簡(jiǎn) 斌，古有軍

(1.西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院;2.綿陽(yáng)市川交公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)有限公司)

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)公路交通建設(shè)發(fā)展迅速，新建了大量的高速公路和其它等級(jí)的道路，同時(shí)，對(duì)原有道路的改建也在大規(guī)模的進(jìn)行。水泥混凝土路面是我國(guó)高等級(jí)道路的主要路面形式之一，上個(gè)世紀(jì)修建的水泥混凝土路面，隨著使用年限的增長(zhǎng)和重載車(chē)輛的反復(fù)碾壓，路面破損嚴(yán)重，出現(xiàn)了斷裂、沉陷、唧泥、脫空、錯(cuò)臺(tái)、坑洞等病害現(xiàn)象，路面使用狀況日趨下降，直接影響行車(chē)的安全和舒適性，因此，需要適時(shí)的進(jìn)行路面改造。舊水泥混凝土路面加鋪技術(shù)按加鋪材料不同分為兩種類(lèi)型:一種為在舊水泥混凝土路面上加鋪水泥混凝土路面(簡(jiǎn)稱(chēng)“白加白”)，另一種為舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土路面(簡(jiǎn)稱(chēng)“白加黑”)。由于瀝青加鋪層能有效地改善舊水泥路面的使用性能，提高車(chē)輛行駛的舒適性和安全性，改造和日常維修方便，對(duì)行車(chē)影響小，路容美觀等多種優(yōu)點(diǎn)，因此在國(guó)內(nèi)外舊水泥路面改造工程中應(yīng)用最多。

目前，國(guó)內(nèi)舊水泥混凝土路面常用的改造方案主要有以下幾種:壓漿修補(bǔ)后直接加鋪面層、破碎后加鋪基層和面層、挖除后重建等。這些維修改造方案中，有些對(duì)舊水泥混凝土路面處治不徹底，加鋪瀝青面層后容易出現(xiàn)反射裂縫，有些改造方案投資過(guò)大，有的還存在環(huán)境污染以及工程隱患等弊端。因此，工程技術(shù)和科研人員一直在探索一種經(jīng)濟(jì)可行、可靠度高的水泥混凝土路面改造方案。

2 共振碎石化技術(shù)

水泥混凝土路面共振碎石化技術(shù)是一種舊水泥混凝土路面破碎處治技術(shù)，是對(duì)舊水泥混凝土路面大修或改造的重要手段。該技術(shù)起源于20世紀(jì)后期的美國(guó)，是將舊水泥混凝土路面的面板，通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備一次性破碎為碎塊柔性結(jié)構(gòu)，破碎后其顆粒粒徑小，力學(xué)模式趨向于級(jí)配碎石。這種結(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的發(fā)生、發(fā)展的作用。

1986年，美國(guó)首次使用RPB共振破碎機(jī)進(jìn)行道路碎石化，隨后，該技術(shù)在美國(guó)的38個(gè)州應(yīng)用與推廣，而后，遍及世界多個(gè)國(guó)家，該技術(shù)可適用于公路、城市道路、機(jī)場(chǎng)道路的碎石化加鋪改建。2004年，該技術(shù)被引入中國(guó)，并且在上海、江蘇、浙江、廣東等地被應(yīng)用于公路及市政道路的舊水泥混凝土路面改造。

共振碎石化技術(shù)的特點(diǎn):共振破碎是由共振機(jī)器通過(guò)破碎錘頭傳遞高頻低幅的振動(dòng)能量到水泥混凝土板里，使水泥板塊表面的“裂紋”瞬間均勻地“擴(kuò)展”到板塊底部，將水泥混凝土表層約5-8厘米厚碎化成級(jí)配碎石，下部產(chǎn)生與路面呈350-400角的斜向裂紋的嵌鎖結(jié)構(gòu)。這種獨(dú)特的斜向受力和嵌鎖結(jié)構(gòu)大大增強(qiáng)了碎裂后結(jié)構(gòu)的承載力。經(jīng)過(guò)破碎，可以達(dá)到以下效果:

(1)共振破碎的水泥塊之間相互嚙合，成鋸齒狀，為瀝青加鋪層提供穩(wěn)固的施工平臺(tái)，有效避免了裂紋紋路與路面垂直，達(dá)到承重和防水的效果。

(2)破碎后的水泥板塊表層粒徑較小，較松散，下層粒徑較大，嵌鎖良好。這樣表層小的顆粒有利于消除反射裂縫和路面滲水的橫向排出，下部較大的顆?？梢蕴岣呗坊某休d能力和阻止?jié)B水向下滲透。粒料經(jīng)壓實(shí)后相互嚙合得更緊，形成穩(wěn)定的基層。

(3)由于破碎深度可以控制，高頻低幅共振產(chǎn)生的裂紋在穿透路面時(shí)就消散了，不會(huì)破壞原路基層的強(qiáng)度和均勻性，對(duì)地下設(shè)施也不會(huì)產(chǎn)生影響，并能使鋼筋很容易與混凝土顆粒有效分離，杜絕了鋼筋與其聯(lián)帶的水泥碎塊對(duì)新面層產(chǎn)生反射的影響。

3 工程應(yīng)用及評(píng)價(jià)

綿(陽(yáng))～梓(潼)路屬于綿陽(yáng)市區(qū)域性綜合交通樞紐的重要的一段，連接綿陽(yáng)市區(qū)與梓潼縣。該路于1999年建成通車(chē)，迄今已10年。由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是5.12地震后，沿線運(yùn)輸災(zāi)后重建物資的車(chē)輛激增，尤其是超重車(chē)輛增多，現(xiàn)有的水泥混凝土路面已出現(xiàn)多種病害，主要有:路面麻面、脫皮、面板斷裂、接縫啃邊、面板脫空等。為了迅速的恢復(fù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)，保持綿陽(yáng)市交通大動(dòng)脈的暢通，決定對(duì)該路進(jìn)行改造。原路路面結(jié)構(gòu)為:24 cm水泥混凝土面板(抗折強(qiáng)度5 MPa)+20 cm二灰砂礫基層+20 cm級(jí)配砂礫底基層，本次擬將該路改造為快速路，設(shè)計(jì)速度60 km/h。

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、實(shí)際材料使用情況等，并結(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)》，決定在K16+700～K23+450、K42+550～K47+065路段采用共振碎石化技術(shù)，長(zhǎng)度共計(jì)11.265 km。此次改造提升工程主要包括以下幾部分內(nèi)容:(1)采用共振碎石化技術(shù)將原有水泥混凝土路面破碎后作為基層;(2)在基層上直接加鋪瀝青混凝土面層;(3)增設(shè)路面排水系統(tǒng);(4)交通工程設(shè)計(jì);(5)道路綠化工程設(shè)計(jì)等。新加鋪的瀝青混凝土路面采用如下結(jié)構(gòu)形式:面層采用4 cm厚細(xì)粒式sasobit改性瀝青混凝土(AC-13)+6 cm厚中粒式瀝青混凝土(AC-20C)+6 cm厚中粒式瀝青混凝土(AC-20C)+24 cm原水泥混凝土路面共振碎石化層。

3.1 施工過(guò)程

項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，為了保證施工期間社會(huì)交通的正常通行及不影響沿線的車(chē)輛通行，采取了半幅道路封閉施工，另半幅道路開(kāi)放雙向交通的施工交通組織方案。

(1)在大面積共振破碎前，先進(jìn)行了試振，試振區(qū)長(zhǎng)度為300 m?，F(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)了碎石化頂面回彈模量，驗(yàn)證其是否滿(mǎn)足變異性要求，同時(shí)確定了破碎機(jī)械的基本破碎參數(shù):振動(dòng)頻率44 Hz，振幅10 ～20 mm，激振力8～10 kN，施工速度3.0 km/h。

(2)試振結(jié)束后，在封閉區(qū)域內(nèi)對(duì)上行行車(chē)道整體實(shí)施破碎、碾壓，經(jīng)檢測(cè)合格后48 h內(nèi)攤鋪第一層瀝青混凝土加鋪層，隨后加鋪中面層HMA。

(3)將車(chē)輛放行至已加鋪的半幅路面，碎石化另外半幅，經(jīng)檢測(cè)合格后加鋪下面層、中面層及上面層。

(4)清除原中央分隔帶的填土，作好中央分隔帶防排水項(xiàng)目，作好填方路側(cè)排水及路塹邊溝排水項(xiàng)目。

3.2 效果評(píng)價(jià)

(1)本工程由于基本未涉及地下管線等棘手問(wèn)題，相對(duì)來(lái)說(shuō)降低了施工難度。在整個(gè)破碎過(guò)程中，效果較好，達(dá)到了以下要求:0～1/2板厚部分小于7.5 cm，1/2板厚以下部分7.5～23 cm;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在7.5 cm以?xún)?nèi)，鋼筋以下部分碎塊粒徑在23 cm以?xún)?nèi);碎石化層小于0.075 cm含量不大于7%。

(2)破碎后碎石化層頂面的回彈模量代表值能滿(mǎn)足直接加鋪瀝青混凝土路面的要求。

(3)充分利用了原有路面的殘余承載能力、減少了廢棄物的產(chǎn)生，降低了環(huán)境污染。

4 總結(jié)

共振碎石化技術(shù)在中國(guó)應(yīng)用的時(shí)間不長(zhǎng)，目前我國(guó)尚無(wú)共振碎石化方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)、施工規(guī)范，設(shè)計(jì)人員的能力和水平也參差不齊。通過(guò)將這一技術(shù)應(yīng)用在“綿陽(yáng)市區(qū)域性綜合交通樞紐(綿梓路)改造提升工程”中，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)有顯著的優(yōu)點(diǎn):如振動(dòng)影響小、噪音小、不擾民;施工程序簡(jiǎn)便、效率高、有利于工期、質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn);節(jié)省投資、節(jié)約資源、環(huán)境污染小;能顯著消除反射裂縫的產(chǎn)生等，為這一技術(shù)的進(jìn)一步提高和完善積累了寶貴的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗(yàn)，在當(dāng)前我國(guó)水泥路面需要大規(guī)模改造的背景下，具有重要的指導(dǎo)意義。當(dāng)然，其中也還存在大量的技術(shù)難題，需要廣大工程技術(shù)人員進(jìn)一步的探討和研究。

［1]公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D50-2006)［S］

［2]楊斌.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)研究［D］.西安:長(zhǎng)安大學(xué)，2005.

［3]公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40-2006)［S］.

［4]徐柱杰，凌建明，黃琴龍.舊水泥混凝土路面共振碎石化效果研究［J］.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2008.