既有水泥混凝土路面共振碎石化施工工藝研究

鄭華川

（海南路橋工程有限公司,海南 三亞 572000）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)道路交通運(yùn)輸迅速發(fā)展，隨著各類公路投入使用時(shí)間的推移，汽車載重量和公路交通量不斷提升，交通負(fù)荷日趨增加，部分水泥混凝土路面陸續(xù)出現(xiàn)裂縫、坑洞、變形、翹曲、斷板等病害，需要升級(jí)為瀝青混凝土路面，從而提升行車安全性、舒適性及環(huán)保性，這類改建工程簡(jiǎn)稱“白改黑”。在初期，“白改黑”往往是直接把瀝青層加鋪在既有水泥混凝土路面上，這種方式極易產(chǎn)生反射裂縫，嚴(yán)重影響新鋪瀝青混凝土路面的使用壽命。而既有水泥混凝土路面共振碎石化施工工藝是通過(guò)共振原理，使舊水泥混凝土路面與破碎機(jī)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[1]。破碎后的碎石形狀相鄰互補(bǔ)、粒徑較小，可形成相互嵌擠的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。因此，共振碎石化施工工藝則是一項(xiàng)更加科學(xué)先進(jìn)的改造技術(shù)，可以有效防止反射裂縫，且施工過(guò)程更加節(jié)約成本，環(huán)保高效。

1 工程概況

國(guó)道G361陵水至大本段（原S305陵水至大本段）改建工程第一合同段，起點(diǎn)位于陵水縣與G223海榆東線平交處K0+000，經(jīng)提蒙鄉(xiāng)、本號(hào)鎮(zhèn)、祖光鎮(zhèn)、終點(diǎn)樁號(hào)K30+400處進(jìn)入保亭縣境內(nèi)，全長(zhǎng)30.4 km，路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為12 m，雙向兩車道。目前國(guó)道G361陵水至大本段改建工程全線已經(jīng)通車運(yùn)行6年多，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2 現(xiàn)場(chǎng)勘查

首先對(duì)原有道路情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，檢測(cè)路基強(qiáng)度，并對(duì)原水泥混凝土路面的裂縫、坑洞、變形、翹曲、斷板等病害情況及路面強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，確定“白改黑”的施工范圍，并針對(duì)需要補(bǔ)強(qiáng)的部位進(jìn)行換填處置。同時(shí)，還要對(duì)施工范圍周邊的建筑物、構(gòu)造物、地下附屬設(shè)施以及地下管線等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，確保與施工范圍保持一定安全距離，否則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的防護(hù)措施。共振碎石化施工豎直安全距離見(jiàn)表1，施工水平安全距離見(jiàn)表2。

表1 共振碎石化施工豎直安全距離

表2 共振碎石化施工水平安全距離

3 深化設(shè)計(jì)

3.1 優(yōu)化排水系統(tǒng)

對(duì)施工范圍內(nèi)原有的排水情況及排水系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，如路表存在積水應(yīng)及時(shí)疏通引流排除，并結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蚣敖邓闆r，修復(fù)或者增設(shè)排水設(shè)施，可在原水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)以下60 mm處每隔10 m設(shè)置一道橫向排水溝。

3.2 設(shè)置應(yīng)力釋放渠

現(xiàn)場(chǎng)施工前，在非碎石化路段和碎石化路段的連接處應(yīng)切割分開(kāi)，設(shè)置應(yīng)力釋放渠，以免共振損壞非碎石化路段。

3.3 設(shè)置隔震溝

現(xiàn)場(chǎng)施工前，在沿線建筑物和施工路段的中間要設(shè)置隔震溝，一般沿路基外側(cè)設(shè)置，深度至少0.8 m、寬度至少0.1 m，以免共振損壞沿線建筑物。

4 機(jī)械選型

機(jī)械選型見(jiàn)表3。

表3 主要機(jī)械設(shè)備表

5 試驗(yàn)段施工

5.1 選取試驗(yàn)段

在正式施工前，應(yīng)選取長(zhǎng)度為100 m的具有代表性的路段進(jìn)行試破碎，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)機(jī)械參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，根據(jù)試驗(yàn)情況采取相應(yīng)的施工組織措施，確保滿足路面強(qiáng)度要求，并保存試驗(yàn)段碎石化層照片以便工程質(zhì)量對(duì)比驗(yàn)收。共振碎石化施工參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 共振碎石化施工參數(shù)

5.2 試坑

為確保破碎尺寸大小滿足要求，應(yīng)在試驗(yàn)段內(nèi)，在避開(kāi)施工縫的前提下隨機(jī)開(kāi)挖1~2個(gè)檢查坑，檢查坑內(nèi)碎石化后的顆粒粒徑、級(jí)配是否滿足設(shè)計(jì)要求，并采用符合規(guī)定粒料回填壓實(shí)。回填材料級(jí)配見(jiàn)表5，檢查方式見(jiàn)圖1。

圖1 檢查坑示意圖

表5 回填材料級(jí)配

6 共振碎石化施工

6.1 前期處理工作

首先，使用銑刨機(jī)銑刨原有水泥混凝土路面上存在的瀝青補(bǔ)塊、泥塊等，將路面上的泥塊及小石子清除干凈，再用粒料回填，粒料回填區(qū)域不需要再進(jìn)行碎石化處理。

6.2 共振破碎

共振碎石化施工應(yīng)由路面兩側(cè)向中間的順序進(jìn)行破碎，相鄰破碎區(qū)域搭接寬度控制在20~50 mm，每一遍錘頭破碎寬度約為200~300 mm。在破碎過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)舊水泥混凝土路面狀況差異合理調(diào)整施工參數(shù)，保證破碎均勻。共振破碎過(guò)程見(jiàn)圖2。

圖2 共振破碎

6.3 清理碎石化層

結(jié)束共振破碎后，應(yīng)在碾壓共振碎石化層前先進(jìn)行清理，人工清除舊水泥混凝土面層接縫、裂縫之間的條狀填料以及大于50 mm的碎塊，并采用連續(xù)型級(jí)配碎石回填。級(jí)配粒徑大小見(jiàn)表6。

表6 連續(xù)型級(jí)配碎石混合料的級(jí)配組成

6.4 碎石化層的碾壓

共振碎石化層碾壓需使用22 t及以上的鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行初壓，碾壓速度控制在2~3 km/h，再使用26 t及以上膠輪壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓，速度控制在3~4 km/h，最后用22 t及以上鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行終壓。直線段和未設(shè)超高的平曲線段，由道路兩側(cè)向中心碾壓，設(shè)有超高的平曲線段，由道路內(nèi)側(cè)向外側(cè)碾壓[2]。完成碾壓后要盡快進(jìn)行封層施工，以免揚(yáng)塵和雨水滲入。碾壓方式見(jiàn)表7。

表7 共振碎石化層推薦碾壓方案

6.5 碎石化后特殊路段處理

（1）當(dāng)個(gè)別路段土質(zhì)含水量過(guò)大，為軟弱土?xí)r，可適當(dāng)提高共振碎石化機(jī)械行進(jìn)速度、減小激振力、降低振幅。

（2）當(dāng)個(gè)別路段存在脫空情況，如脫空區(qū)域較小，則減小激振力；若脫空區(qū)域過(guò)大，一般不采用共振碎石化工藝，而是進(jìn)行常規(guī)灌漿處理。

（3）當(dāng)個(gè)別路段存在局部下陷情況，如下陷深度小于10 cm，可用粒料回填；若下陷深度大于10 cm，則挖除該區(qū)域內(nèi)的碎石化層，10 cm以下部分可選用摻了早強(qiáng)劑的水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，10 cm以上部分可采用粒料回填。

7 質(zhì)量驗(yàn)收

質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表8，回彈模量檢測(cè)見(jiàn)圖3。

圖3 共振碎石化回彈模量檢測(cè)

表8 共振碎石化施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

8 經(jīng)濟(jì)效益

國(guó)道G361陵水至大本段改建工程第1標(biāo)段采用了既有水泥混凝土路面共振碎石化施工工藝。通過(guò)對(duì)選取400 m挖除舊路面進(jìn)行換板，以及舊路面共振碎石化+18 cm水泥穩(wěn)定碎石基層兩種施工工藝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，發(fā)現(xiàn)舊路面共振碎石化+18 cm水泥穩(wěn)定碎石基層比舊路面挖除換板節(jié)約項(xiàng)目投資125 391元，節(jié)約費(fèi)用約48.6%；施工時(shí)間節(jié)約節(jié)省4 d，節(jié)約時(shí)間約57%。

9 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在國(guó)道G361陵水至大本段改建工程第1合同段路面改造工程施工過(guò)程中，采用既有混凝土路面共振碎石化施工工藝，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(qiáng)度和剛度高于級(jí)配碎石，同時(shí)對(duì)舊路面地基的影響也較小，可以有效解決水泥混凝土路面加鋪容易出現(xiàn)反射裂縫的問(wèn)題。