舊水泥混凝土路面碎石化施工質量控制研究

羅成萬

（寧夏科立誠工程監理有限公司，寧夏銀川 750000）

1 工程概況

該項目屬舊路改建項目，舊路由兩部分組成。起點至羊刺溝口段舊路為山嶺重丘區二級公路，設計速度40km/h，路基寬度8.5m，路面寬度8.0m，由于地形條件復雜且位于賀蘭山國家級自然保護區2km 外圍保護帶范圍內，舊路路線指標不滿足技術標準的路段較多；羊刺溝口至終點段舊路為三級公路，設計速度30km/h，路基寬度8.5m，路面寬度8.0m，受地形及煤礦限制，舊路路線也存在多處技術指標超限的路段。

2 舊路路況調查

根據現場調查統計的結果，省道303 線汝箕溝口至白芨溝段公路，目前的主要病害形式如下。

2.1 舊水泥混凝土板的損壞情況

根據對舊路面破損情況的調查，該項目水泥混凝土路面主要病害類型（交叉裂縫、縱橫斜向裂縫、角隅斷裂）占總板數的95%以上。左幅車道的破損明顯多于右幅車道，原因為左幅車道是從煤礦往外運煤的重型車輛通行，右幅主要為空車通行。

2.2 板底脫空情況

對選取代表性舊水泥混凝土路面路段進行彎沉檢測，根據《公路水泥混凝土路面養護技術規范》(JTJ 073.1—2001）條文說明7.3.1 中以彎沉大于0.2mm（貝克曼梁彎沉儀所測）為脫空進行判定。現場對試驗段K69+650—K69+850 進行了彎沉檢測，彎沉在2～20（0.01mm）之間，只有一個點為28（0.01mm），脫空比例為1%。

2.3 舊路面厚度及強度

對舊水泥混凝土路面鉆取芯樣檢測厚度，厚度在25.5～30cm 之間，呈現出中間厚、邊部薄的情況。對舊混凝土路面進行鉆芯取樣，檢測混凝土的劈裂抗拉強度在4.4～4.8MPa 之間。

3 碎石化施工控制研究

通過機械設備對比分析，選用山東興路重工科技有限公司生產的RPB-GP60 型高頻共振破碎機進行了碎石化施工。

3.1 施工方法及工藝流程

3.1.1 施工工藝

交通管制—舊路面的清理—路面下管網位置與橋涵施工界限標記—路基、路面排水設施及隔振溝施工—共振破碎機試振確定基本工作參數—共振碎石化破碎施工—破碎層頂面超過10cm 混凝土塊及雜物清除—破碎層找平碾壓—質量檢查。

3.1.2 施工準備

（1）測量放線

共振碎石化底基層施工前，在施工影響區外設置控制點，根據設計圖紙進行施工放樣。

（2）破碎界限及隔振措施

共振碎石化施工作業最小凈距：橋梁工程，從搭板算起不小于4.5m；涵洞工程，不小于1.5m；擋土墻，不小于1m（路堤擋土墻不小于1.5m）；管線，不小于1m。該工程共振碎石化施工路段距離附近橋涵等構筑物的安全距離均符合上述要求，無須采取隔振措施，可直接進行共振碎石化施工[1]。

（3）共振破碎設備

共振破碎設備宜選用高頻低幅類，該工程試驗段選用山東興路重工科技有限公司RPB-GP600 型高頻共振破碎機。該機單幅作業寬度200～300mm，振動頻率0～60Hz，工作振幅10～20mm，作業速度0～40m/min，施工效率2000～3000m2/d。選用徐工25t振動壓路機進行碾壓。

（4）交通導改

根據交通導改方案，實施半封閉和全封閉相結合施工。共振碎石化施工前，已在右側修建了施工便道。根據現場情況，按照交通導改方案中半封閉和全封閉施工的要求，設置了交通安全設施。

（5）排水設施

共振碎石化底基層施工前，根據現場情況，結合路面排水系統設計，在舊混凝土路面排水不暢的路段，修建臨時排水溝，以便下雨時，能及時排除路面積水，防止雨水滲入路基。共振碎石化底基層施工完成后，及時進行正式排水系統施工。

（6）舊路面的清理

破碎前，應清理舊路面上的瀝青混合料修補材料、填縫材料及其他污染物。

3.1.3 破碎層的找平及碾壓

（1）對清除后留下的坑槽，采用級配碎石回填找平。

（2）水泥混凝土路面共振碎石化作業不得在下雨天施工。破碎后的路面應及時進行碾壓，以免遭受雨水浸泡，影響路基穩定。

（3）采用徐工25t 振動壓路機進行碾壓；碾壓時，應適當灑水，灑水量以能濕潤破碎層為宜，不得滲入路基；破碎層的碾壓應按初壓、復壓、終壓三個階段進行，碾壓應遵循先輕后重、由邊向中、先慢后快、從低到高的原則。

（4）碾壓時，應重疊1/3 輪寬，后輪必須超過兩段的接縫處。各部分碾壓的次數應盡量相同。對于壓路機壓不到的地方，應用小型壓實機具碾壓密實。具體碾壓工藝如下。一是初壓：采用靜壓方式進行碾壓，碾壓2 遍，前進速度控制在2.0km/h。初壓后，使破碎混凝土塊之間初步密實、穩定。對碎石層表面個別存在大于10cm 的碎塊，采用人工清除。對清除后留下的坑槽及其他初壓后暴露的低洼不平的部位，再次用級配碎石回填找平，再進行復壓和終壓。二是復壓：采用振動碾壓方式進行碾壓，碾壓2～3 遍，碾壓速度控制在3.6km/h。三是終壓：采用靜壓方式進行碾壓，碾壓2 遍，碾壓速度控制在4.0km/h。碾壓完成后，保證碎石化層強度的均勻性、表層的平整度、橫坡及高程等符合質量檢驗標準[2]。

（5）嚴禁壓路機在已完成的或正在碾壓的路段上調頭或緊急制動，以保證碎石底基層表面不受破壞。

（6）碎石層的裸露時間不宜過長，共振碎石層碾壓完成后，不得開放交通，以免破壞碎石層頂面松散顆粒，并及時進行水泥穩定基層的施工。

3.2 彎沉檢測

碎石化后對彎沉進行檢測，數值在20～78（0.01mm）之間，相比在碎石化前的彎沉值在2～28(0.01mm）之間，有大幅增加，說明碎石化已經對舊路面板體有所破壞，承載能力有所降低。

回顧性分析我院在以往六年之內所接診的十二指腸損傷患者資料80例(2012.1-2018.1),所選80例患者中男性50例,女性30例,最小年齡4歲,最大年齡60歲,其中交通事故傷患者50例,刀刺傷患者5例,重物擠壓傷10例,高空墜落傷5例,打架致傷10例;80例患者中十二指腸穿孔60例,外傷20例;患者受傷到接受手術治療時間:4小時以內30例,4小時到8小時之間40例,8小時以后10例。80例患者臨床表現包括上腹部劇烈疼痛,向會陰部以及腰背部放射,腹部存在不同程度腹膜刺激癥狀,伴隨惡心嘔吐,其中20例患者存在休克癥狀。

3.3 粒徑檢測

經過壓路機碾壓后，表層部分粒徑＜7.5cm。開挖試坑檢查中、下部粒徑，75%以上的粒徑＜23cm，且呈現碎塊嵌鎖咬合、裂而不散的狀態。

3.4 鉆芯檢測

通過鉆取芯樣及孔壁查看（見圖1、圖2），碎石化程度良好，上半部分粒徑較小，下半部分粒徑較大，且呈現不規則的斜向裂縫，是一種理想的柔性嵌鎖結構層，既能消除混凝土路面的反射裂縫，又能保證有一定的承載能力。

圖1 鉆取芯樣圖

圖2 芯樣孔壁圖

3.5 回彈模量的檢測

3.5.1 回彈模量檢測的方法

共振碎石化后，經過碾壓合格后，選取點位，對碎石化層位的回彈模量采用了承載板法進行了檢測。

3.5.2 回彈模量的計算與整理

（1）回彈模量計算

根據《公路路基路面現場測試規程》（JTG 3450—2019）中T0943-2008 承載板測試土基回彈模量方法，計算各級壓力的回彈變形值加上該級的影響量后，則為計算回彈變形值。各級壓力下的影響量ai，按式（1）計算[3]：

式（1）中：T1為測試車前后軸距，m；T2為加勁小梁距后軸距離，m；D為承載板直徑，m；Q為測試車后軸重，N；Pi為該級承載板壓力，Pa；a為總影響量（0.01mm）；ai為該級壓力的分級影響量（0.01mm）。

將各級計算回彈變形值點繪于標準計算紙上，排除顯著偏離的異常點，并繪出順滑的P-L 曲線。如曲線起始部分出現反彎，應修正原點。

按下式（2）計算相應于各級荷載下的回彈模量Ei值：

式（2）中：Ei為相應于第i級荷載下的土基回彈模量，MPa；μ0為土的泊松比，根據路面設計規范規定取用，當無規定時，非黏性土可取0.30，高黏性土取0.50。一般可取0.35 或0.40；Li為相對于荷載pi時的第i級回彈變形計算值，cm。

取結束試驗前的各回彈變形值，按線性回歸方法，由下式（3）計算路面破碎層回彈模量E0值。

（2）回彈模量整理

通過對選取的12 個點進行破碎后回彈模量檢測，其范圍在323～574MPa 之間，介于級配碎石的模量和半剛性基層的模量之間，詳見表1。

表1 回彈模量數據匯總表

4 動態變形模量的檢測

根據《鐵路工程土工試驗規程》（TB 10102—2010）34 動態變形模量試驗，對碎石化后的結構層，選取點位進行了動態變形模量的檢測。

4.1 測試步驟

其一，荷載板放置在平整好的測試面上，安裝上導向桿并保持其垂直。其二，將落錘提升至掛（脫）鉤裝置上掛住，然后使落錘脫鉤并自由落下，當落錘彈回后，將其抓住并掛在掛（脫）鉤裝置上。按此操作進行3 次預沖擊。其三，正式測試時，按上述步驟二的方式進行3 次沖擊測試，作為正式測試記錄。測試時，應避免荷載板的移動和跳躍。

4.2 測試結果計算

式（4）中：EVD為動態變形模量，MPa；s 為承載板沉陷值，mm。

通過對上述回彈變形模量同一點位選取的12 個點，進行破碎后動態變形模量檢測，其范圍在131～185MPa 之間，詳見表2。

表2 動態變形模量數據匯總表

5 回彈模量與動態變形模量關系研究

為得出同一點的承載板法測回彈模量和動態變形模量的對應關系，選取了其中12 個點位，同時開展動態變形模量與承載板法測回彈模量，進行了對比試驗分析，以便得出回彈模量與動態變形模量的對應關系。

通過觀察回彈模量與動態變形模量的關系，符合線性回歸，經回歸得出以下公式（5）：

式（5）中：X 為動態變形模量，MPa；Y 為回彈模量，MPa。

由于承載板法檢測回彈模量，使用車輛設備及配合人工多，耗費時間長（測一個點從開始至結束接近3h），且對試驗環境的要求高（現場的風力、振動等）。稍有影響會造成試驗數據不準確。為保證正常檢測不影響工程進度，加快檢測速度，擬采用比較快捷的動態變形模量檢測方法——換算承載板法檢測回彈模量值。

6 結論

其一，碎石化技術是一種重要的舊水泥混凝土路面處治技術，環境污染少，節約石料資源，能降低成本，加快改建周期，且實現了道路廢料的循環利用。在正式破碎前，對舊路進行調查，取得數據，進行破碎前的試振，總結出機械的破碎參數。根據不同的路面狀況，實現智能破碎，做到既不過度破碎，也不欠破碎、漏破碎。其二，碎石化技術改造舊水泥混凝土路面不僅技術上可行，而且能提高路面的行駛質量，有效防止反射裂縫，延長道路的使用壽命，縮短舊路改造的工期，具有較好的經濟效益和社會效益。該技術的推廣，對舊水泥混凝土路面改造具有廣闊的前景。其三，通過對同一點承載板檢測回彈模量與動態變形模量，找到其中的規律。望后期能在具體的施工中，提高承載板法檢測回彈模量的效率，加快舊水泥混凝土路面碎石化的施工進度。