農村公路共振碎石化改造中的路面防裂技術研究

摘要 共振碎石化技術在農村公路改造項目中得到廣泛運用，但受施工技術、建設條件、資金來源等多方面影響，許多改造后的路面在荷載和溫度等多重因素作用下，易產生反射裂縫，嚴重影響改造路面的使用年限。文章依托湘南地區農村公路白改黑項目實際案例，對共振碎石化技術改造路面進行了檢測分析，研究路面裂縫產生的原因，并提出了防裂縫檢測的方法及指標體系，對農村公路改造項目裂縫預防具有重要意義。

關鍵詞 共振碎石化技術；荷載和溫度；預防裂縫；檢測方法

中圖分類號 U416 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）05-0110-03

0 引言

水泥路面因其造價和耐久性優勢，近年來在全國各地低等級農村公路建設中得到廣泛應用，特別是自然村通水泥路項目基本以水泥混凝土路面為主。但隨著交通流量的增加，水泥路面也很容易造成板角破裂、板體開裂，甚至發展成斷板、板體沉陷、板底脫空及錯臺錯位等結構性病害，而水泥路面的維修養護較為困難，路面換板又會產生較多的建筑垃圾。隨著共振碎石化技術的推廣，為農村公路水泥路面改造提供了一種有效的解決方法，因其原理簡單、效率高，具有很強的適應性，在農村公路改造項目中應用廣泛。而瀝青因受溫度影響較大，且一般在農村公路改造項目中瀝青面層的厚度較小，共振碎石化后的底基層會發生應力集中現象，造成路面面層開裂等問題[1]，隨著應力向上傳遞就產生了反射裂縫。

1 共振碎石化改造技術工藝介紹

該技術主要是指通過共振破碎機將舊路面碾壓成細小的水泥混凝土顆粒，再壓縮成均一密實的結構層，作為底基層，上層鋪設水穩或穩定粒料，最后加鋪瀝青混凝土層，形成新的路面結構。該工藝既能節省工程造價，減少建筑垃圾，又能增強改造路面的底基層承載能力，路面使用周期、耐久性能均得到延長，還能減少反射裂縫的形成，展現出其顯著的經濟與實用價值[2]。但受施工質量控制和養護條件的影響，共振碎石化后的加鋪層仍可能面臨反射裂縫的問題。然而，由于實際施工期間質量控制、養護情況的差異，改造后仍然存在形成反射裂縫的概率。該文通過對施工期間的質量控制效果進行分析，為確保共振碎石化技術在路面改造中的有效應用提供科學依據。

2 裂縫防治的關鍵措施分析

（1）破碎層質量控制

1）碎塊尺寸控制：舊路面面板破碎后頂部10cm內的碎塊尺寸大小，需控制在一定數值以下。相關文獻、研究顯示，粒徑尺寸低于7.5cm加鋪瀝青后的路面耐久性明顯提高，但是相關研究并未給出該指標質量控制的統計方法，在實際運用中如何操作需進一步研究。

2）破碎均一性檢測：在以往工程中通常采用FWD彎沉儀檢測破碎后的變異系數，但是對于回彈模量的具體數值并沒有明確規定。

3）嵌擠密實處理。

（2）加鋪層結構優化改進

1）設置應力吸收層：采用高彈性改性瀝青或橡膠瀝青層（厚度為2～3 cm），在剛性路面與柔性路面間設置過渡層，減輕應力對面層的影響，降低反射裂縫形成的概率。該方法在國省道改造項目中運用廣泛，但在農村公路改造項目由于資金受限、質量控制難度大等原因通常并未設置。

2）復合式防裂設計：通常采用土工格柵（玻纖格柵或PP格柵）+改性瀝青防水黏結層的復合式設計，但同樣在農村公路中并未廣泛運用。

3）梯度模量過渡層。

（3）施工工藝控制

1）破碎后養生期管理：破碎后需靜置72 h釋放殘余應力。

2）層間黏結強化：采用同步碎石封層技術，灑布率為1.6～2.0 kg/m2。

3）溫度敏感性控制：寒冷地區瀝青混合料摻加溫拌劑，以降低施工溫差應力[3]。

3 案例項目概況

X150線為湘南某地區鄉鎮與城區聯系的一條縣道，現狀為四級公路，路面結構為水泥混凝土路面（結構層厚26 cm），路面寬6 m，路基寬7 m。由于現狀路面破損較為嚴重，經檢測路面破損率達28%以上，采用換板處理工程量較大且施工周期較長，經勘察設計后決定對X150線樁號為K11+120～K16+723段的水泥路面采用共振碎石化后加鋪瀝青，改造路段全長5.603 km。項目改造前路面結構為26 cm厚的C30水泥混凝土路面，改建后路面結構形式見表1所示。

4 改造后路面防裂縫影響因素分析

該文不對溫度、荷載等客觀存在的環境因素進行考量，只從工程建設條件考慮，對如何避免項目施工過程中因質量控制產生反射裂縫的因素進行分析：

（1）瀝青罩面時面層的攤鋪厚度。經查閱文獻和實踐研究可知，瀝青罩面層的厚度能夠有效分散來自路面的荷載應力，為降低張拉及剪切型裂縫的風險，其厚度需滿足特定要求。在農村公路“白改黑”工程中，建議瀝青加鋪層厚度保持在4～10 cm之間。為研究攤鋪厚度對反射裂縫產生的影響，在該項目攤鋪前，業主單位針對該案例項目K1+120～K1+210選取了3組試驗段，每段長30 m，厚度分別為4 cm、5 cm、6 cm。通過試驗研究確定，攤鋪厚度為4 cm時受40 t級重載車反復作用后產生了部分車轍，而攤鋪厚度大于5 cm時，基本能夠達到使用要求。

（2）碎石化層的模量及其均勻性。若底基層的模量分布不均，容易引發裂縫。因此，檢測碎石化后底基層的回彈模量和粒徑均勻性，是評估施工質量的重要依據。在檢測中，破碎后路面檢測指標不僅要達到設計值，還要計算該項目檢測點數據的標準差、置信區間（要求置信水平在95%以上）。若破碎后基層的回彈模量差異較為顯著時，即便路面傳遞的荷載不大，也會導致反射裂縫的形成。

（3）層間黏結處理對改造路面抗裂的影響。研究表明，降低黏結層模量有助于提升抗裂能力[4]。常用的處理方法包括噴灑改性瀝青黏結層和鋪設玻纖格柵，而國省干線多采用噴灑改性瀝青黏結層（封層）的方式。

5 路面防裂縫指標構建

依照相關規范和技術要求，該防裂縫體系指標主要包括顆粒粒徑、模量數值、面層彎沉數、路面平整度及標高值、路拱坡度、高程等，根據上述分析與施工期間質量控制相關的指標主要包含碎石顆粒粒徑、回彈模量、彎沉值等指標，故采用這三項指標作為防裂縫的控制指標，并予以量化，從而對碎石化施工效果進行評價、監督。

共振破碎化粒徑。破碎粒徑指標主要為碎石化效果提供參考，舊路面面板破碎后頂部10 cm內的碎塊尺寸大小需控制在3 cm以下。檢測間隔為每隔50～100 m抽取一個斷面，檢測點位以同一斷面距離路肩0.5 m處作為起點，每間隔1 m采集1處，每個斷面共計5處，并計算每個斷面的平均值。在相同施工條件下，可以將該指標作為路面破碎化效果的依據。根據檢測數據，可以計算出案例項目的碎石化效果。若確保施工達到粒徑小于3 cm要求，則抽檢斷面的點位檢測平均值應不大于置信區間的上限值（即E0+a=3.15 cm），方可保證具有95%以上的置信水平。抽檢斷面點位檢測值及計算結果如表2所示（以K0+000～K1+000段試驗段為例）。

基層回彈模量數值。碎石化層的回彈模量是評估其強度和破碎質量的關鍵指標。該案例標段設計要求模量值≥400 MPa，推薦采用承載板法檢測。檢測時應注意停止加載的級數，以確保數據能夠準確測量破碎層的施工質量[5]。根據《公路路基路面現場測試規程》（JTG 3450—2019）中的技術指標要求，承載板法測量回彈變形超過1 mm即可停止加載，但規范并未對碎石層加載作具體規定。在實際案例檢測中，需結合實際情況靈活調整，在該案例中加載到16級后的檢測值基本不發生變化，故而案例項目檢測回彈模量只需加載到16級。根據檢測數據，可計算出案例項目的碎石化效果，要使得施工達到設計回彈模量400 MPa要求，抽檢的點位檢測值至少應大于置信區間下限值（即E0-a=395.287 MPa），方可保證具有95%以上的置信水平，抽檢點位檢測值及計算結果如表3所示（以K0+000～K1+000段抽檢點位為例）。

碎石化后結構層彎沉指標。碎石化層彎沉值的檢測雖未在設計規范或文件中進行明確要求，但可參考其他省份的地方標準。例如，陜西省《舊水泥混凝土路面共振碎石化技術規范》（DB 61/T 983—2015）中指出，碎石化層強度可通過FWD彎沉儀檢測彎沉量。雖然未對彎沉值設定具體標準，但若檢測數據的變異系數CV≤0.15，則認為該區段強度的均勻性符合要求。根據檢測數據，可以計算出案例項目路面瀝青的加鋪效果，施工后路面彎沉值變異系數為10.46%，CV值≤15%，該抽檢段指標合格，抽檢點位檢測值及計算結果如表4所示（以K0+000～K1+000段抽檢點位為例）。

因此，施工中應控制好共振破碎后粒料的尺寸大小，還需在路基頂面進行回彈模量強度的檢測，使得各項指標均在設計范圍要求內，還需確保抽檢點位檢測數據的均勻性符合標準。

6 效果跟蹤

在項目完工投入使用3年后，該文對案例項目的反射裂縫進行了統計調查，該項目反射裂縫率僅0.6條/km，較未構建檢測指標體系的施工工藝下降了85%，效果較為顯著。

7 結論與展望

為降低共振碎石化改造后路面形成反射裂縫的概率，以往的研究多聚焦于層間黏結效果以及疲勞壽命的影響因素。該文認為，防治反射裂縫的關鍵在于施工過程中嚴格控制碎石混凝土層的質量。在施工控制階段，采用量化指標對碎石化效果進行檢測，對檢測值與指標要求值進行實時的比對管理，可有效地作出反饋意見并對碎石化施工方案進行調整，提升路面改造效果，減少難以修復的反射裂縫的形成。通過對實際案例的研究，該文認為未來可從以下幾個方面作出進一步研究：

智能破碎裝備的研發，實現破碎粒徑的實時反饋控制，以實時統計破碎效果，減少破碎后因檢測不達標而帶來的返工。

新型防裂材料的應用。在質量控制體系完善的同時，對新材料進行研究，增強瀝青結構材料的抗裂、溫度敏感能力，進一步提高改造項目的防裂效果。

通過技術創新與精細化控制管理，舊路改造工程可實現“結構延壽”“節能減排”的雙重目標，推動公路養護向綠色可持續發展轉型。

參考文獻

[1]羅強，陳浩東.道路橋梁瀝青路面裂縫施工處理技術研究[J].運輸經理世界， 2023（17）：133-135.

[2]關維溢，呂瑞東，楊峻峰.舊水泥混凝土路面共振碎石化及瀝青加鋪技術應用[J].廣東公路交通， 2022（4）：1-6.

[3]張蘭峰，蔣英禮.以鄉村振興為背景的農村公路提質改造設計研究[J].山西建筑， 2023（19）：120-123.

[4]周文芳，周密，王穎.共振碎石化路面反射裂縫成因及檢測[J].交通世界， 2022（29）：121-123.

[5]咼潤華，劉思銓，劉煜.共振碎石化后瀝青加鋪層應力與疲勞斷裂分析[J].公路， 2023（5）：11-18.