論舊水泥混凝土路面共振碎石化施工技術

唐劍

摘要 共振碎石化技術利用共振設備破碎錘頭高頻低幅震動，共振破碎舊水泥路面混凝土面板，作為新路面基層，實現舊水泥路面材料的回收利用，減少環境污染，該施工技術具有施工便捷、施工周期短、施工質量佳、造價低、社會效益好等優點。基于此，文章針對舊水泥混凝土路面共振碎石化施工技術進行研究，結合工程實踐從其施工技術原理及適用范圍進行分析，提出相關施工工藝技術操作及質量控制要點，可為同類工程施工提供參考。

關鍵詞 公路大修;路面改造;舊水泥路面;共振碎石化技術;施工技術

中圖分類號 U416.2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）13-0139-03

0 引言

水泥混凝土路面是我國交通路網的重要構成形式，受長期車載、環境損害等多重因素作用，多數路面存在不同程度的破損、開裂、脫空等病害，面臨改造加鋪的技術需求[1]。傳統“白加黑”鋪筑工藝，雖然能夠短時間內消除路表開裂、破損病害，但難以根除反射裂縫。共振碎石化施工技術，可充分釋放舊水泥路面的層間應力，消除水泥路面板反射裂縫，工程效益顯著[2]。該文依托具體工程，對舊水泥混凝土路面共振碎石化施工技術展開研究，具有十分重要的意義。

1 工程概況

某高速公路是國家公路交通重點規劃建設的“五縱七橫”內的一段，是國家“九五”重點工程之一，主線全長168.848 km，其中第四合同段的舊水泥混凝土路面有1.3 km采用了共振碎石化施工技術，具體樁號為K1580+000～K1581+200，舊水泥路面采用共振碎石化施工技術的面積是31 850 m2。

2 共振碎石化施工技術適用范圍

該施工技術適用于各等級道路舊水泥混凝土路面的改造工程。按相應技術標準，調查、計算路面斷板率、平均錯臺量、路面狀況指數PCI、接縫傳荷能力四項評定指標參數，評價共振碎石化技術適用性，評定標準見表1。

3 工藝原理

共振碎石化技術利用共振原理，水泥路面板在持續高頻低幅沖擊下產生共振現象，使得混凝土面板整體均勻破碎，碎塊在沖擊震動作用下，相互嵌擠、嵌鎖形成穩定結構[3]。

共振碎石化技術利用共振原理破碎水泥路面板，水泥路面板碎裂均勻，碎塊粒徑分布規律，可從根源上消除反射裂縫，基本不會擾動路基、地下結構，且經破碎形成的碎石結構強度、剛度較高，可直接作為柔性基層結構。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程（見圖1）

4.2 操作要點

4.2.1 施工前的準備工作

（1）按照規范要求開展路況調查，調查道路沿線氣候條件、交通量、重載交通占比、技術狀況等信息，為改建道路改造方案設計、選定提供指導[4]。

（2）主要材料見表2;主要機械設備見表3。

（3）標記施工場地構造物，便于施工階段監測、保護;共振碎石化施工豎直向、水平向安全距離，見表4、表5。

（4）編制、完善施工組織計劃、施工方案、交通控制方案、環保控制方案等，為后續施工提供指導。

（5）設置排水系統，確保施工期間場地排水通暢。

4.2.2 選擇試振區、開挖檢查坑、選定共振機施工控制參數

（1）試振區選擇：試驗段技術狀況在全線具有代表性，確保試驗區確定的施工參數可指導全線工程施工;設置代表性路段長200 m。

（2）檢查坑：為保證工程效果，檢查坑宜設置在最不利工況部位;該工程試振區檢查坑布設于振區中央，數量為3個，規格為1.2 m×1.2 m×h（板厚）。

（3）施工控制參數：振幅1.2 cm;振動頻率：應急車道50 Hz，行車道、超車道48 Hz;振動設備行進速度：1.3 km/h。

4.2.3 共振破碎施工

（1）碎石化施工順序按“邊緣向中間、路拱高向低、路面低向高”順序進行，便于滲透進的水分排出[5]。

（2）單錘頭破碎寬度約0.2 m，單車道碎縫控制在15～18條。

（3）為消除既有水泥面板間接縫，共振碎石化施工階段，須確保碎石化板塊與相鄰板塊破碎搭接寬度不小于0.1 m，防止板間應力集中，遺漏質量隱患。

（4）為保證連續配筋混凝土路面破碎效果，施工前宜進行預裂處理;若工前不具備預裂條件，施工階段可適當調整碎裂施工參數，采取加大振動頻率、降低行進速度等方式，確保連續配筋混凝土路面達到設計碎裂效果[6]。

（5）共振碎石化施工，需全寬、全方位、全深度共振破碎舊混凝土路面板，不得依靠非共振設備進行輔助破碎。確保不形成由于施工方式不同造成的施工縫，避免日后反射裂縫的產生。

4.2.4 破碎層的清理

清除破碎層上原面層接縫、裂縫填料、尺寸大于10 cm碎塊;修剪凸出碎石層外露鋼筋，修剪至與碎石化層頂面齊平。

4.2.5 碎石化層的碾壓

碎石化層碾壓工序及碾壓施工操作要點如下：

（1）初壓、復壓采用單輪壓路機，初壓靜壓1遍，復壓強振碾壓1遍，弱振碾壓1遍;終壓膠輪壓路機靜壓1～2遍;壓路機行進速度控制在3 km/h以內。

（2）直線路段、未設置超高平曲線路段，按兩側向中心順序碾壓;設置超高平曲線路段，按中心向兩側順序碾壓[7]。

（3）為確保碎石化層碾壓強度，可在初壓、終壓前適當灑水，促進膠結料、骨料粘合板結。

（4）碾壓施工階段，嚴禁壓路機隨意掉頭、緊急制動;碾壓凸起、凹陷部位時，須先耙松、整平不平部位，再進行碾壓施工，確保碎石化層碾壓平整度符合施工要求。

4.2.6 碎石化層的保護

施工期間的交通車輛管控：1）嚴控施工車輛通行次數，嚴禁車輛隨意調頭、剎車;2）無關車輛嚴禁入場。

開放交通能夠加速碎石化層的板結和穩固，提高其早期強度，有利于防止瀝青面層的疲勞損傷;車輛的碾壓也能夠使軟弱基礎及早暴露，及早處治，在瀝青攤鋪之前將病害消滅于無形。

5 質量控制要點

5.1 碎石化層質量控制與驗收標準

（1）破碎粒徑：路面共振碎石化施工完畢，選擇合適位置開挖檢測試坑，試坑規格不宜小于50×50 cm，深度略大于路面板厚。碎石化成碎石粒徑要求見表6。

（2）破碎層表面破碎深度和裂縫檢測方法每段（100 m）檢測坑為2個，單坑規格為50×50 cm，坑深6.5～9.5 cm，使用卷尺量測破碎深度;破碎層碾壓施工前后，每100 m分別鉆芯取樣兩處，對比碾壓前后芯樣開裂均勻程度，評價碎石化層共振破碎施工質量，調整共振碎石設備共振頻率參數，確保正式施工階段舊水泥混凝土路面取得良好的共振破碎施工效果。

5.2 承載能力

共振碎石及灑水壓實后，按照設計、施工要求，均勻、足量噴灑透層油，待透層油達到穩定狀態，立即測定碎石層頂面回彈模量值，評價碎石化層抗壓性能;為確保數據能夠反映碎化層抗壓性能，測點數量要求不少于每千米3個[8]。對比路段各測點當量回彈模量與設計值、規范值偏差，若實測值小于規范值、設計值，須根據差值大小分析產生成因，采取調整施工參數或添加水泥、石灰等膠凝材料的方式，提升碎石化層抗壓性能，防止路面服役期間因路基承載力不足發生破壞[9]。（回彈模量不方便檢測時，可換算成回彈彎沉值來檢測）。碎石化層頂面彎沉值均勻性、綜合回彈模量作為指標，評價舊水泥混凝土路面碎石化效果，為加鋪層設計提供數據支撐。

6 效益分析

該高速公路大修舊混凝土路面處治方式一般為壓漿、換板處治;換板施工對破除路面的混凝土渣塊進行廢棄，產生了大量的建筑垃圾，且施工所需機械、人工過多，經濟效益、環境效益低下;為減少施工工期，人工、機械等資源浪費，該項目1.95 km的舊水泥路面采用了共振碎石化施工技術，舊水泥路面共振碎石化面積為45 896 m2，工程造價相比直接加鋪連續配筋復合式路面結構每平方可節約108.38元，合計節約497.4萬元，經濟效益顯著;同時，節約石料1.2萬t、土地3 335 m2，環境效益、社會效益顯著。舊水泥混凝土路面處治及加鋪綜合方案經濟比較見表7。

7 結論

該高速大修工程現已通車6年，路面運營情況良好，未見任何主要質量缺陷問題，滿足日常交通需求。其余舊水泥混凝土路面采用換板及壓漿補強處治，兩種工藝均直接加鋪同樣的瀝青結構層（20 cm厚）。采用換板及壓漿補強處治工藝的路段現在已銑刨返修800 m，多次進行了坑洞修補，原路面反射裂縫較多，而采用共振碎石化施工的段落路面狀況良好，有效控制了原路面的反射裂縫，降低了后期的維修養護費用。除此之外該技術還有如下優勢：

（1）共振碎石化技術將舊水泥混凝土路面破碎為相互嵌鎖的高強度碎石粒料層，并經碾壓、撒布透層后，可直接加鋪瀝青面層，省去水穩等結構層，加鋪厚度小，并充分利用原有路面的剩余結構強度，具有后期維護成本低、節約造價、低碳環保等優點。

（2）破碎后的碎石尺寸理想、均勻，不沖擊下部基礎，同時保證水穩下基層、路基、管線和設施的完好。

（3）與傳統加鋪連續配筋復合式路面結構相比，每平方米節約資金約100元，經濟效益較高;共振碎石化工藝實現了舊水泥路面板材料“零浪費”，節約了材料投入、堆料場地占用，環境、社會效益顯著;且施工效率高，破碎、碾壓后可直接加鋪瀝青路面，基本無養生周期，對沿線交通影響較小。

參考文獻

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