舊水泥混凝土路面改造技術探究

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摘要：本文以某工程路段舊水泥混凝土路面改造工程為例。首先闡述了該工程的具體情況，然后對共振碎石化技術進行了簡單介紹，最后對該工程共振碎石化技術中的試驗段參數控制、設備選型及施工準備、破碎施工與碾壓、碎石化層的保護、碎石化后的加鋪等主要技術進行了深入研究。研究表明，在舊水泥混凝土路面改造工程中合理運用共振碎石化技術可有效提高施工質量和施工效率，值得推廣使用。

關鍵詞：水泥混凝土路面；改造工程；共振碎石化

1工程概況

某工程路段舊線改造工程原按一級公路技術標準進行設計，設計為雙向四車道，車速80km/h，路基寬為3.8m人行道+0.5m硬路肩+2×3.8m行車道+0.5m中心雙黃線+2×3.8m行車道+0.5m硬路肩+3.8m人行道。該段舊線改造路段原為寬15m、厚25cm的水泥混凝土路面，兩側土路肩各寬4.5m，在重型車輛長期輾軋下，路面出現嚴重破損。通過對該舊路路面狀況指數、斷板率、基層頂面回彈模量、路基等的調查發現，改造工程基層穩定，板體材料并未出現松散，土基CBR>5，符合《公路水泥混凝土路面再生利用技術細則》（JTG/TF31—2014）及《舊水泥混凝土路面共振碎石化技術規范》（DB51T2430—2017）中規定的碎石化技術應用條件，故決定就該舊水泥混凝土路面改造工程采用共振碎石化施工技術[1]。

2共振碎石化技術概述

共振碎石化舊路改造技術主要是利用碎石震動設備帶動工作錘作用于舊路面，通過對工作錘錘頭共振頻率的調整，使其產生高頻低振幅的能量，將舊的水泥混凝土路面結構整體破碎[2]。經過舊路面水泥混凝土結構碎石化處理后的材料能直接作為新路面結構的基層材料，若其強度和承載力滿足要求，還能直接加鋪路面層。舊水泥混凝土路面就地再生能有效避免舊路面清理工作所造成的環境污染，共振破碎沖擊施工的噪聲小、施工簡便、施工周期短且不用全部封閉交通，能有效防止反射裂縫的出現，綜合效益顯著。

3共振碎石化技術的應用

3.1試驗段參數控制。在開始共振碎石化施工之前，需選擇長50m、寬4m的路面進行試驗，落錘高度確定為1.1～1.2m，間距10cm，并根據破碎試驗結果進行破碎參數的調整，待碎石化處理結束后進行檢測，如達到規定要求的碎石化效果，可進行相關參數的記錄，確定經過碎石化處理的顆粒粒徑符合技術規范[3]。若未達到粒徑設計要求，則必須對設備控制參數進行調整，直至符合技術要求。試驗段共振碎石化施工工藝參數詳見表1。3.2設備選型及施工準備。原有一臺全浮動式共振機械，使用中會破碎到路肩及中央分隔帶邊緣，對施工場區周邊建筑物產生一定影響，而振動梁式共振機械不會破碎至路肩邊緣，影響極小，考慮到本舊路路面改造工程的實際情況，選用PB500型共振碎石機。其他設備包括Z型單鋼輪振動壓路機（12t），路面切割機和灑水車等。共振碎石化施工對原路面路基排水、邊緣排水、中央分隔帶排水及超高端排水等排水系統要求較高，路段舊路面邊溝排水系統完善，碎石化施工前僅對填方路段破損邊溝進行了疏通修復，在地下水活躍的挖方路段，對梯形邊溝底部進行開挖并設置縱向滲溝，確保不會損壞邊溝側壁，詳見圖1。3.3破碎施工與碾壓。本路面改造工程采用由外側車道外緣向路中破碎的施工順序，對于沿縱縫切割的相鄰車道，則由中間向邊緣破碎施工。工作錘破碎寬度為20cm，第一遍破碎完成后接著進行第二遍破碎，并嚴格控制破碎區域間隔，隔行進行破碎。對于與橋臺、擋墻和構筑物緊密連接的碎石化施工路段，為防止共振施工可能造成的破壞，應在起連接作用的混凝土板塊上切割出寬度為20cm的應力釋放槽。由于路面兩側缺乏側向約束，便于破碎，為保證破碎效果應先進行路面兩側車道的破碎施工，再進行中部行車道路面的破碎。對于緊鄰車道及內側分隔帶邊緣的路面破碎難度大，應將破碎錘和路面夾角調整為30～50°后再開始破碎施工[4]。對于過厚的舊路面破碎路段，應提高振動頻率或提前進行路面預裂處理。碎石化路段與橋梁板涵及橋涵搭板等路段的接縫若未設置應力釋放切割渠，則應采用過渡措施，即在接縫處設置厚度2mm、寬度1m、抗拉強度至少600N/50mm、延伸率至少30%、黏附性不低于4N/mm的防裂貼。為保證碾壓后的強度和穩定性，應在碾壓前對破碎層進行清理，人工徹底清除破碎層上舊水泥接縫間的填料，并清理掉破碎層表面較大的碎塊后，用級配碎石回填。為了使隔振溝回填料碾壓處理后的強度高出原有強度，最好選擇回填與級配碎石相近的材料。利用鋼輪振動壓路機進行2～3遍碾壓后，灑布乳化瀝青進行封層，再撒集料后靜壓2～3遍。為實現破碎路面扁平顆粒的徹底破碎，進一步穩固下層塊料，保證其表面平整，本工程按初壓→復壓→終壓的次序壓實。在碎石化層進行灑水，使路面最佳含水量達5%左右后，通過Z型單鋼輪振動壓路機（12t）對破碎后的路面進行1～3遍振動壓實以及2～3遍靜壓，相鄰碾壓帶重疊碾壓寬度150～200mm，并確保路面綜合強度達到設計規范的相關要求。3.4碎石化層的保護。根據《公路水泥混凝土路面再生利用技術細則》（JTG/TF31—2014）及《舊水泥混凝土路面共振碎石化技術規范》（DB51T2430—2017）中的要求，在舊路面經過共振碎石化處理后，應在其表面采用乳化瀝青進行封層處理，根據頂面松散粉末量的大小，乳化瀝青用量控制在2.5～3.5kg/m2，粒徑4.75～9.5mm的集料含量至少3%。舊路面共振碎石化處理完成后，在試振區開挖檢查坑，選取試樣后進行碎石篩分試驗及路基底層舊水泥混凝土顆粒級配分析，試驗結果見表2，舊路面表面承載力彎沉檢測符合設計要求。為保證碎石化施工效果，應在破碎前加強舊水泥混凝土路面面板的檢測，在破碎施工中對共振機工作參數的調整進行合理控制，破碎后及時檢測回彈模量和彎沉值。對于破碎后檢測不合格的路段，不應徹底挖出換填，必須進行具體分析并選擇合適的處理措施。若路基承載力不足，則應挖除土路基后摻加5%石灰，拌和均勻后回填并進行壓實處理；若路基承載力符合要求，則應在破碎料中摻加2～3%的水泥并拌和均勻后進行基層回填壓實處理[5]。3.5碎石化后的加鋪。該路段舊線改造工程原路面破損嚴重，且唧泥、錯臺等情況嚴重，應將破碎后的舊水泥混凝土板塊作為新路面基層，在破碎板塊上加鋪瀝青混凝土面層，破碎后的舊板塊抗反射裂縫能力強，其作為級配碎石能有效防止反射裂縫的出現，但在加鋪罩面層之前必須進行相應的處理。

4結語

該舊路路面改造工程通過共振碎石化技術改建后，路面平整度得到有效提升，道路自2018年7月完工通車以來，路面運行狀況及各項技術狀況良好。共振碎石化舊水泥混凝土路面改造技術的應用實踐表明，共振碎石化技術施工簡便、高效，且循環利用原路面材料，值得在類似路面改造工程中推廣應用。

參考文獻：

[1]匡靜波.共振碎石化技術的應用研究[J].湖南交通科技，2019（4）：50-52.

[2]滿新耀.水泥路面碎石化技術在桂柳高速公路中的應用[J].中外公路，2019（5）：247-249.

[3]涂欣華，姜旭榮.共振碎石化技術在水泥混凝土路面施工中的應用[J].交通世界，2019（26）：63-64.

[4]李清亮，付瀛.高速公路舊水泥路面共振碎石化破碎技術研究[J].華東公路，2019（5）59-60.

[5]郭炎軍.舊水泥路面多錘頭與共振碎石化技術特點研究[J].工程建設與設計，2019（7）：207-209.

作者:張小波 單位:湖南省有色地質勘查局工程地質總隊