱”中一條縱向干線，還是廣東省“九縱五橫兩環”中第三縱的重要組成，同時該段還與長深高速共線，遠期規劃將與深圳東部過境高速公路相接。

4 路面加鋪方案[4-6]

4.1 現狀路面結構及可研設計方案

本項目起點至金錢坳段現狀為水泥路面，寬23 m，金錢坳立交至荷坳收費站現狀為瀝青路面（于2006年對現狀水泥路面進行白改黑處治），寬24.5 m，具體路面結構形式見表1。

表1 老路路面結構形式

本文重點就起點至金錢坳（現狀為水泥路面）段進行研究分析，原可研設計中考慮對該段路面進行共振破碎化處治，設計思路是對的，共振碎石化是當前白改黑防止反射裂縫很好的處治措施，但其共振破碎后直接加鋪24 cm+2 cm的C40 水泥路面，需對新修水泥板進行切縫，再加鋪瀝青面層。由于環境溫度變化，混凝土板出現脹縮變形，導致接縫/ 裂縫處的瀝青罩面層產生應力集中，很快會在瀝青罩面層底部出現裂縫；故而原可研方案達不到真正防止反射裂縫的效果，本項目考慮調整路面結構設計。

4.2 現狀路面檢測結果

根據公路水泥混凝土路面設計規范及高速公路改擴建設計細則，白改黑項目需先對舊路面進行檢測，根據其檢測結果進行分段設計。本項目在委托專業檢測單位對起點至金錢坳段路面結構進行道路檢測，檢測結論如下：

（1）路面板接縫傳荷能力

混凝土路面板縫傳荷能力共檢測928 點，優良等級的占44.29%，中等級的占20.58%，次差等級分別為9.7%和26.72%；行車道和超車道傳荷能力差異明顯，所檢測路段左上行超車道的接縫傳荷能力優良率相對較高，行車道傳荷能力優良率相對較低，其中K35+400～K36+400 上行行車道優良率為零，次差率達到90%。

（2）路面板脫空

本項目水泥混凝土路面指定樁號內脫空檢測925 點，行車道脫空率差異明顯，其中4 個區間脫空率超過40%。

（3）基層頂面當量回彈模量

本次對上行行車道檢測了229 個測點，代表值為389.90 MPa，下行行車道檢測了224 個點，代表值為427.85 MPa，根據《公路水泥混凝土路面設計規范》（JTG D40—2011）附錄E 中的表E.0.2-2（無機結合料類基層底基層彈性模量經驗參考值），初步判斷本路段基層可能產生疲勞破壞。

根據以上結論可知，本項目現狀水泥路面路面狀況較差，形式舒適性較差，板底脫空嚴重，需處理后再進行瀝青加鋪。

4.3 舊水泥路面改造模式

當前舊水泥路面改造模式主要有以下幾種：

（1）直接加鋪瀝青層（路面使用狀況好，基本無病害）；

（2）修補后加鋪瀝青層（路面使用狀況一般，病害較少）；

（3）破碎后加鋪瀝青層（路面使用狀況較差，病害較多）。

當前國內對現狀水泥板進行破碎處治方法主要有共振破碎，多錘頭破碎，沖擊壓實（沖擊壓路機），具體特點分析見表2。

表2 破碎方案比較表

通過對比分析，采用共振碎石化效果最好，共振破碎只與水泥混凝土面板產生共振，不影響基層及其下部結構，連混凝土板內的鋼筋網片亦能保持完整，對下埋管線無破壞。同時破碎后的碎石紋路排列規則，與路面形成35°～40°夾角，這一夾角可使碎石塊之間相互嵌合，經壓實后相互嚙合得更緊，從而使碎石層起到更好的礫石穩定層的作用，形成了良好的路面基層，故而本項目推薦采用共振破碎對既有水泥路面進行處治，見圖2、圖3。

圖2 共振破碎機

圖3 共振破碎后面板

4.4 水泥路面加鋪方案

結合檢測報告的分析，同時考慮到近年來高速公路改擴建項目逐漸增多，“白改黑”當前已是一種趨勢。通過對近些年改擴建項目的歸納與總結，選取了幾個與本項目類似的工程實例見表3。

為了更好的防止反射裂縫的產出及提高改建后的路面使用性能，本次設計參考深圳梅觀高速（清湖立交以北段）、益常高速、廣西桂柳高速的成功經驗，考慮對現狀水泥面板進行共振破碎后加鋪柔性瀝青基層+ 瀝青面層。

根據初步設計評審意見，最終確定現狀水泥面板共振破碎后，增設半剛性基層（15 cm5%水泥穩定碎石）后再鋪設瀝青層，具體路面結構如下：

表3 類似工程實例匯總表

上面層：4 cm SMA－13（SBS 改性瀝青）

下面層：6 cm AC－20C（SBS 改性瀝青）

上基層：8 cm ATB-25

下封層：改性熱瀝青+ 灑布瓜米石

基層：18 cm 5%水泥穩定級配碎石

舊路面層：25 cm C40 混凝土面板（共振破碎）

舊路面層：18 cm 低劑量水泥穩定碎石

舊路底基層：15 cm 填隙碎石

5 結 語

本文結合工程實際，從項目背景、工程概況、功能定位、舊路面處置等方面對惠鹽高速（深圳段）改擴建工程做了較為全面的介紹，可為類似高速改建項目起到一定的參考。