共振碎石化技術(shù)及旋噴樁在城市道路舊路改造中的應(yīng)用

韓雨旋

（航天建筑設(shè)計研究院有限公司西南分公司）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟水平的提高，城市道路建設(shè)中水泥混凝土路面使用日益減少，但早期建設(shè)的水泥混凝土路面常常由于超載、地下水等因素綜合作用，過早出現(xiàn)較為明顯的病害，急需進行大修或改建。經(jīng)實踐證明，對于周邊條件允許、路面損壞較輕路段，路面采用共振碎石化技術(shù)、路基較差區(qū)域采用旋噴樁進行路基加固能更加經(jīng)濟合理的進行城市道路水泥混凝土路面黑化改造。

1 項目概況

二環(huán)路道路全長約9 公里，現(xiàn)狀為雙向六車道，道路于2008 年建成通車，至改造時以通行10 年，道路兩側(cè)存在較多的商鋪與居住小區(qū)，道路樁號K0+860～K1+980 段相對較少，具有路面抬升的條件，有利于實施共振碎石化，并對共振碎石化后軟弱區(qū)域采用旋噴樁進行路基加固。

根據(jù)現(xiàn)場路面調(diào)查[2]，道路原為水泥混凝土路面，路面組成為22cm 厚C30 水泥混凝土面層+25cm 厚二灰砂礫基層+25cm 厚級配碎石墊層組成，現(xiàn)已采用瀝青混凝土面層罩面，加鋪厚度約6cm，反射裂縫十分嚴(yán)重，瀝青混凝土加鋪層存在較多裂縫、坑洞、沉陷等病害。

2 現(xiàn)狀路面調(diào)查

2.1 路面損壞狀況調(diào)查

路面破碎狀況評價結(jié)果

道路左幅平均彎沉27.4（0.01mm），右幅平均彎沉47.3（0.01mm）。

2.2 接縫傳荷能力調(diào)查

接縫傳荷能力根據(jù)接縫傳荷系數(shù)確定，接縫傳荷系數(shù)=未受荷彎沉平均值/受荷彎沉平均值*100%。檢測及調(diào)查結(jié)果來看：K0+860～K1+980 段傳荷系數(shù)為差等，路面接縫傳荷能力總體為次，已經(jīng)嚴(yán)重影響了道路的行車舒適性。

2.3 路面結(jié)構(gòu)層厚度檢測

對檢測各路段的原路面，隨機選取位置并鉆芯取樣測量原面層厚度平均值和標(biāo)準(zhǔn)值。原路面層厚度平均值和標(biāo)準(zhǔn)值見表，水泥穩(wěn)定碎石基層厚度平均值和代表值見表。

原水泥混凝土面層厚度平均值和代表值

原二灰砂礫基層厚度平均值和代表值

2.4 彎拉強度檢測

對鉆取得芯樣進行了劈裂試驗，經(jīng)計算，該路面面板彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值和彎拉彈性模量計算結(jié)果見表。

2.5 調(diào)查結(jié)論及建議

根據(jù)城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計規(guī)范[1]，結(jié)合該道路工程的路面實體質(zhì)量和外觀質(zhì)量檢測結(jié)果，評價該工程路面質(zhì)量較差，不能滿足使用要求，建議對其進行改造和大修，采用碎石化改造、挖出重建方式進行改造，以改善路面狀況和行車條件。

K0+860～K1+980 段周邊建筑物較少，推薦采用碎石化方式進行改造。

3 共振碎石化簡介

共振碎石化[4][5]是通過共振原理，使舊水泥混凝土路面與破碎機械產(chǎn)生共振現(xiàn)象，將舊水泥混凝土路面破碎成上層相互嵌擠，下層相互嵌鎖的水泥混凝土碎石粒料層。破碎后的碎石形狀相鄰互補、粒徑較小，形成相互嵌擠的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，解決了原水泥混凝土路面板在裂縫、接縫處的水平及豎向位移，消除了原有板塊裂縫向上反射的應(yīng)力，該層的強度和剛度高于級配碎石，同時對舊路面地基的影響也較小，是解決水泥混凝土路面加鋪容易出現(xiàn)反射裂縫問題的有效手段。

4 共振碎石化路面設(shè)計

4.1 共振碎石頂面回彈模量預(yù)估

頂面當(dāng)量回彈模量預(yù)估平均值t:200Mpa；

可靠度系數(shù)Rr:1.23；

頂面當(dāng)量回彈模量預(yù)估代表值t:162.6Mpa；

試驗過程：根據(jù)工程經(jīng)驗，共振碎石碾壓后回彈模量會適當(dāng)提高，預(yù)估計算所得瀝青碎石ATB-25 厚17cm，施工時應(yīng)按8cm、9cm 分層施工，碾壓合格后進行檢測，檢測相關(guān)數(shù)據(jù)作為優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)的依據(jù)。據(jù)試驗檢測資料，計算回彈模量為260Mpa，計算瀝青碎石ATB-25 厚度10cm，由于已實施瀝青碎石ATB-25 厚8cm，調(diào)整下面層瀝青混凝土AC-20C 厚度為8cm。

4.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)合相鄰段道路結(jié)構(gòu)組合，并根據(jù)本地的材料來源情況及現(xiàn)場具體情況，采用多層彈性體理論編制的專用程序進行結(jié)構(gòu)厚度計算。

5 彎沉檢測及分析

共振碎石化完成后應(yīng)進行破碎層清理、破碎層碾壓、同步碎石封層施工、彎沉檢測等，受臨時通車影響，本路段軟弱區(qū)域處理根據(jù)中面層彎沉檢測結(jié)果進行。

根據(jù)中面層完成檢測報告，軟弱區(qū)域彎沉值集中在50-70（0.01mm）,主要集中在K0+900～K1+020 右1、右2 車道。考慮瀝青中面層已經(jīng)完成，路基加固方案綜合分析了非開挖的深層注漿、旋噴樁兩種方式，在初步驗證原級賠碎石墊層可作為旋噴樁褥墊層的前提下，對于彎沉檢測不合格軟弱區(qū)域設(shè)計中采用旋噴樁進行路基加固。

6 旋噴樁路基加固

6.1 旋噴樁工藝

旋噴樁[3]路基處理屬于復(fù)合地基的一種，適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、黏性土（流塑、軟塑和可塑）、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基，常用施工方法有單管法、雙管法和三管法。根據(jù)本項目試驗，旋噴樁在于路基處理方面其優(yōu)點主要有路面開孔小、處理深度靈活、施工質(zhì)量易于保證等。

6.2 地質(zhì)條件

根據(jù)地勘報告顯示，道路樁號K0+900～K1+020 右1、右2 車道地質(zhì)情況為：原路面上部為“22cm 原C30 水泥砼+25cm 原二灰穩(wěn)定砂礫石+25cm 厚級配碎石墊層”。路基沿線地層主要為1-3)素填土②(Q4ml)厚1.5-2.0m、2)可塑狀粉質(zhì)黏土(Q4dl+el)厚1-1.2m，3)硬塑狀粉質(zhì)黏土(Q4dl+el)厚4-6m 其中1-3)素填土②(Q4ml)主要為粘性土、泥巖和砂巖巖塊、巖屑回填形成。

6.3 旋噴樁加固方案

1）旋噴樁樁徑500mm，梅花形布置，樁間距1.2m。

2）每米水泥用量120-150kg，樁體28 天無側(cè)限抗壓強度不小于3.5Mpa。

3）旋噴樁加固深度以穿過素填土、可塑狀粉質(zhì)黏土，進入硬塑狀粉質(zhì)黏土1.5m 為準(zhǔn)，樁頂位于級賠碎石墊層下底面。

4）旋噴樁注漿應(yīng)根據(jù)初步方案試驗調(diào)整確定，初步方案為：注漿壓力24Mpa 以上，提升速度18-20cm/min，旋轉(zhuǎn)速度20-25r/min，噴嘴1φ2.3mm，漿液配方為水泥漿液，水灰比1:1，比重1.48-1.51，水泥強度等級為P.0 32.5以上。

6.4 路基加固情況

旋噴樁養(yǎng)護期結(jié)束后，通過對路面彎沉進行檢測，全部達到合格標(biāo)準(zhǔn)。

7 結(jié)束語

1）城市道路周邊環(huán)境相對公路較為復(fù)雜，通過詳細(xì)的現(xiàn)場調(diào)查，合理選擇適宜路段并充分協(xié)調(diào)規(guī)劃，采用共振碎石化技術(shù)能有效地降低工程投資。

2）共振碎石化實施前即使已經(jīng)進行了詳細(xì)的路面調(diào)查，在適宜路段實施后也可能由于其他因素造成軟弱路段，設(shè)計前應(yīng)充分考慮路基加固方案及其適用性。

3）通過對旋噴樁在路基加固上的實際應(yīng)用，初步驗證旋噴樁在舊路改造非開挖情況下的適用性，并得到良好的效果。