淺論MHB碎石化施工技術及其應用

石常秋 孫欽州

摘要：闡述了MHB碎石化施工技術的概念、發展與應用現狀、特點、適用條件、施工工藝與流程、施工質量控制指標與方法。

關鍵詞: 水泥混凝土路面 碎石化 施工

中圖分類號：U416.216文獻標識碼： A

舊水泥混凝土碎石化技術是一種利用多錘頭水泥路面破碎機（MHB）將混凝土板破碎成較小粒徑形成高強粒料層施工技術。破碎后的高強粒料層可直接作為基層或墊層，是目前最行之有效、最為直接的解決反射裂縫的白改黑路面施工技術。

1 碎石化技術概述

1.1應用狀況

1998年,美國在85號州際公路的修復工程中首先采用了碎石化技術。

至2001年，美國完成項目400多個，使用里程1600公里。

我國2002年才從美國引入MHB（多錘頭破碎機）型路面破碎設備。截至2006年，已成功應用于500多公里各等級道路的改造，取道良好效果。

1.2 技術特點

⑴減少反射裂縫。

⑵形成內部嵌擠、緊密結合、高密度的基層（底基層）。

⑶就地再生，環保無污染。

⑷節約材料及運輸成本，降低工程費用。

⑸施工簡便，不必全封閉交通,

⑹改造周期短，綜合造價低。

2 MHB碎石化適用條件

2.1基本適用條件

⑴水泥砼路面錯臺、翻漿和角隅破壞等不小于總接縫長度的20%；

⑵開裂、斷板或下沉等需修補面積占總面積的20%～70%；

⑶基層及面層總厚度超過30cm；

⑷斷板率介于20%-45%之間。

2.2 不適宜用的情況

⑴改建中遇到的擋墻、橋涵等承載力不足路段；

⑵公路近旁有敏感建筑物或設備（安全距離小于5m）路段；

⑶受凈空限制的路段。

3 注意問題

⑴對于損壞嚴重的水泥混凝土路面，必須判斷其基層狀態。

⑵路面基層的破損程度是判斷是否可用碎石化工藝的重要標準。

⑶排水設施是碎石化的必需輔助工程。

4施工工藝

4.1 路面狀況調查

4.1.1 路面破損狀況調查

這是選擇修復方法的基本出發點。發現唧泥、斷裂、沉陷等病害，必須提前處理。

4.1.2路面結構強度評價

用于確定路面的剩余壽命。板底脫空調查可以發現軟弱地基，在碎石化前進行處理。基層頂面回彈模量的調查直接影響到碎石化的效果，只有CBR≥5的路段才可進行碎石化。

4.2 碎石化前處理

4.2.1 路面清理

清掃現場的路面上的松散材料，移除瀝青類修補材料，以免影響破碎效果。

4.2.2 排水設施

一般要求設置邊溝以保證使水能從碎石化區域排出。

4.2.3 特殊路段處理

對出現嚴重病害的軟弱路段進行以下修復處理：

⑴清除路面；

⑵開挖基層或路基至穩定層；

⑶采用與舊水泥混凝土路面相同的材料回填、振實、養生。

4.2.4 構造物標記和保護

⑴采空區上MHB碎石化前，應探明采空區的具體范圍、埋深等；

⑵埋深在0.5-1.0m的構造物和管線可以采取降低錘頭高度的方式輕度打裂；對于埋深不足0.5m的構造物和管線，應禁止破碎。

⑶路肩外5-10m范圍內存在建筑物的路段，應降低錘頭高度對路面進行輕度打裂；路肩外5m以內存在建筑物的路段，禁止破碎。

⑷施工前需測量上跨構造物的凈空。

4.2.5設置高程控制點：

選擇代表性的路段設高程控制點，監測高程的變化。

5 施工工藝流程

5.1 試驗區

主要用于設備參數調整，以達到規定的粒徑和強度要求。

表1MHB設備主要技術參數

設備參數 要求

錘重范圍（㎏） 700-1000

最大落錘高度（㎝） ≥150

最大破碎寬度（㎝） ≥375

工作速度（m/h） 50-120

選擇長度≮50m代表性路段的一個車道作為試驗段。可參照表2：

表2MHB設備控制的參數范圍

控制參數 舊水泥混凝土路面強度狀況

強度較高 強度一般 強度較低

水泥強度等級 32.5 42.5 32.5 42.5 32.5 42.5

落錘高度（m） 1.2 1.2 1.1 1.1 1.0 1.0

錘跡間距（㎝） 8-12 6-10 8-12 6-10 8-12 6-10

調整破碎參數，當破碎后的路表呈鱗片狀時，表明碎石化的效果能滿足要求，記錄此時采用的破碎參數。

5.2 試坑取樣

隨機選取2個獨立的位置開挖1㎡的試坑，在全深度范圍內檢查碎石化后的顆粒粒徑；記錄最終符合要求的MHB碎石化參數備。

5.3 破碎順序:

先破碎兩側車道，再破碎中部的行車道。與相鄰車道搭接部分，寬度≮15cm。

5.4 檢驗破碎效果

表3

厚度范圍 粒徑范圍

板塊頂面（㎝） ＜7.5

上部1/2厚度（㎝） ＜22.5

下部1/2厚度（㎝） ＜37.5

5.5壓實

碎石化后顆粒間形成緊密嵌擠結構。壓實的主要作用是將表面的扁平顆粒進一步破碎，同時穩固下層塊料，提供一個平整的表面。

5.6撒布透層油、壓實

乳化瀝青用量3.5-4.0kg/㎡。灑布后的回彈彎沉值為該層的控制彎沉值。

破碎后或灑透層油后均不宜開放交通，以免影響破碎層強度均勻性和透油層粘。

6 注意事項

6.1基層強度過高或面板厚度過大時，宜采用打裂等其他手段先進行預裂，預裂后的路段應重新做試驗段，確定碎石化的各個施工參數。

6.2破碎時宜從高處向低處破碎，避免攤鋪瀝青面層后影響排水；

6.3不得對破碎后路面進行修整以提高路面平整度或改善線形。對5 cm以上的低洼處應用密級配碎石粒料回填壓實后再進行全面壓實。

7質量控制

7.1一般過程

選擇長度≮100米的代表性路段作為試驗段，在其中安排不同的錘跡間距（2cm級差）的子區段，每段長度≮50米。

對不同的子區段粒徑進行檢測，選擇對應的設備控制參數指標。

檢測回彈模量，驗證是否滿足要求。如不滿足可增加落錘高度和減小錘跡間距，增加破碎程度，降低變異性，達到質量控制指標要求。

7.2 質量標準

7.2.1碎石化后的粒徑范圍

見表3。

7.2.2頂面的當量回彈模量

路面碎石化后的頂面當量回彈模量是檢驗MHB碎石化效果的重要參數。碎石化處理后的回彈模量平均值應控制在150～500MPa。此外，強度偏差也是確定施工質量的關鍵指標。

表4

變異系數 頂面當量回彈模量

低 Cv≤0.25

中 0.25＜Cv≤0.35

高 0.35＜Cv≤0.55

碎石化后沉降量受舊路路況影響較大，不宜作為碎石化技術控指標。

8 應用實例

G205蒙陰縣城東外環段改造工程（K791+800～K795+019.274）,路線全長3.219公里,路基寬39米,路面寬32米,人行道寬2×3.5米。中間主車道部分水泥混凝土路面板斷板、錯臺、沉陷等破壞現象嚴重。在2013年G205綜合整治過程中，經綜合考慮、多方論證，最終決定在改路段采用MHB碎石化技術進行路面的升級改造。該工程于2013年5月開工，至6月中旬完成表面瀝青混凝土鋪筑，通車至今，使用狀況良好，無典型早期破壞現象發生，路面平整，行車舒適。但是由于通車時間較短，截至目前尚不能充分說明該改造方案足夠成功，為此我們還專門成立了后續檢測小組，將對該路段進行持續的、不間斷的觀察和檢測。

9、結論

9.1驗證了MHB碎石化施工技術的適用范圍和適用條件；

9.2 較為系統的總結了MHB碎石化施工技術的施工工藝流程；

9.3 結合相關研究資料，驗證了之前提出的質量控制方法和質量控制標準的可用性。

參考資料

1、張玉宏水泥混凝土路面碎石化綜合技術研究[D] 南京，東南大學，2006

2、高昌童申家MHB碎石化施工技術研究[J]公路工程，2010年03期

3、王松根舊水泥混凝土路面碎石化技術應用指南[M]北京，人民交通出版社，2007

4、秦仁杰舊水泥混凝土路面狀況評價與處置方法應用研究[J]中南公路工程，2005（1）