旧水泥混凝土路面改造技术探究

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摘要：本文以某工程路段旧水泥混凝土路面改造工程为例。首先阐述了该工程的具体情况，然后对共振碎石化技术进行了简单介绍，最后对该工程共振碎石化技术中的试验段参数控制、设备选型及施工准备、破碎施工与碾压、碎石化层的保护、碎石化后的加铺等主要技术进行了深入研究。研究表明，在旧水泥混凝土路面改造工程中合理运用共振碎石化技术可有效提高施工质量和施工效率，值得推广使用。

关键词：水泥混凝土路面；改造工程；共振碎石化

1工程概况

某工程路段旧线改造工程原按一级公路技术标准进行设计，设计为双向四车道，车速80km/h，路基宽为3.8m人行道+0.5m硬路肩+2×3.8m行车道+0.5m中心双黄线+2×3.8m行车道+0.5m硬路肩+3.8m人行道。该段旧线改造路段原为宽15m、厚25cm的水泥混凝土路面，两侧土路肩各宽4.5m，在重型车辆长期辗轧下，路面出现严重破损。通过对该旧路路面状况指数、断板率、基层顶面回弹模量、路基等的调查发现，改造工程基层稳定，板体材料并未出现松散，土基CBR>5，符合《公路水泥混凝土路面再生利用技术细则》（JTG/TF31—2014）及《旧水泥混凝土路面共振碎石化技术规范》（DB51T2430—2017）中规定的碎石化技术应用条件，故决定就该旧水泥混凝土路面改造工程采用共振碎石化施工技术[1]。

2共振碎石化技术概述

共振碎石化旧路改造技术主要是利用碎石震动设备带动工作锤作用于旧路面，通过对工作锤锤头共振频率的调整，使其产生高频低振幅的能量，将旧的水泥混凝土路面结构整体破碎[2]。经过旧路面水泥混凝土结构碎石化处理后的材料能直接作为新路面结构的基层材料，若其强度和承载力满足要求，还能直接加铺路面层。旧水泥混凝土路面就地再生能有效避免旧路面清理工作所造成的环境污染，共振破碎冲击施工的噪声小、施工简便、施工周期短且不用全部封闭交通，能有效防止反射裂缝的出现，综合效益显著。

3共振碎石化技术的应用

3.1试验段参数控制。在开始共振碎石化施工之前，需选择长50m、宽4m的路面进行试验，落锤高度确定为1.1～1.2m，间距10cm，并根据破碎试验结果进行破碎参数的调整，待碎石化处理结束后进行检测，如达到规定要求的碎石化效果，可进行相关参数的记录，确定经过碎石化处理的颗粒粒径符合技术规范[3]。若未达到粒径设计要求，则必须对设备控制参数进行调整，直至符合技术要求。试验段共振碎石化施工工艺参数详见表1。3.2设备选型及施工准备。原有一台全浮动式共振机械，使用中会破碎到路肩及中央分隔带边缘，对施工场区周边建筑物产生一定影响，而振动梁式共振机械不会破碎至路肩边缘，影响极小，考虑到本旧路路面改造工程的实际情况，选用PB500型共振碎石机。其他设备包括Z型单钢轮振动压路机（12t），路面切割机和洒水车等。共振碎石化施工对原路面路基排水、边缘排水、中央分隔带排水及超高端排水等排水系统要求较高，路段旧路面边沟排水系统完善，碎石化施工前仅对填方路段破损边沟进行了疏通修复，在地下水活跃的挖方路段，对梯形边沟底部进行开挖并设置纵向渗沟，确保不会损坏边沟侧壁，详见图1。3.3破碎施工与碾压。本路面改造工程采用由外侧车道外缘向路中破碎的施工顺序，对于沿纵缝切割的相邻车道，则由中间向边缘破碎施工。工作锤破碎宽度为20cm，第一遍破碎完成后接着进行第二遍破碎，并严格控制破碎区域间隔，隔行进行破碎。对于与桥台、挡墙和构筑物紧密连接的碎石化施工路段，为防止共振施工可能造成的破坏，应在起连接作用的混凝土板块上切割出宽度为20cm的应力释放槽。由于路面两侧缺乏侧向约束，便于破碎，为保证破碎效果应先进行路面两侧车道的破碎施工，再进行中部行车道路面的破碎。对于紧邻车道及内侧分隔带边缘的路面破碎难度大，应将破碎锤和路面夹角调整为30～50°后再开始破碎施工[4]。对于过厚的旧路面破碎路段，应提高振动频率或提前进行路面预裂处理。碎石化路段与桥梁板涵及桥涵搭板等路段的接缝若未设置应力释放切割渠，则应采用过渡措施，即在接缝处设置厚度2mm、宽度1m、抗拉强度至少600N/50mm、延伸率至少30%、黏附性不低于4N/mm的防裂贴。为保证碾压后的强度和稳定性，应在碾压前对破碎层进行清理，人工彻底清除破碎层上旧水泥接缝间的填料，并清理掉破碎层表面较大的碎块后，用级配碎石回填。为了使隔振沟回填料碾压处理后的强度高出原有强度，最好选择回填与级配碎石相近的材料。利用钢轮振动压路机进行2～3遍碾压后，洒布乳化沥青进行封层，再撒集料后静压2～3遍。为实现破碎路面扁平颗粒的彻底破碎，进一步稳固下层块料，保证其表面平整，本工程按初压→复压→终压的次序压实。在碎石化层进行洒水，使路面最佳含水量达5%左右后，通过Z型单钢轮振动压路机（12t）对破碎后的路面进行1～3遍振动压实以及2～3遍静压，相邻碾压带重叠碾压宽度150～200mm，并确保路面综合强度达到设计规范的相关要求。3.4碎石化层的保护。根据《公路水泥混凝土路面再生利用技术细则》（JTG/TF31—2014）及《旧水泥混凝土路面共振碎石化技术规范》（DB51T2430—2017）中的要求，在旧路面经过共振碎石化处理后，应在其表面采用乳化沥青进行封层处理，根据顶面松散粉末量的大小，乳化沥青用量控制在2.5～3.5kg/m2，粒径4.75～9.5mm的集料含量至少3%。旧路面共振碎石化处理完成后，在试振区开挖检查坑，选取试样后进行碎石筛分试验及路基底层旧水泥混凝土颗粒级配分析，试验结果见表2，旧路面表面承载力弯沉检测符合设计要求。为保证碎石化施工效果，应在破碎前加强旧水泥混凝土路面面板的检测，在破碎施工中对共振机工作参数的调整进行合理控制，破碎后及时检测回弹模量和弯沉值。对于破碎后检测不合格的路段，不应彻底挖出换填，必须进行具体分析并选择合适的处理措施。若路基承载力不足，则应挖除土路基后掺加5%石灰，拌和均匀后回填并进行压实处理；若路基承载力符合要求，则应在破碎料中掺加2～3%的水泥并拌和均匀后进行基层回填压实处理[5]。3.5碎石化后的加铺。该路段旧线改造工程原路面破损严重，且唧泥、错台等情况严重，应将破碎后的旧水泥混凝土板块作为新路面基层，在破碎板块上加铺沥青混凝土面层，破碎后的旧板块抗反射裂缝能力强，其作为级配碎石能有效防止反射裂缝的出现，但在加铺罩面层之前必须进行相应的处理。

4结语

该旧路路面改造工程通过共振碎石化技术改建后，路面平整度得到有效提升，道路自2018年7月完工通车以来，路面运行状况及各项技术状况良好。共振碎石化旧水泥混凝土路面改造技术的应用实践表明，共振碎石化技术施工简便、高效，且循环利用原路面材料，值得在类似路面改造工程中推广应用。

参考文献：

[1]匡静波.共振碎石化技术的应用研究[J].湖南交通科技，2019（4）：50-52.

[2]满新耀.水泥路面碎石化技术在桂柳高速公路中的应用[J].中外公路，2019（5）：247-249.

[3]涂欣华，姜旭荣.共振碎石化技术在水泥混凝土路面施工中的应用[J].交通世界，2019（26）：63-64.

[4]李清亮，付瀛.高速公路旧水泥路面共振碎石化破碎技术研究[J].华东公路，2019（5）59-60.

[5]郭炎军.旧水泥路面多锤头与共振碎石化技术特点研究[J].工程建设与设计，2019（7）：207-209.

作者:张小波 单位:湖南省有色地质勘查局工程地质总队