水泥混凝土路面斷板碎石化改造技術探討

鄧 超

(廣西壯族自治區合浦公路管理局，廣西 北海 536000)

0 引言

現代水泥混凝土道路改造中，碎石化技術憑借著工藝簡單、節能環保等諸多優點得到了廣泛應用，其主要是通過對原有路面進行均勻沖擊、破碎、壓實后，為加鋪瀝青混凝土路面提供堅實、安全的基礎。水泥混凝土路面碎石化改造，可有效解決加鋪層反射裂縫問題，此技術經濟、實用、高效，具有推廣應用價值。

1 水泥混凝土路面碎石化技術

1.1 技術原理

目前，國內常用的破碎改建舊混凝土路面技術主要有三種，分別是打(斷)裂壓穩、沖擊碾壓、碎石化。現場碎石化處理技術的出現比前兩種技術晚，其原理主要是利用破碎設備對原有混凝土路面進行均勻沖擊、破碎、壓實，獲得“高強粒料基層”，切實將溫度、濕度變化和荷載作用下的位移值降到瀝青面層允許范圍內，徹底解決反射裂縫。

舊水泥混凝土路面經過碎石化破碎后，不同深度板塊顆粒粒徑是不同的，上部較小、下部較大，破碎后形成的裂紋不會豎向貫穿，形成裂而不碎的嵌鎖效果，由此為加鋪瀝青路面提供了一個柔性基層結構，切實避免了舊混凝土板塊邊角沉降、裂縫對面層的應力影響，可在一定程度上改善路面性能指標。

1.2 技術類型

碎石化的設備主要分為兩種：(1)多頭沖擊式破碎機，Multiple-Head Breaker簡稱MHB，主要分為12個、16個重錘兩種，通過控制重錘落錘高度，實現對混凝土路面的沖擊破碎；(2)單頭共振式破碎機，Resonant Pavement Breaker簡稱RPB，通過控制錘頭振動頻率，使其與水泥面板固有頻率相接近，借助共振獲得較好的擊碎效果。

圖1 兩種破碎方式效果比較圖

如圖1所示即為兩種破碎方式效果比較圖。與多錘頭破碎機相比，共振破碎可獲得更加均勻的碎石，具體需根據道路改造實際情況合理選擇破碎設備。在進行道路碎石化施工時，要注意合理設置排水系統，在路面邊緣、路肩下設300～500 mm碎石排水溝，切實保證路基材料干燥，為路面加鋪奠定堅實的基礎。

2 水泥混凝土路面碎石化改造技術的適用范圍

2.1 適用范圍

確定碎石化適宜條件是合理使用這種方法的前提，一般而言，水泥混凝土路面出現下列情況時可以考慮使用水泥混凝土路面碎石化改造技術：

(1)舊水泥混凝土路面施工縫位置，存在大量不規則反射裂逢；

(2)大部分接縫存在路面錯臺、路基翻漿、角隅處斷裂等病害；

(3)>1/4水泥混凝土板存在裂縫；

(4)>1/5水泥混凝土路面出現縱向裂縫病害，縫寬>10 cm；

(5)路面結構層病害外修面積>10%；

(6)現有路面病害修補1/5或己有病害>1/5；

(7)現有路面已發生凍脹開裂或堿集料反應病害，需改建維修；

(8)經技術經濟比較，碎石化方法在投資方面更加節省。

2.2 不適用范圍

若是出現下列情況，不宜采用碎石化改造技術：

(1)舊水泥路面改造中，存在擋墻、橋梁、涵洞承載力無法滿足再生設備施工要求的情況；

(2)舊水泥道路附近存在敏感建筑物或設備(安全距離<5 m)，無法滿足再生設備施工要求；

(3)路面以上存在凈空限制情況，不允許加鋪路面。

3 實例探析

3.1 工程概況

本項目路線位于G325線廣州至南寧二級公路合浦縣境內，分為三段：第一段山口至白沙段樁號為K561+600～K567+000；第二段白沙至公館段樁號為K568+770～K574+500；第三段公館至閘口樁號為K583+710～K589+580。路面大修工程總里程17.00 km，全路段設計行車速度60 km/h，路基寬10 m，行車道路面K561+600～K561+900段寬7.5 m，其他路段寬9 m，雙向兩車道。

G325線廣州至南寧二級公路合浦段是廣東通往廣西沿海的交通要道，也是廣西公路網中重要的運輸動脈。由于廣西的經濟開發建設，經此路段的運輸重車日益增多，且多為超重車輛，導致路面出現了各種病害，給公路的正常運營管理和安全帶來了影響，同時也給路面日常養護工作帶來了巨大的壓力。根據廣西壯族自治區公路管理局的工作安排，擬對該路段路面開展大修。

3.2 原有路面病害調查

3.2.1 路面病害情況

此路段是在1990年改建的，鋪筑的路面結構為20 cm天然砂礫土墊層+20 cm石灰穩定土基層+3 cm瀝青碎石面層。2010年在舊路面的基礎上加鋪厚20 cm水泥穩定碎石層+1 cm瀝青封層+26 cm水泥路面面層。由于近幾年來，該路段過往交通量增長極快，且交通量中以超重車居多，導致路面出現了唧泥、錯臺、沉陷、翻漿、破碎板、板角斷裂等病害。根據《公路技術狀況評定標準》規定計算，路面使用性能指數(PQI)為71.66。

3.2.2 路面病害原因

本項目主要的病害是水泥混凝土面板出現唧泥、錯臺、沉陷、翻漿、破碎板、板角斷裂等。此類病害產生原因為混凝土板、基層、路基缺陷，一方面是設計、施工質量問題所致，另一方面則是行車和各自然因素作用所致，以水和超重荷載為主。

(1)大量水滲入路面結構，一方面向路基滲透，導致道路承載力下降；另一方面積滯在基層頂面，在行車荷載下形成高壓水流，對基層頂面材料進行沖刷，引發路面唧泥、錯臺乃至于脫空、板塊斷裂等問題。

(2)路段內超載車輛在當日交通量中占比達到1/4～1/3，單軸雙輪車輛額定軸載為100 kN，實際總載重200～350 kN，雙軸雙輪車輛額定軸載為180 kN，實際總軸載280～600 kN，三軸雙輪車輛額定軸載為220 kN，實際軸載500～900 kN。超載現象十分嚴重，導致混凝土板塊疲勞，形成水泥板斷裂、破碎，使用年限大大的縮短。

(3)養護灌縫不及時，路面縮縫、脹縫、施工縫材料老化松脫，如果不及時更新填縫料，以致于路面水滲入，沖刷基層，軟化路基，進而產生板底脫空，導致邊角損壞，混凝土板開裂，若仍不及時進行修補，任憑病害發展，小病害不修，愈演愈烈，直至不可收拾。

3.3 路面大修方案

本項目為水泥路面大修，鑒于路段內破碎板較多，錯臺量較高，結合以往項目的成功經驗和經方案比較，鑒于碎石化+瀝青混凝土路面對舊路面病害處理較好，變形協調性強，對路基不均勻沉降比較適應，平整度好，行車舒適、抗滑性好，施工養護維修方便，結構排水較好、施工對交通影響小、工程造價低，擬采用路面大修方案：碎石化舊混凝土路面或病害處治后舊路面+級配碎石基層+熱瀝青封層+瀝青混凝土面層。

K564+100～K564+500段為石場及重車出入路口，K568+770～K570+200路段為白沙過境路段，這兩段路采用的路面大修方案是：碎石化舊混凝土路面或病害處理+20 cm水泥穩定碎石基層+1.0 cm瀝青封油層+26 cm水泥混凝上面層。

K561+900～K562+200(水東村)、K570+200～K570+500(五里牌村)、K585+500～K586+200、K589+400～K589+580(水泥廠、蛇地村路段)沿線不抬高路面，采用的路面大修方案為：挖舊混凝土路面47 cm+20 cm貧混凝土+1 cm熱瀝青封層+26 cm水泥混凝土面層+1 cm熱瀝青封層+7 cm瀝青混凝土。

3.4 舊混凝土路面碎石化施工要點

本項目舊水泥混凝土路面采用碎石化技術，碎石化主要設備為MHB(Multiple Head Breaker)多錘頭破碎機和Z型壓路機，具體施工要點如下：

3.4.1 構造物調查與保護

碎石化施工存在沖擊波，為防止其對周邊構筑物產生威脅，必須做好相關調查與標記工作，記錄好結構物平面位置、走向埋深等。碎石化施工要求如表1所示：

表1 不同埋深/距離構造物碎石化施工要求表

3.4.2 橫向排水盲溝設置

在進行碎石化施工前，需設置好橫向排水盲溝。具體設置區域為：凹形豎曲線、現有混凝土板塊明顯唧泥、平曲線超高段低邊、其他存在排水問題的路段；每段舊路完成碎石化施工后，做好臨時防水，防止雨水侵入。

3.4.3 現有瀝青修補材料移除

為保證碎石化施工質量，需將混凝土板塊上瀝青表面修補材料全部移除。

3.4.4 交通管制與分流

碎石化施工前，制定交通管制與分流方案，滿足通車、施工要求。

3.4.5 碎石化施工

在開展大面積碎石化施工時，若是單幅路面長度破碎>1 km時，在破碎粒徑突變處需采取挖試坑抽檢的方法，對粒徑進行驗證，若是與要求不符則需開展合理調整。

碎石化施工后表面凹處≤10 cm×10 cm，壓實前以密級配碎石回填；若>10 cm×10 cm，以3%水泥穩定碎石回填。碎石化前后的水泥路面裂縫可回填石屑以增加密實度及強度。

舊路碎石化后應檢測回彈彎沉，以驗證碎石化后舊路頂面當量回彈模量是否達到設計要求。

3.5 舊混凝土路面碎石化施工質量監控與檢驗

3.5.1 試驗段與正式施工監控

在進行舊混凝土路面碎石化施工前，需開展試驗段的施工，通過試驗路段破碎試驗，全面掌握破碎后粒徑分布、強度、均勻度的情況，以此為參考確定正式施工時破碎設備的控制參數；在進行正式施工時，需做好監控工作，全面掌握混凝土板表面破碎狀況，若是某施工路段表面粒徑出現顯著變化，必須做好開挖試坑檢查，若是與要求不符，必須對設備控制參數進行合理調整，直至滿足要求。

3.5.2 碎石化層的質量檢驗評定

碎石化層的質量檢驗評定標準應符合表2規定。

3.5.3 路面彎沉值檢測

完成舊水泥路面破碎、碾壓密實后，檢測路面彎沉值。根據測出的彎沉情況，計算補強厚度，根據計算在舊路面上采用不同形式的加鋪結構層。

表2 水泥混凝土路面碎石化后作底基層時的檢查驗收標準表

4 結語

我國面臨大量水泥混凝土路面病害問題(如：局部破損、早期接縫破壞、斷板、斷角等)，如何開展高效、高質量的維修改建，保證其交通功能，提高路面的服務水平已經成為當務之急。碎石化技術是水泥混凝土改造工程中的常用技術，在工程項目中需根據實際情況合理選擇破碎設備，做好構造物調查與標記、交通管制、排水設施設置等諸多工作，切實保證碎石化層質量滿足要求，為后續施工作業奠定堅實基礎。