古有軍

(綿陽(yáng)市川交公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)有限公司，四川綿陽(yáng)621000)

綿陽(yáng)市區(qū)域性綜合交通樞紐(綿梓路)改造提升工程屬于G108線(xiàn)的一段，于1999年建成通車(chē)，迄今已10年。原路為一級(jí)公路，路基寬度23.0m。

由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是5·12地震后，沿線(xiàn)運(yùn)輸災(zāi)后重建物資的車(chē)輛激增，現(xiàn)有水泥混凝土路面已出現(xiàn)各種病害:麻面、脫皮、斷角、脫空、斷板裂縫等。

1 原路狀況的調(diào)查分析

1.1 原路狀況調(diào)查

(1)路面狀況指數(shù)PCI為28～39;(2)斷板率:8%～12%;(3)脫空率:30%～45%;(4)接縫傳荷能力:接縫傳荷能力不足率為50%左右;(5)路面板鉆芯情況:舊混凝土板厚度平均為244mm，彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.37MPa。

以上評(píng)定資料顯示，本項(xiàng)目路面改造提升宜采取碎石化技術(shù)。

1.2 交通量調(diào)查

(1)基礎(chǔ)資料收集，參見(jiàn)表1。

表1 交通量調(diào)查基礎(chǔ)資料

(2)BZZ－100累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次Ne(次/車(chē)道)計(jì)算結(jié)果:設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上的累計(jì)當(dāng)量軸次為8 763 228次。路面設(shè)計(jì)交通等級(jí)為中等交通。

2 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外舊水泥混凝土路面翻修改造的新技術(shù)、新理念及本項(xiàng)目所在地氣象、水文條件、路面調(diào)查結(jié)果等，結(jié)合2009年9月14日《綿陽(yáng)市區(qū)域性綜合交通樞紐(綿梓路)改造提升工程可行性研究報(bào)告評(píng)估意見(jiàn)》，確定本項(xiàng)目路面結(jié)構(gòu)組合如下:

面層采用4cm細(xì)粒式改性瀝青混凝土(AC－13C)+6cm中粒式瀝青混凝土(AC－20C)+6cm中粒式瀝青混凝土(AC－20C)+24cm原水泥混凝土路面共振碎石化層。

3 共振碎石化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 共振碎石化施工前的整備工藝

3.1.1 路面碎石化前的處理

(1)移除現(xiàn)存的瀝青罩面和瀝青補(bǔ)塊。舊水泥混凝土面層應(yīng)清除有礙于共振碎石化能量傳遞而影響碎石化效果的瀝青加鋪層或?yàn)r青補(bǔ)塊，并清理干凈原路面，為共振機(jī)械破碎提供適宜的場(chǎng)地環(huán)境。

(2)需共振碎石化的舊水泥混凝土路面應(yīng)保證基層處于干燥狀態(tài)、路基處于干燥或中濕狀態(tài)，以使舊水泥混凝土面層碎石化時(shí)達(dá)到良好的破碎效果，同時(shí)減少施工對(duì)基層及土層的影響。

(3)排水系統(tǒng)設(shè)置或修復(fù)。排水設(shè)施包括路表排水、中央分隔帶排水及路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水。共振碎石化前設(shè)置的排水系統(tǒng)主要指路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水。

(4)特殊路段的處理。在路面破碎之前應(yīng)對(duì)出現(xiàn)嚴(yán)重病害的軟弱路段進(jìn)行以下修復(fù)處理:

①軟基換填:對(duì)于混凝土板發(fā)生嚴(yán)重破壞的路段以及在共振過(guò)程中判定的軟基區(qū)域。

②沉降路段或橋頭沉陷的處理:根據(jù)綿梓路實(shí)際情況，采取路基深層灌漿處治及對(duì)軟弱路基進(jìn)行翻挖換填。

3.1.2 鋪筑試驗(yàn)路段

3.1.2.1 在大面積共振破碎前，先進(jìn)行試振，試振區(qū)長(zhǎng)度為300m

(1)現(xiàn)場(chǎng)確定K20+200～K20+500右側(cè)為試驗(yàn)段，施工結(jié)束后檢測(cè)了碎石化層頂面回彈模量，驗(yàn)證其是否滿(mǎn)足變異性要求，參見(jiàn)表2。

根據(jù)本項(xiàng)目公路等級(jí)，按可靠度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其變異水平等級(jí)為“低”，目標(biāo)可靠度為90%，相應(yīng)可靠度系數(shù)取1.125。施工控制應(yīng)按≤0.15的變異系數(shù)控制回彈模量的變化范圍。選擇可靠度系數(shù)γr為保證率系數(shù)，S為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差，計(jì)算出實(shí)測(cè)回彈模量代表值(因舊水泥路面狀況差異很大，通過(guò)碎石化雖然可大大降低這種差異，但無(wú)法完全消除，為客觀評(píng)價(jià)碎石化層的性能，在計(jì)算變異系數(shù)時(shí)應(yīng)按如下處理:測(cè)試點(diǎn)位應(yīng)隨機(jī)選取，并不少于9個(gè)，計(jì)算變異系數(shù)時(shí)，應(yīng)去除1個(gè)最低值和兩個(gè)最高值，用剩余的6個(gè)值計(jì)算變異系數(shù))。

根據(jù)試驗(yàn)路段實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，得到試驗(yàn)路段回彈模量代表值為188.7MPa。

(2)粒徑狀況的檢查:檢查坑通常為1.2m(長(zhǎng))×1.2m(寬)×0.24m(水泥混凝土板厚)，檢查坑通常選在試振區(qū)的中央部位，數(shù)量1～3個(gè)。

3.1.2.2 根據(jù)破碎效果確定了破碎機(jī)的基本破碎參數(shù)為:振動(dòng)頻率44Hz，振幅10～20mm，激振力8～10kN，施工速度3.0km/h，碎石化效率650m2/h。

3.2 共振碎石化施工工藝

(1)試驗(yàn)路段的鋪筑主要為大面積施工提供施工參數(shù)，施工參數(shù)一旦經(jīng)過(guò)試振區(qū)確定下來(lái)，就應(yīng)用在整個(gè)碎石化工程路段內(nèi)，除非路段狀況發(fā)生了較大的改變。

進(jìn)行大面積施工過(guò)程中，要注意單幅路面長(zhǎng)度破碎超過(guò)1km時(shí)，在破碎粒徑發(fā)生突變處挖試坑抽檢，驗(yàn)證粒徑是否滿(mǎn)足要求，如果不滿(mǎn)足要作小幅調(diào)整，在此過(guò)程中無(wú)需繼續(xù)檢測(cè)回彈模量指標(biāo)，而以試坑粒徑狀況與試驗(yàn)段有無(wú)顯著差別作為判斷是否合格的依據(jù)。

對(duì)于下臥層強(qiáng)度差異較大的不同路段要作不同的設(shè)備參數(shù)控制，可在其中一段控制參數(shù)的基礎(chǔ)上，做小幅調(diào)整以滿(mǎn)足其他段的破碎要求。

(2)在共振施工過(guò)程中應(yīng)注意特殊路段的處理。

①軟弱路段。對(duì)共振碎石化過(guò)程中及碾壓過(guò)程中經(jīng)判定的軟弱路段，施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照劃定的區(qū)域?qū)浫醯牟糠职丛O(shè)計(jì)圖紙?zhí)幚?，不得漏換或超區(qū)域換填。

②過(guò)量碎石化路段。過(guò)量破碎可能使碎石化層出現(xiàn)嚴(yán)重“粉塵化”、使地基土出現(xiàn)“彈簧土”現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)該將該局部區(qū)域相關(guān)的“彈簧土”連同碎石化層材料一起挖除進(jìn)行換填。

③脫空路段。若脫空區(qū)域較小，則碎石化機(jī)械應(yīng)降低振動(dòng)能量。

若碎石化后脫空對(duì)應(yīng)區(qū)域的碎石化粒徑過(guò)大，存在明顯大于其它路段的碎塊，則應(yīng)挖除脫空處對(duì)應(yīng)的碎石化層，用粗粒料或?yàn)r青混合料回填并壓實(shí)。

3.3 共振碎石化施工后的整備工藝

3.3.1 碎石化層的清理

(1)人工清除碎石化層上舊水泥混凝土面層接、裂縫之間的條狀填料;碎石化表層若有尺寸大于5cm的碎塊應(yīng)予以清除，并采用連續(xù)型級(jí)配碎石回填;豎向大于5cm的凹地，也應(yīng)采用連續(xù)型級(jí)配碎石回填。

(2)如果碎石化層有鋼筋外露，外露部分需剪除至碎石化層頂面齊平，碎石化層中的鋼筋可保留在原處。

3.3.2 碎石化層的保護(hù)

(1)交通車(chē)輛的控制。應(yīng)控制碎石化層上的交通，禁止通行與施工無(wú)關(guān)的車(chē)輛，禁止車(chē)輛隨意在碎石化層上剎車(chē)與啟動(dòng);同時(shí)也要減少施工車(chē)輛不必要的來(lái)回通行。

(2)雨水的防治。碎石化應(yīng)充分做好雨水的防治工作。若碎石化后不能馬上進(jìn)行碾壓攤鋪，遇上雨水天氣，則要注意施工前設(shè)置的路面邊緣排水系統(tǒng)能有效地工作，待疏干碎石化層、舊路基層中的水分后方可進(jìn)行后續(xù)的瀝青面層攤鋪。

3.3.3 碎石化層的碾壓

壓實(shí)的主要作用是將破碎的路面表面的扁平顆粒進(jìn)一步破碎，同時(shí)穩(wěn)固下層塊料，為新鋪瀝青面層提供一個(gè)平整的表面。

建議壓實(shí)順序:

(1)首先采用Z型壓路機(jī)(不小于8t)將破碎后路面振動(dòng)壓實(shí)或靜壓1～3遍;

(2)再用鋼輪壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)或靜壓1～3遍。

在路面綜合強(qiáng)度過(guò)高或過(guò)低的路段應(yīng)避免過(guò)度壓實(shí)，以防造成表面粒徑過(guò)小或?qū)⑺槭瘜訅喝牖鶎印?/p>

直線(xiàn)和不設(shè)超高的平曲線(xiàn)段，由兩側(cè)路肩開(kāi)始向路中心碾壓;設(shè)超高的平曲線(xiàn)段，由內(nèi)側(cè)路肩向外側(cè)路肩進(jìn)行碾壓。

(3)碎石化層須灑水達(dá)最佳含水量約4%～5%才能碾壓，一般采用平壓1次—振壓2～3次—平壓1～2次為宜。

(4)振動(dòng)壓路機(jī)碾壓相鄰碾壓帶應(yīng)重疊寬度100～200mm，折回時(shí)應(yīng)停止振動(dòng);輪胎壓路機(jī)碾壓時(shí)相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3～1/2的碾壓輪寬度。

(5)對(duì)路面邊緣、加寬等大型壓路機(jī)難于碾壓的部位，宜采用自重1～2t的小型振動(dòng)壓路機(jī)或振動(dòng)夯板作補(bǔ)充碾壓。

3.3.4 破碎路段邊緣處理

對(duì)于橋梁、明蓋板涵、橋涵搭板等非碎石化路段和碎石化路面接縫應(yīng)考慮相應(yīng)的過(guò)渡措施，如在接縫上設(shè)置玻纖土工格柵等。玻纖土工格柵設(shè)置方法為:應(yīng)對(duì)稱(chēng)過(guò)渡縫位置滿(mǎn)鋪一層玻纖土工格柵，前后各伸出1.5m長(zhǎng)。玻纖土工格柵鋪設(shè)要求:格柵材料要求其強(qiáng)度不小于80kN/m，斷裂延長(zhǎng)率不小于3%，網(wǎng)眼尺寸宜為其上瀝青面層材料最大粒徑的0.5～1.0倍，這樣有助于達(dá)到最佳剪切膠粘性，促進(jìn)集料嵌鎖與限制;鋪設(shè)格柵搭接長(zhǎng)度不小于20cm。

3.4 施工質(zhì)量管理及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

舊水泥混凝土路面破碎后主要以破碎層粒徑和碎石化層頂面的當(dāng)量回彈模量作為控制。

(1)粒徑。碎石化層破碎后粒徑宜符合以下要求:0～1/2板厚部分小于7.5cm，1/2板厚以下部分7.5～23cm;含有鋼筋的舊水泥混凝土碎石化層，鋼筋以上部分碎塊粒徑7.5cm以?xún)?nèi)，鋼筋以下部分碎塊粒徑在23cm以?xún)?nèi);碎石化層小于0.075mm含量不大于7%;碎塊顆粒級(jí)配基本在級(jí)配碎(礫)石范圍內(nèi)。

(2)碎石化層頂面的當(dāng)量回彈模量是新加鋪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本參數(shù)之一。對(duì)于當(dāng)量回彈模量的測(cè)定建議采用承載板。根據(jù)工程實(shí)踐測(cè)試結(jié)果，一般情況下，碎石化層頂面的當(dāng)量回彈模量代表值宜控制在150～300MPa之間(綿陽(yáng)地區(qū)共振碎石化層頂面的當(dāng)量回彈模量代表值一般在200MPa左右)。

(3)碎石化施工質(zhì)量檢驗(yàn)指標(biāo)與測(cè)試頻度，參見(jiàn)表3。

表3 碎石化施工質(zhì)量檢驗(yàn)指標(biāo)與測(cè)試頻度

4 施工難點(diǎn)及處理措施

(1)共振碎石化后的調(diào)平問(wèn)題。

①共振碎石化層頂面標(biāo)高相對(duì)原混凝土路面頂標(biāo)高升高了1cm左右，這種情況設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)作考慮。

②由于原水泥混凝土路面的不平整以及經(jīng)共振碎石化后為了滿(mǎn)足縱、橫坡要求，需要對(duì)碎石化后的頂面進(jìn)行調(diào)平，調(diào)平材料一般采用瀝青碎石或?yàn)r青混凝土。

(2)對(duì)于透層油、黏層油的灑布，應(yīng)采用智能灑布車(chē)施做，以保證灑布質(zhì)量，嚴(yán)禁少灑、漏灑、花灑的現(xiàn)象出現(xiàn)。黏層油使用改性乳化瀝青，其規(guī)格、質(zhì)量和用量應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40－2004)的要求，以保證瀝青層之間的層間結(jié)合及連續(xù)，形成共同承受荷載的效果。

(3)重視防排水施工質(zhì)量，保證路面水盡快的排除，減少路面滲水軟化路基，降低強(qiáng)度。

(4)重視瀝青層每層的施工控制(壓實(shí)厚度、壓實(shí)行為、溫度控制、層間接縫等)，保證瀝青層壓實(shí)度、平整度、動(dòng)穩(wěn)定度值等各種指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

5 效果評(píng)價(jià)

共振碎石化技術(shù)鋪筑瀝青混凝土路面能夠快速、有效地修建路面工程，施工周期短、環(huán)境污染少、節(jié)省投資、節(jié)約資源?！熬d梓路”實(shí)施共振碎石化技術(shù)鋪筑的瀝青混凝土路面表面平整密實(shí);建成通車(chē)一年后，路面未出現(xiàn)網(wǎng)裂、裂縫和坑洞病害現(xiàn)象;且共振碎石化技術(shù)有效地控制和延緩了反射裂縫的發(fā)生，路面技術(shù)狀況良好。

6 結(jié)束語(yǔ)

(1)舊水泥混凝土路面采用共振碎石化技術(shù)，通過(guò)破碎將舊水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低到一定程度，防止反射裂縫的發(fā)生，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)兩者較好的平衡，且具有快速、有效地修建路面工程、改善路面狀況，施工周期短、節(jié)約資源、環(huán)境污染少，有效解決舊水泥混凝土路面改造難題。

在舊水泥混凝土路面維修改造時(shí)，推薦優(yōu)先選擇共振碎石化技術(shù)。盡管共振碎石化后，加鋪瀝青層厚度一般不小于15cm;但采用較厚的瀝青加鋪層，能達(dá)到較長(zhǎng)的使用壽命。

(2)設(shè)計(jì)單位在綿梓路上實(shí)地選取了兩段長(zhǎng)4km具有代表性的路段作為今后進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)變化情況的工點(diǎn)，一般每3個(gè)月進(jìn)行一次彎沉檢測(cè)及交通組成調(diào)查，以全面掌握路面變形情況，為今后該項(xiàng)技術(shù)的推廣、應(yīng)用提供可靠的依據(jù)。

[1]王松根．舊水泥混凝土路面碎石化技術(shù)應(yīng)用指南[M］．北京:人民交通出版社，2007

[2]金福根．舊水泥混凝土路面共振碎石化技術(shù)應(yīng)用研究[J］．現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2008(11)

[3]楊成忠．共振破碎在舊混凝土路面碎石化中的應(yīng)用[J］．筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2006(5)

[4]盧鐵瑞，趙之杰，李昌鑄．水泥混凝土路面再生利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工工藝指南[M］．北京:人民交通出版社，2008