水泥混凝土路面碎石化白改黑施工技術在公路建設養護中的應用

魏萍

（甘肅省蘭州公路事業發展中心高速公路養護所，甘肅 蘭州 730200）

0 引言

水泥混凝土路面因為具有造價低、取材方便等優點而成為我國道路工程的重要組成部分。20世紀60年代中期，各地區就開始廣泛修建水泥混凝土路面。隨著現代社會的發展，道路交通荷載明顯增加，尤其是超重車輛的增加，導致水泥混凝土路面被破壞，影響正常通行，對路面的建設養護也成為各地區交通部門工作的重點。水泥混凝土路面碎石化白改黑技術通過機械設備將病害嚴重的各部位進行沖擊破碎、整形與碾壓后，再通過熱瀝青灌入式調平與穩定后作為路面底層，再在上面鋪筑瀝青穩定碎石柔性基層與瀝青混凝土面層，實現水泥混凝土路面的白改黑[1]。而從技術發展現狀來看，碎石化白改黑技術可以將原本水泥混凝土路面變成瀝青混凝土路面，保證車輛行駛舒適度，提升城市檔次。本文對水泥混凝土路面碎石化白改黑技術的應用方法以及注意事項展開深入分析，希望為全面提升路面建設養護效果提供參考。

1 碎石化白改黑技術特征

1.1 碎塊規格均勻

在碎石化白改黑施工中通常使用共振碎石技術，而因為共振頻率可以隨時調節，確保共振破碎的力度與深度隨時可控，最終使水泥板塊均勻破壞。因此在碎石化施工后，碎塊的粒徑通常被控制在2.5～15.2cm之間。

1.2 碎塊的結構穩定

施工中在錘頭的作用下，振動能量發散性向下傳遞，使整個結構的受力出現明顯衰減，導致水泥面板的上部會被完全碎石化，其碎塊粒度較小，而水泥面板的下部則會出現網狀與水泥路面呈35°～45°夾角的裂紋。在上述結構的基礎上，上方碎石層可以變成新的應力吸收層，在抑制反射裂縫形成的同時，下部裂紋則能與碎石相互鎖定，形成穩固的結構[2]。因此在該施工技術方案中，上部透水而下方不透水，能夠降低積水對道路使用年限的影響，有助于提升耐久度。

1.3 可解決路基受沖擊的問題

在傳統的路面建設養護中，路基受沖擊是難以解決的問題，但是在碎石化白改黑技術中，錘頭直接作用在水泥面板上產生振動，通過共振能夠打破水泥表面的結構，完成碎石化。而在施工環節，因為路基與下層管線的頻率不同，可以解決路基遭受沖擊的問題，不會影響路基的平整度與密實度。

2 工程項目路面損壞狀況

某水泥混凝土道路的總長約為10.26km，設計速度80km/h，已運營超20年。在改造前根據路面損壞狀況指數（PCI）的調查結果顯示，道路路面的損壞形勢嚴峻，對道路進行建設養護迫在眉睫。PCI的計算方法如公式（1）所示。

式中：

DPijk——第i種病害與j種輕重程度與k范圍所扣除的分數；

Wij——多種病害與嚴重程度以及k的扣分值；

mi——病害的輕重等級數。

經計算后結果顯示PCI為42.5分，評估結果為“差”，因此確定需要大修。

3 路面碎石化白改黑施工技術的應用

3.1 施工準備

（1）案例項目在施工準備過程中，將原路面清掃干凈后，現場采用人工施工法清除水泥混凝土面層裂縫之間的填料，清理現場與周圍的垃圾，確保施工順利進行。同時應確保舊碎石混凝土路面與基層、底層干燥狀態，確保碎石施工可以取得滿意效果。

（2）完善項目周圍路表排水與邊緣排水。

（3）根據項目前期的調查結果，若水泥混凝土板發生嚴重破壞或者判定存在軟弱地質的區域，應嚴格按照規范處理軟弱地基部分。

3.2 碎石化施工

案例項目中共振碎石化施工的相關數據如表1所示。

表1 碎石化施工參數

（1）在碎石化施工中應充分考慮現場周圍其他構造物與建筑物安全性，因此該項目在施工前就標注了燃氣與給水管線的分布，制定碎石機安全施工方案，避免因為施工而影響周圍居民正常生活。

（2）碎石層的碾壓。在本項目施工中，壓實的目的是將破碎后的道路顆粒進一步破碎，并達到穩固下層的效果，為后續瀝青層施工提供良好條件。因此該項目在路面破碎后，用Z型壓路機與鋼輪振動壓路機壓實，其中針對綜合強度過高的路面應警惕過度壓實，否則可能導致表面粒徑偏小而壓入基層中[3]。壓實現場不設置平曲線段，從道路兩側路肩開始逐步向中心碾壓。

該項目中的壓實方案為：在壓實前現場灑水，灑水的含水量達到約5%時，用Z型壓路機振動碾壓兩次，之后鋪筑石屑調平層，用鋼輪振動壓路機振動碾壓3次，再靜壓2次。碾壓過程中注意保證質量，其中相鄰碾壓痕跡的重疊寬度應控制在200～230mm以內，壓路機折回時采用靜壓方法；針對大型施工設備難以抵達的部位，可用自重約2t的振動壓路機進行碾壓。

（3）碎石化施工中的相關注意事項：

①在碎石化后應及時清理碎石化層，并檢查現場是否存在剛度不足的情況，通過做好碎石化層保護消除潛在質量缺陷。

②在碎石化層清理中，針對不同規格的碎石可采取不同的應對措施，例如碎石化表層清除尺寸大于5cm的碎塊，并采用石屑回填；對豎向大于5cm的凹地，同樣采用石屑回填。同時在該項目施工中發現，部分碎石化層存在外露鋼筋的問題，增加了施工難度，技術人員決定將外露部位鋼筋切除至碎石化層頂面平齊，未外露部分保留。

③碎石化層的保護方案。在碎石化施工中應做好現場交通管制，包括嚴禁與施工無關的車輛通行、禁止車輛在碎石化層隨意剎車或者啟動等。做好雨水防治也是該項目質量管理的重要內容，如在施工前設置路面排水系統，避免水分聚集。

3.3 碎石化施工質量驗收

根據案例工程項目的經驗可知，加鋪層反射裂縫問題成為影響水泥混凝土路面碎石化白改黑技術施工質量的重要因素，因此在施工前需對碎石化施工質量進行評估，所以該項目重點檢查碎石化層的粒徑范圍以及回彈模量等指標。而現場檢測結果顯示，經過上述施工后，老舊水泥土板塊被破碎成粒徑8～20cm的混凝土塊，且破碎后的粒徑上部小、下部大，破碎后的碎石紋路規則排列，并與路面形成35°～40°夾角。

3.4 瀝青混凝土加鋪

案例工程項目中的路面改造方案為：SBS改性瀝青瑪蹄脂碎石（4cm）+中粒式改性瀝青混凝土（6cm）+SBS改性瀝青碎石層（1cm）+瀝青穩定碎石（3cm）+碎石化舊路面。該項目中路面結構如圖1所示。

圖1 瀝青混凝土路面結構圖

3.5 邊緣排水系統布設

設置邊緣排水系統的主要目的是清除內部積水，因此該項目在路面結構邊緣位置設置一個深度為70cm、寬度20cm的滲溝；在滲溝中填滿砂礫，砂礫粒徑5～8cm。溝底根據工程實際情況鋪設Φ10透水軟管。

3.6 施工要點

在水泥混凝土路面碎石化白改黑技術施工階段，應重點關注以下內容：

（1）因為水泥路面被破碎后導致結構改變，造成表面顆粒松散，路面略有膨脹，路面標高略有提升。為確保水泥混凝土板破碎后自由膨脹，避免相鄰水泥土板干擾，所以在施工前可在路面設置縱向切縫[4]。

（2）在施工過程中為避免塵土飛揚污染環境，在破碎前可灑水濕潤車道表面。

（3）經過破碎后，碎石粒徑會不斷減小，因此破碎機需往返多次，實現反復破碎，其目的是將水泥塊粒徑控制在理想范圍內。

3.7 施工注意事項

3.7.1 做好技術交底

技術交底是保障水泥混凝土路面碎石化白改黑施工質量的重要組成部分。在該項目中，技術人員為避免發生質量問題，保證施工質量，在技術交底中應明確以下技術規范：

（1）粒徑驗收的相關標準。其中0～1/2板厚的粒徑應＜7.5cm，不足1/2 板厚以下粒徑應控制在7.5～23cm左右。

（2）壓實度是影響白改黑施工效果的重要因素，因此案例工程采用智能壓實度儀檢測壓實度值。其中壓實度值應≥70，壓實度值曲線平滑≥90%等。

（3）在彎沉值控制中提出詳細技術規范，其中碎石化層彎沉值應≤70。

（4）回彈模量控制中，碎石化層的回彈模量應控制在200～1000MPa之間。

3.7.2 強化現場管理

在現場管理中應針對可能出現的質量隱患問題進行控制，例如在施工前應完善道路施工安全設施設置的要求，包括開展交通管制、禁止占用對向車道超車等，最大限度上滿足行車安全技術要求。

3.8 施工過程中的技術問題與對策

3.8.1 碎石化問題

根據本項目的施工情況可知，因為道路途經不同地區，由于各地區在水泥混凝土路面養護管理工作上的差異，使水泥混凝土路面在厚度尺寸以及結構形式等方面存在明顯差異，可能會導致施工過程中出現質量缺陷。為解決該問題，在施工期間要求工作人員能夠密切掌握不同試驗段的施工數據以及路面破碎情況調整施工方案，確保其施工質量取得預期效果[5]。針對破碎后粒徑不達標的情況，可考慮增加破碎次數或者通過人工的方法進行處理。同時為避免碎石化段落與構筑物銜接效果滿意，可考慮在柔性基層下方鋪設抗拉強度為60kN/m的玻纖格柵，以達到防裂穩定的效果。

3.8.2 調平層與封層處理問題

在調平層施工中，應嚴格控制級配碎石參數，一般其誤差應控制在3cm以內，若大于3cm可用瀝青穩定碎石混合料調平，維持底基層穩定。在調平層灌注熱瀝青等材料后，應用8mm以下集料嵌縫，其用量無詳細技術規范，一般以不沾輪胎為標準。

封層施工中采用同步碎石工藝，案例項目中瀝青用量控制在（1.15±0.05）kg/m2內，并且使用的最大粒徑為8mm。在封層結束后可開放交通，進而消除脫空的混凝土碎塊之間咬合梁或拱結構，確保整個結構穩定。

3.8.3 柔性基層

該項目中柔性基層選擇ATB-25瀝青穩定碎石混合料，其中的技術指標為：流值3.001mm，穩定度8.3kN，瀝青飽和度65.1%，孔隙率4.4%。

4 施工質量評價

根據施工后的現場檢測結果發現，該項目的施工質量符合質量管理技術規范，并且施工中有效減少環境污染，對居民影響小。從項目現場的抽檢結果可知，碎石化層粒徑滿足驗收技術規范，合格率≥80%；碎石化層0～8mm的級配在級配碎（礫）石范圍內；碎石化層經碾壓之后的回彈模量實測為321～568MPa，滿足≥200MPa的設計要求。根據項目建成后的現場調查結果發現，道路的穩定性好，行車感覺舒適，原本水泥混凝土路面存在的噪音等問題得到解決，周圍居民的滿意度高，因此可以認為，案例工程項目的施工效果滿意，具有技術先進性。

5 結束語

在公路建設養護中，水泥混凝土路面碎石化白改黑技術可以顯著提升施工質量。根據案例工程項目的施工經驗可知，該項目所采取的碎石化白改黑技術具有先進性，其施工質量滿意。案例工程項目中的相關施工技術方案已經取得滿意效果，將品質提升、綜合節約以及環保利用等理念整合在一起，符合低碳公路項目建設的要求，對于類似工程項目有一定的借鑒、指導作用，值得推廣。