舊混凝土路面改造共振碎石化技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益分析

■林建明

（漳州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)城市建設(shè)服務(wù)中心，漳州 363007）

隨著舊混凝土路面服役時(shí)間增長，加之路面車流荷載的逐年劇增，早期修筑的大量公路工程均出現(xiàn)了路面損壞的情況。 為改善舊水泥混凝土路面行車性能，延長道路服役年限，需對路面損壞路段進(jìn)行病害治理和路面改造[1]。 目前，針對病害集中的舊混凝土路面，多采用多錘頭碎石化技術(shù)，對面層面板結(jié)構(gòu)進(jìn)行碎石化處理。 但由于多錘頭碎石化技術(shù)施工復(fù)雜、噪音和粉塵污染嚴(yán)重，越來越難以滿足當(dāng)前社會(huì)對道路工程綠色化、 環(huán)保化的施工要求。而共振碎石化技術(shù)不僅破碎效果優(yōu)良，更具有施工簡單、工期短、噪聲小、綠色環(huán)保等特點(diǎn)[2]。 基于此，本研究結(jié)合某舊水泥混凝土路面改造工程，就共振碎石化技術(shù)設(shè)備參數(shù)、施工工藝注意事項(xiàng)、應(yīng)用效果以及經(jīng)濟(jì)效益等內(nèi)容展開研究。

1 工程概況

國道G324 線某互通連接線拓寬改造公路工程，因原公路服役年限較長，交通荷載較大，其中部分路段路面破損嚴(yán)重，路線全長483.793 m，擬定采用“白改黑”方案進(jìn)行維修改造。 新路面按二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)速度為40 km/h，路基標(biāo)準(zhǔn)寬度采用32 m，為雙向六車道。為響應(yīng)當(dāng)?shù)卣h(huán)保號(hào)召，同時(shí)為驗(yàn)證和研究共振碎石化技術(shù)施工效果， 擬全段采用碎石化處理，路段處理面積為15482 m2。

2 共振碎石化施工技術(shù)流程

2.1 施工前的準(zhǔn)備工作

（1）施工前，對待改造路段工況進(jìn)行詳細(xì)道路狀況的調(diào)查，為合理制定施工方案和后期順利施工提供依據(jù)；（2）為避免碎石化施工過度擾動(dòng)改造路面構(gòu)造物，影響改造路面質(zhì)量或使用性能，應(yīng)明確標(biāo)識(shí)改造路段沿線構(gòu)造物；遇到有實(shí)在不能振的構(gòu)造物，采取迂回跳過的方式躲開；（3）為保證施工質(zhì)量，施工前應(yīng)制定合理的施工方案；為保障施工期間的公路通行，應(yīng)制定合理的交通管控方案；同時(shí)，為達(dá)到相應(yīng)環(huán)保要求，應(yīng)做好揚(yáng)塵控制。

2.2 共振破碎機(jī)施工控制參數(shù)確定

（1）為保證碎石化施工效果，應(yīng)在試振區(qū)開展試振施工， 以確定更加合理的共振破碎機(jī)施工參數(shù)，優(yōu)化施工方案[3]；（2）試振區(qū)應(yīng)選擇能夠代表改造路段工況的典型路段， 長度應(yīng)合理控制在100～200 m；（3）為更加準(zhǔn)確地確定施工參數(shù)，應(yīng)在試振區(qū)的中央部位，設(shè)置1～3 個(gè)檢查坑；（4）試振施工完畢后，可從試驗(yàn)坑處，檢查碎石化施工效果；若連續(xù)2 處試驗(yàn)坑處碎石化效果均不滿足設(shè)計(jì)要求， 則應(yīng)根據(jù)碎石化效果調(diào)整施工參數(shù)，并重新選擇試振區(qū)試振，直至碎石化施工效果滿足設(shè)計(jì)要求，確定施工控制參數(shù)。

2.3 共振破碎施工

（1）碎石化施工通常從外側(cè)車道邊緣或水泥板縱縫處開始施工；為消除相鄰板塊接縫，共振施工寬度應(yīng)略寬于作業(yè)板塊，與相鄰板塊振動(dòng)搭接寬度不小于10 cm；（2）對板塊強(qiáng)度較大或厚度較大的路段，應(yīng)結(jié)合其他路段或試振區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，合理增加振動(dòng)頻率、激振力，降低行進(jìn)速度等施工參數(shù)；（3）對沿線構(gòu)造物及標(biāo)定的敏感建筑物，應(yīng)采取一定的保護(hù)措施，并實(shí)時(shí)觀測記錄施工影響；若觀測到出現(xiàn)開裂、位移等問題，應(yīng)立即停止振動(dòng)施工，并派相關(guān)技術(shù)人員調(diào)查產(chǎn)生成因，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果，采取有效的保護(hù)措施；（4）為方便后續(xù)施工，保證路面改造質(zhì)量，應(yīng)全方位、全深度進(jìn)行共振破碎，嚴(yán)禁留邊、留角[4]。

2.4 碎石化層的碾壓

碎石化層碾壓施作，分初壓、復(fù)壓、終壓共3 個(gè)階段。 （1）直線路段以及不設(shè)超高的平曲路段，碾壓施工應(yīng)遵循從兩側(cè)向中心的順序施工；設(shè)超高的平曲路段，應(yīng)遵循從內(nèi)側(cè)向外側(cè)的施工原則[5]；（2）為保證壓實(shí)效果，振動(dòng)壓路機(jī)碾壓時(shí)，壓縫搭接寬度應(yīng)保持在100～200 mm；輪胎壓路機(jī)碾壓時(shí)，壓縫搭接寬度宜保持在1/3～1/2 的碾壓輪寬度；（3）對邊緣、加寬處等部位碾壓施作時(shí)，若大型設(shè)備難以有效碾壓覆蓋， 應(yīng)選擇自重1～2 t 的小型振動(dòng)壓路機(jī)補(bǔ)充碾壓；（4） 為加強(qiáng)碾壓效果， 宜在初壓和終壓前灑水，以促進(jìn)石粉與骨料之間的黏合板結(jié)。

2.5 碎石化層的保護(hù)

（1）碎石化施工期間的交通管控：施工車輛之外的車輛，嚴(yán)禁通行；嚴(yán)控施工車輛通行次數(shù)，且嚴(yán)禁隨意剎車和掉頭；（2）雨水的防治：碎石化施作完畢后，應(yīng)及時(shí)組織碾壓施工，防止碎石層被雨水浸泡；汛期或多雨地區(qū)施工場地，應(yīng)設(shè)置完善的排水設(shè)施，保證降水流通順暢，碎石化層無積水；（3）碎石化層的交通開放：如果出現(xiàn)交通壓力大或基礎(chǔ)較差，確實(shí)需要通行車輛的情況，可在破碎碾壓后及時(shí)噴灑瀝青透層油（2～3 kg/m2）后開放交通。

2.6 特殊路段處理

（1）軟弱土、含水量過大等特殊或不良地質(zhì)路段，應(yīng)根據(jù)路基工況，合理調(diào)整振激力、振幅等施工參數(shù)；（2）對于出現(xiàn)嚴(yán)重病害的路面，如已經(jīng)翻漿或明顯沉陷，可直接破除損壞的水泥混凝土板，挖除軟弱的基層，如有必要應(yīng)更換填路基，直至符合設(shè)計(jì)要求；（3）共振碎石化經(jīng)過碾壓后，應(yīng)根據(jù)作業(yè)面下陷深度，合理確定回填施工方案：若下陷深度不超過15 cm，對下陷區(qū)域，可合理選擇級(jí)配碎石或?yàn)r青碎石回填；下陷超過15 cm 區(qū)域，為避免路面交付后沉降過大，引發(fā)裂縫等病害，應(yīng)挖除碎石化層，并用C15 以上早強(qiáng)水泥砼補(bǔ)強(qiáng)， 若挖除碎石化層后，發(fā)生路基軟化等問題，可將挖除的碎石化層材料作為填料，替換軟化路基，再按照上述措施補(bǔ)強(qiáng)、回填；（4）共振碎石化之后，小的脫空會(huì)在車輛的碾壓下自然擠密，大的脫空會(huì)形成塌陷。 若產(chǎn)生針對脫空處的凹陷，可參照上述局部下陷的處理方法。

3 共振碎石化施工質(zhì)量檢測

本工程碎石化施工設(shè)備為GZL-600 型全浮動(dòng)式共振碎石機(jī)，施工控制參數(shù)如表1 所示，施工現(xiàn)場效果如圖1、2 所示。 經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)收質(zhì)量檢測碎石化處理后水泥混凝土路面當(dāng)量回彈模量、回彈彎沉以及粒徑分布均符合要求。

表1 共振碎石化施工控制參數(shù)

圖1 共振碎石化施工現(xiàn)場破碎效果

圖2 共振碎石化施工現(xiàn)場碾壓效果

4 共振碎石化施工經(jīng)濟(jì)效益分析

本文依托工程主線舊水泥混凝土路面大修改造設(shè)計(jì)采用了2 種改造方案：方案一為“連續(xù)配筋混凝土+瀝青面層”，方案二為“舊水泥混凝土路面共振碎石化+瀝青路面”。本項(xiàng)目493 m 的舊水泥路面采用了共振碎石化施工技術(shù)，舊水泥路面共振碎石化面積為15482 m2，工程造價(jià)相比直接加鋪連續(xù)配筋復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)每平方可節(jié)約108.38 元（表2），建設(shè)成本降幅達(dá)31%，合計(jì)節(jié)約167.8 萬元，節(jié)約用于堆放的土地約1186.67 m2， 同時(shí)減少新開采礦石0.45 萬t，減少了水土流失、環(huán)境空氣與水土污染，社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益顯著。

表2 舊水泥混凝土路面處治及加鋪綜合方案成本比較

5 結(jié)論

本文結(jié)合某重載交通路段改造公路工程施工實(shí)踐， 研究了共振碎石化技術(shù)要點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)性，結(jié)論如下：（1）碎石化施工前，應(yīng)根據(jù)路段工況，合理確定共振破碎機(jī)施工控制參數(shù)；施工期間和施工完畢后，應(yīng)做好雨水防治和交通管控工作，并及時(shí)組織碾壓施工；（2）針對特殊或軟弱土等不良路段，應(yīng)根據(jù)工況，合理調(diào)整施工參數(shù)，并做好下陷區(qū)域回填處理；（3）舊混凝土路面改造共振碎石化技術(shù)施工經(jīng)濟(jì)效益顯著，整體改造成本降低31%，且原路面材料重新利用率高， 顯著減少了新材料的投入，環(huán)保效益顯著。