曾俊標(biāo)，李洪丙

(廣東華美加工程顧問(wèn)有限公司，廣東廣州 510627)

水泥混凝土路面憑借其具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、耐久性好、造價(jià)適當(dāng)、養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用小、抗滑性能好、抗水害性強(qiáng)、材料來(lái)源廣泛、施工機(jī)械簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在全國(guó)各級(jí)公路中被廣泛采用，特別是在20世紀(jì)80、90年代修建的路面，多以水泥混凝土路面為主。

早期修建的水泥混凝土路面，已達(dá)到使用設(shè)計(jì)年限的末期。近幾年，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，交通量快速增長(zhǎng)，特別是超重車輛的增多，路面出現(xiàn)各種病害，且發(fā)展迅速，嚴(yán)重削弱了路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，降低了道路的服務(wù)水平，致使早期修建的大量水泥混凝土路面進(jìn)入了大修改造階段。采用哪一種技術(shù)方案對(duì)水泥混凝土路面進(jìn)行大修改造，特別是如何充分利用現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度，國(guó)內(nèi)外許多道路管理部門和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了大量的研究。多錘頭碎石化技術(shù)憑借著就地破碎、工藝簡(jiǎn)單、碎石化后經(jīng)碾壓形成穩(wěn)固基層結(jié)構(gòu)、施工速度快、節(jié)省路面大修投資以及注重環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，已成為舊混凝土路面大修改造的技術(shù)方案之一［1］。本文以G324線SW段水泥混凝土路面大修工程為例，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定了多錘頭碎石化施工設(shè)備技術(shù)參數(shù)和施工工藝，提出了碎石化施工過(guò)程質(zhì)量控制指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，碎石化施工質(zhì)量取得了預(yù)期的效果。

1 工程概況

G324線SW段于1992年改建成，道路等級(jí)為二級(jí)公路，原路面結(jié)構(gòu)為25 cm混凝土板+15 cm水泥石灰穩(wěn)定土基層+15 cm水泥石灰穩(wěn)定土底基層。隨著項(xiàng)目沿線地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，道路也承受著繁重的交通荷載，特別是超載車輛增加，導(dǎo)致路面破損狀況進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了短板、錯(cuò)臺(tái)、沉陷等病害，嚴(yán)重影響了道路的通行能力和服務(wù)水平。路面使用狀況檢測(cè)結(jié)果顯示，本項(xiàng)目大多路段路面斷板率大于30%、面板脫空率約44.6%左右，舊水泥混凝土板彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為4.82 MPa。經(jīng)有關(guān)主管單位批準(zhǔn)，管養(yǎng)單位決定對(duì)該路段路面進(jìn)行大修。大修工程路面設(shè)計(jì)技術(shù)方案如下:將現(xiàn)有舊混凝土路面進(jìn)行碎石化、碾壓形成穩(wěn)固強(qiáng)度后，加鋪2 cm乳化瀝青封層，再加鋪26 cm水泥混凝土面板。舊混凝土板碎石化后經(jīng)碾壓形成穩(wěn)固結(jié)構(gòu)層作為大修后路面基層，基層頂面設(shè)計(jì)當(dāng)量回彈模量為126 MPa。

2 多錘頭碎石化技術(shù)特點(diǎn)

多錘頭碎石化技術(shù)是通過(guò)專用設(shè)備一次性破碎舊水泥混凝土面板，破碎后其顆粒粒徑小，力學(xué)模式趨向于級(jí)配碎石，因而將其命名為碎石化。碎石化并經(jīng)振動(dòng)碾壓后舊混凝土路面結(jié)構(gòu)不僅具有一定承載力，而且具有有效防止或限制反射裂縫發(fā)生、發(fā)展的作用。實(shí)施多錘頭碎石化主要設(shè)備有多錘頭破碎機(jī)和Z形格網(wǎng)式單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)。

多錘頭破碎技術(shù)是通過(guò)多個(gè)錘頭不停的上下起落，對(duì)路面形成連續(xù)的錘擊作用，在錘頭的提升過(guò)程中，液壓系統(tǒng)提升錘頭使錘頭產(chǎn)生勢(shì)能，在錘頭下落的過(guò)程中，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，對(duì)路面產(chǎn)生錘擊作用使舊路面板破碎。

碎石化采用與多錘頭破碎機(jī)配套使用Z格網(wǎng)式型壓路機(jī)，其作用是進(jìn)一步碾壓碎石化后的舊路面，對(duì)破碎后的路面進(jìn)行補(bǔ)充破碎，從而確保碾壓效果和表面平整。施工過(guò)程中，采用振動(dòng)壓實(shí)作業(yè)，使破碎后的水泥混凝土塊形成內(nèi)部嵌擠、高密度、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的新結(jié)構(gòu)層。

3 多錘頭碎石化施工工藝

3.1 施工前準(zhǔn)備工作

碎石化施工前先對(duì)舊水泥混凝土路面破損狀況進(jìn)行調(diào)查，以確定碎石化施工工藝。同時(shí)，需先對(duì)施工路段的敏感的構(gòu)造物進(jìn)行標(biāo)識(shí)、舊路特殊地段進(jìn)行處理以及做好施工期間交通管制工作等。

3.1.1 標(biāo)識(shí)沿線構(gòu)造物

對(duì)采用多錘頭破碎機(jī)破碎的路段，因錘頭下落引起的震動(dòng)，對(duì)特殊構(gòu)造物(小橋、涵洞等)的安全使用性能造成很大影響。因此，需對(duì)構(gòu)造物頂部及兩側(cè)舊混凝土板采取挖除換板或其它處治措施進(jìn)行處理，而對(duì)于對(duì)沿線不同距離的路邊建筑物或不同埋深的管線等，采用不同標(biāo)志的紅色油漆標(biāo)注清楚，分別使用不同的破碎能量施工，以確保其安全。

3.1.2 對(duì)特殊路段進(jìn)行處理

在破碎之前應(yīng)先修復(fù)軟弱基層和底基層，對(duì)混凝土路面存在其他缺陷的路段，如沉陷、錯(cuò)臺(tái)、翻漿等應(yīng)清除后采用級(jí)配碎石填充并壓實(shí)。

3.1.3 做好交通管制及分流工作

根據(jù)路面大修工程施工期間交通組織設(shè)計(jì)方案，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際施工進(jìn)度計(jì)劃，進(jìn)行交通分流，以確保交通順暢以及施工安全。

3.2 碎石化施工設(shè)備參數(shù)確定

本文采用多碎石化設(shè)備為國(guó)產(chǎn)化的自行式多錘頭破碎機(jī)，其后攜帶8對(duì)重錘呈兩排分布，后排重錘對(duì)角裝配在前排重錘間隙中心。重錘的重量為800～900 kg，破碎頻率為20～40次/min，每對(duì)重錘由單獨(dú)的液壓控制系統(tǒng)控制，能夠以相同的行進(jìn)速度和不同的提升高度、頻率對(duì)路面進(jìn)行沖擊破碎。經(jīng)試驗(yàn)路試驗(yàn)后，確定多錘頭破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)，如表1所列。

舊混凝土路面破碎后，采用Z型鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)，再采用光輪壓路機(jī)進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)。其中，Z型鋼輪壓路機(jī)自重為18 t，光輪壓路機(jī)自重為13 t。振動(dòng)壓實(shí)時(shí)，Z型鋼輪壓路機(jī)采用高頻高幅，光輪壓路機(jī)采用高頻低幅。

表1 多錘頭破碎機(jī)施工主要技術(shù)參數(shù)

3.3 碎石化施工技術(shù)要點(diǎn)

在完成各項(xiàng)施工準(zhǔn)備工作后，將多錘頭破碎機(jī)行駛到施工區(qū)域內(nèi)，破碎舊混凝土路面1遍，再用Z型鋼輪壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)3遍，之后用光輪壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)2遍。

多錘頭破碎機(jī)進(jìn)行破碎:先破碎硬路肩，然后破碎主車道。兩車道破碎要保證15 cm左右的搭接寬度。同時(shí)，在破碎路兩側(cè)路肩時(shí)可適當(dāng)降低錘頭高度，減小落錘間距，既保證破碎效果，又不至于因破碎功過(guò)大而使路肩破碎過(guò)度。多錘頭破碎機(jī)行走時(shí)，還要注意用橫桿保持破碎位置，并根據(jù)舊水泥混凝土路面的強(qiáng)度差異隨時(shí)優(yōu)化調(diào)整行進(jìn)速度、落錘高度、頻率等參數(shù)，盡量達(dá)到路面破碎粒徑均勻。

4 施工質(zhì)量控制

4.1 檢測(cè)內(nèi)容及方法

根據(jù)路面大修設(shè)計(jì)方案，碎石化后的舊混凝土路面作為加鋪水泥混凝土路面的基層，其碎石化施工質(zhì)量將直接影響著本項(xiàng)目路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。若質(zhì)量控制不到位，可能使新建路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度趨于偏危險(xiǎn)狀態(tài)。因此，對(duì)碎石化舊混凝土路面進(jìn)行檢測(cè)，是控制路面施工質(zhì)量的重要措施之一。結(jié)合相關(guān)研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)［2］，確定碎石化后舊混凝土路面質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目，檢測(cè)項(xiàng)目為碎石化層的粒徑范圍與碎石化后舊路面整體強(qiáng)度檢測(cè)。

碎石化層的粒徑檢測(cè)方法:在施工區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取不少于2處/km，每處試坑開(kāi)挖面積約1 m2的(應(yīng)避開(kāi)有橫向接縫或工作縫的位置)，試坑應(yīng)開(kāi)挖至舊混凝土底部，以能在全深度范圍內(nèi)檢查碎石化后的顆粒是否在規(guī)定的粒徑。碎石化舊混凝土路面頂面當(dāng)量回彈模量和彎沉檢測(cè)按JTG E60-2006規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)試［3］。

4.2 施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

4.2.1 碎石化后粒徑檢測(cè)

碎石化后舊混凝土路面結(jié)構(gòu)由板體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樗缮Ⅲw結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度由碎石化后碎石級(jí)配相互嵌擠形成，級(jí)配組成情況將對(duì)路面強(qiáng)度均勻性產(chǎn)生較大影響，為保證碎石化后舊混凝土路面整體強(qiáng)度均勻性。對(duì)碎石化后舊混凝土的粒徑大小進(jìn)行檢測(cè)，按照一定檢測(cè)頻率對(duì)破碎后的水泥混凝土層開(kāi)挖試坑，試坑開(kāi)挖至基層，驗(yàn)證其破碎后的粒徑大小，其質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)如表2所列。

表2 碎石化粒徑檢測(cè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

4.2.2 彎沉值檢測(cè)

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)規(guī)范，水泥混凝土路面基層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)是采用基層頂面當(dāng)量回彈模量［4］。新建公路路面基層頂面當(dāng)量回彈模量通過(guò)實(shí)測(cè)其以下各結(jié)構(gòu)層抗壓回彈模量、路床頂面的回彈模量，并根據(jù)各結(jié)構(gòu)層厚度計(jì)算出基層頂面當(dāng)量回彈模量。而對(duì)于舊路改造公路路面頂面當(dāng)量回彈模量則是采用間接法獲得，即根據(jù)路面頂面實(shí)測(cè)彎沉值，采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算轉(zhuǎn)化為當(dāng)量回彈模量值?，F(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的經(jīng)驗(yàn)公式是根據(jù)柔性路面頂面當(dāng)量回彈模量與彎沉關(guān)系建立的，與本項(xiàng)目實(shí)際條件不相符，有必要通過(guò)實(shí)測(cè)碎石化路面頂面當(dāng)量回彈模量和彎沉來(lái)建立起關(guān)系式，便于在施工過(guò)程中的質(zhì)量控制。

對(duì)承載板法實(shí)測(cè)頂面回彈模量檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行貝克曼梁彎沉值檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，可以得出頂面當(dāng)量模量與彎沉關(guān)系圖，如圖1。

圖1 碎石化后舊路頂面當(dāng)量回彈模量與彎沉的關(guān)系圖

由此回歸得出頂面當(dāng)量模量與彎沉關(guān)系式:

(相關(guān)系數(shù) R2=0.835，測(cè)點(diǎn) n=12)

本項(xiàng)目碎石化舊路頂面當(dāng)量回彈模量設(shè)計(jì)值為126 MPa，由上述換算公式可計(jì)算出碎石化舊路頂面回彈彎沉驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為不大于95(0.01 mm)。

4.3 碎石化路段檢測(cè)結(jié)果

按照前述碎石化施工工藝進(jìn)行破碎后，對(duì)碎石化舊混凝土路面進(jìn)行粒徑、頂面當(dāng)量回彈模量和頂面彎沉進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表3～表5所列。

表3 碎石化后的舊混凝土破碎粒徑檢測(cè)結(jié)果

表4 碎石化路段路面頂面當(dāng)量回彈模量檢測(cè)結(jié)果

表5 碎石化路段路面頂面彎沉檢測(cè)結(jié)果

由表3～表5檢測(cè)結(jié)果可見(jiàn):

1)碎石化后自上往下舊混凝土板破碎粒徑由小變大，其中以中間部位的粒徑范圍變異最大，底部次之，上部最小，這與多錘頭破碎機(jī)錘頭作用力大小有直接的關(guān)系，上部受力最大，底部最小，而中間受力狀況則受到上部破碎情況和基層強(qiáng)度的影響。

2)各路段碎石化路面頂面當(dāng)量回彈模量代表值滿足設(shè)計(jì)要求。頂面當(dāng)量回彈模量和和彎沉值變異水平較大，這是由于碎石化后舊混凝土板由板體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為松散體結(jié)構(gòu)，整體強(qiáng)度降低，其強(qiáng)度大小也受到碎石化后的舊混凝土粒徑大小和級(jí)配類型的影響。

3)各路段碎石化路面碎石粒徑大小均能滿足上述技術(shù)要求，其頂面當(dāng)量回彈模量和彎沉均能滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

1)多錘頭碎石化技術(shù)適用于舊混凝土板斷板率、脫空率高的路段，但由于碎石化施工時(shí)，對(duì)道路周圍產(chǎn)生較大的沖擊力，為保證道路周圍結(jié)構(gòu)物或建筑物安全，此技術(shù)方案不適應(yīng)于道路結(jié)構(gòu)物或建筑物5 m內(nèi)的路段。

2)碎石化施工技術(shù)可行，便于操作和控制，碎石化后的舊水泥混凝土路面整體強(qiáng)度較高，均勻性尚可，其可作為新建路面的基層，為新建路面整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提供良好的基礎(chǔ)條件。

3)提出了碎石化施工過(guò)程質(zhì)量控制指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，碎石化施工質(zhì)量取得了預(yù)期的效果。

4)碎石化技術(shù)較其他常見(jiàn)的路面大修技術(shù)減少了對(duì)舊路路面病害處治的工作量，避免舊板挖除廢棄，大大降低了路面等大修對(duì)環(huán)境污染，降低工程造價(jià)。

5)施工速度快，縮短了路面大修對(duì)道路交通的干擾，減低了大修工程的社會(huì)成本，有利社會(huì)和諧發(fā)展。

［1］張玉宏.水泥混凝土路面碎石化綜合技術(shù)研究［D］.南京:東南大學(xué)，2006.

［2］JTG E60-2008，公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程［S］.

［3］DB 37/T 1160-2009，舊水泥混凝土路面碎石化技術(shù)規(guī)程［S］.

［4］JTG D40-2002，公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.