張維文

（上海浦東城市建設(shè)實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，上海市 200136）

0 引言

上世紀(jì)后期尤其是改革開放以來(lái)，由于水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在全國(guó)各地得到迅速發(fā)展。隨著通車?yán)锍痰闹鹉暝黾?，早期建成的水泥路面接近設(shè)計(jì)年限。同時(shí)，伴隨經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，交通流量及交通軸載逐年增加，路面超載日益嚴(yán)重，舊混凝土路面出現(xiàn)了不同程度的結(jié)構(gòu)性損壞，導(dǎo)致路面板塊斷裂、錯(cuò)臺(tái)斷高嚴(yán)重，路面平整度差，行車噪音大、舒適度差，道路的通行能力及服務(wù)水平下降。隨著對(duì)行車質(zhì)量和道路通行要求的不斷提高，混凝土剛性路面的各種缺陷和不利于養(yǎng)護(hù)的各種弊端逐漸顯露出來(lái)。

然而，瀝青混凝土柔性路面卻具有表面平整、行車舒適、噪音小、耐磨及易于養(yǎng)護(hù)等特點(diǎn)。因此，如何利用舊混凝土路面，同時(shí)利用兩者的優(yōu)點(diǎn)，克服兩者的缺點(diǎn)，在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層，即“白加黑”，是目前較為常用的維修方案。

目前對(duì)舊水泥混凝土路面“白加黑”的改建方法大致分為不破碎板和破碎板兩類。

不破碎板類的處理方法主要有基層灌漿加固、在舊板上加鋪瀝青面層、移除舊板后加鋪新面層等。但這些方法都存在一些缺陷：或耐久性不好；或無(wú)法解決反射裂縫問(wèn)題；或施工周期長(zhǎng)，以及造成大量道路材料的廢棄和二次搬運(yùn)，對(duì)周圍環(huán)境和交通運(yùn)輸造成很大影響。

而破碎板類是將舊水泥板破碎后作為新建瀝青路面的基層或底基層?？梢詮氐紫瓷淞芽p，對(duì)環(huán)境、道路耐久性、行車舒適性、縮短施工周期方面有諸多好處。因此，舊水泥混凝土板破碎技術(shù)是當(dāng)前該類路面改造中很有應(yīng)用前景的一種方法。

1 共振碎石化作用機(jī)理

1.1 反射裂縫的成因

水泥板塊直接瀝青加罩（白改黑）致命的缺點(diǎn)——易引起反射裂縫。

舊混凝土面層在接縫或裂縫附近的較大位移引起其上方瀝青加鋪層內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力集中，它包括因溫度變化引起水泥混凝土膨脹或收縮而產(chǎn)生的水平位移，以及因交通荷載作用而產(chǎn)生的豎向剪切位移。當(dāng)水泥板塊接縫傳荷能力不足時(shí)，瀝青加鋪層在接縫處產(chǎn)生的豎向剪切應(yīng)力會(huì)很大，從而在接縫上方的加鋪層內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致反射裂縫的產(chǎn)生。

1.2 共振碎石化技術(shù)特點(diǎn)及作用機(jī)理

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，防止反射裂縫主要從應(yīng)力消散和瀝青面層加筋兩方面加以考慮，而共振碎石化技術(shù)特點(diǎn)正好滿足要求。

共振破碎技術(shù)是將持續(xù)產(chǎn)生的高頻低幅的振動(dòng)能量，通過(guò)破碎錘頭傳遞到水泥板塊內(nèi)，讓水泥板與之產(chǎn)生共振，使得板塊整體均勻碎裂，且碎塊大小和方向極其規(guī)律，里面的鋼筋也與混凝土之間完全剝離。共振破碎后的裂紋與路表大致呈35°～40°夾角，這種獨(dú)特的斜向受力和嵌緊結(jié)構(gòu)大大增強(qiáng)了碎裂后結(jié)構(gòu)的承載力?；炷撩姘骞舱衿扑楹螅嗷X合嵌擠，可看成是兩層，底層碎塊粒徑稍大且相互嵌鎖，有利于破碎后的結(jié)構(gòu)仍保持有較好的承載力；表層碎塊粒徑略小，力學(xué)模式更趨向于級(jí)配碎石。根據(jù)研究資料報(bào)導(dǎo)“共振碎石層的力學(xué)特性更接近于柔性基層，其抗變形能力是一般高品質(zhì)密級(jí)配碎石的1.5～3倍。”所以，破碎層整體為仍具有相當(dāng)結(jié)構(gòu)承載力的柔性基層。目前我國(guó)使用的半剛性基層自身存在著不可克服的缺點(diǎn)：溫縮、干縮、產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層早期損壞；使道路路面進(jìn)行“開膛破肚式”大修。 而柔性基層則不同，其破壞模式主要為路面層表面一定范圍內(nèi)的功能性破壞；舊水泥路面改造中應(yīng)用共振碎石化技術(shù)優(yōu)化了新的路面結(jié)構(gòu)，使層間結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定更相容，成為完全柔性路面，達(dá)到使用品質(zhì)高，壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。

2 共振設(shè)備的選型

目前，用于水泥路面共振碎石化處理的機(jī)械有兩種，單頭共振式破碎機(jī)和多頭沖擊式破碎機(jī)。

單頭共振式破碎機(jī)采用高頻低幅的原理，對(duì)地下管線的影響較小，噪音相對(duì)較小，適用于城鎮(zhèn)道路，破碎單價(jià)較高；多頭沖擊式破碎機(jī)采用低頻高幅的原理，振動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)地下管線影響大，噪音相對(duì)較大，適用于公路，破碎單價(jià)較低。

3 共振碎石化施工工藝

3.1 破碎前調(diào)查及準(zhǔn)備工作

（1）查明道路地質(zhì)情況，查明沿線地下管線情況，對(duì)所有管線所在線位進(jìn)行標(biāo)注，與其管養(yǎng)單位進(jìn)行溝通協(xié)商保護(hù)措施。

（2）查明道路沿線房屋建筑情況，評(píng)估碎石化技術(shù)施工是否會(huì)影響周邊建筑。

（3）查明沿線橋涵分布狀況，橋涵兩側(cè)至少預(yù)留10 m范圍不能共振破碎，以免影響橋涵的結(jié)構(gòu)安全性。

（4）下列情況，需對(duì)舊混凝土路面進(jìn)行縱向切割，為混凝土破碎后向四周擴(kuò)張預(yù)留伸縮空間。

a.路面較寬（4車道及其以上）。

b.城市道路外側(cè)有堅(jiān)硬的路緣石或非機(jī)動(dòng)車道、人行道，不便向外側(cè)擴(kuò)張。

c.無(wú)中隔帶的路面左右幅相連，無(wú)伸縮空間。

3.2 試振及開挖試坑檢查

舊水泥混凝土破碎質(zhì)量主要受破碎機(jī)施工速度、振幅、振動(dòng)頻率、破碎順序、破碎施工方向以及不同基層強(qiáng)度、剛度條件對(duì)破碎機(jī)的要求等的影響，這些因素均對(duì)舊水泥混凝土板塊的破碎程度、粒徑大小排列和形成的破裂面方向產(chǎn)生影響，這就要求先行試振(100～200 m)，開挖樣坑，檢查破碎粒徑分布情況，以及均勻程度，確定破碎機(jī)施工參數(shù)及施工組織措施。

3.3 共振碎石化施工

（1）交通控制：

對(duì)于碎石化范圍內(nèi)的出入口應(yīng)有醒目的安全標(biāo)記，禁止無(wú)關(guān)車輛、人員進(jìn)入施工區(qū)。破碎施工需占用2條車道，對(duì)于無(wú)中隔帶的道路，應(yīng)設(shè)置臨時(shí)隔離對(duì)向車道的實(shí)施，作業(yè)區(qū)內(nèi)的車道禁止通行。

（2）揚(yáng)塵控制：

在破碎前，用灑水車在需要破碎的車道上灑水以控制施工中的揚(yáng)塵現(xiàn)象，灑水時(shí)間與破碎共振的時(shí)間宜控制在0.5 h以內(nèi)。

（3）共振破碎施工順序：

一般由外側(cè)車道開始，順著車道方向進(jìn)行共振。每一遍破碎寬度約0.2 m。破碎一遍會(huì)對(duì)相鄰約5 cm區(qū)域造成一定的碎裂，為了提高破碎效率以節(jié)省時(shí)間，可在破碎第二遍時(shí)與第一遍區(qū)域間間隔2～4 cm。

（4）施工中，駕駛操作員應(yīng)隨時(shí)觀察機(jī)械工作情況、錘頭破碎效果，隨時(shí)調(diào)整破碎參數(shù)，以盡可能地達(dá)到較好的破碎效果。

（5）對(duì)于舊路面為鋼筋混凝土?xí)r，應(yīng)調(diào)整碎石化參數(shù)，如加大振動(dòng)能等，要求破碎后鋼筋與混凝土分離。

（6）對(duì)于碎石化施工場(chǎng)地周邊建筑物、構(gòu)筑物，需派專人進(jìn)行觀察、觀測(cè)，如周圍建筑或構(gòu)筑物有變形或開裂現(xiàn)象，應(yīng)立即停止施工，與監(jiān)理單位、建設(shè)單位一起分析研究解決措施。

3.4 共振碎石化后整備工藝

（1）路面破碎后，應(yīng)清除舊路面接縫之間松散填料及較大粒徑的碎石塊，采用級(jí)配碎石回填。

（2）對(duì)破碎層的保護(hù)：

a.交通控制：

對(duì)于破碎層，盡量不行車，更不能讓車輛在其上剎車、啟動(dòng)和掉頭，對(duì)于其上行駛的施工車輛也要嚴(yán)格監(jiān)管。

b.雨水的防治：

對(duì)于破碎層，應(yīng)充分做好防止雨水的工作。如果破碎后不能馬上碾壓，攤鋪瀝青層，應(yīng)注意對(duì)其進(jìn)行遮蓋，必要時(shí)做一些排水措施。

（3）局部補(bǔ)強(qiáng):

對(duì)于局部路段，舊路面基層已損壞，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

（4）碾壓:

采用不小于9 t的雙鋼輪振動(dòng)碾壓機(jī)壓實(shí)2～5遍，可先灑水再壓實(shí)，以增強(qiáng)壓實(shí)效果。碾壓可以將表面細(xì)碎粒壓入表面裂紋，進(jìn)一步提高破碎混凝土的模量，并壓出平滑的表面攤鋪瀝青層。

3.5 瀝青混凝土路面加鋪施工

（1）間隔時(shí)間控制：

碎石化碾壓后，必須在48 h內(nèi)進(jìn)行攤鋪瀝青層，以減少車輛交通對(duì)破碎層的損壞，并避免下雨。

（2）碎石化改建路段與其他路段的銜接問(wèn)題：

對(duì)于碎石化路段及其他處理方式的路段銜接處，為防止應(yīng)力集中產(chǎn)生反射裂縫，對(duì)銜接處加鋪土工材料進(jìn)行處理。

（3）碎石化層與瀝青加鋪層的銜接：

碎石化層碾壓后，可直接攤鋪瀝青層，但厚度不小于15 cm。也可以在其表面噴灑透層油，其上均勻撒布一層石屑，用光路壓路機(jī)壓穩(wěn)作封層。

3.6 共振碎石化工藝的應(yīng)用

共振碎石化二十多年前起源于國(guó)外。目前，上海部分路段改建開始試用該項(xiàng)技術(shù)。根據(jù)驗(yàn)收彎沉統(tǒng)計(jì)，大部分路段驗(yàn)收彎沉小于0.35 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

4 質(zhì)量監(jiān)管及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

4.1 一般規(guī)定

（1）共振碎石化及其加鋪施工，應(yīng)根據(jù)全面質(zhì)量管理的要求，將控制、管理與檢查貫穿整個(gè)施工過(guò)程，建立健全有效的質(zhì)量保證體系。對(duì)施工各工序的質(zhì)量進(jìn)行檢查評(píng)定，達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保施工質(zhì)量的穩(wěn)定性。出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)立即糾正或停工整頓。

（2）應(yīng)加強(qiáng)施工過(guò)程質(zhì)量控制，宜實(shí)行動(dòng)態(tài)質(zhì)量管理，包括施工準(zhǔn)備、鋪筑試驗(yàn)路段、施工過(guò)程中各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的檢驗(yàn)、出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題后的報(bào)告及解決辦法。

（3）應(yīng)根據(jù)機(jī)械化施工特點(diǎn)，做好安全生產(chǎn)工作，落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制；施工期間應(yīng)加強(qiáng)施工場(chǎng)地環(huán)境衛(wèi)生管理、監(jiān)督和檢查，注重環(huán)保。

4.2 碎石化層質(zhì)量控制與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

4.2.1 粒徑

碎石化層破碎后粒徑宜符合以下要求：表面層1/2厚度部分0～7.5 cm，1/2厚度以下部分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7.5 cm以內(nèi)，鋼筋以下部分碎塊粒徑在23 cm以內(nèi)；碎石化層小于0.075mm含量不大于7%。

4.2.2 級(jí)配

碎石化層0～10 cm以內(nèi)級(jí)配宜在級(jí)配碎（礫）石范圍以內(nèi)；0～18 cm以內(nèi)的碎石化層級(jí)配宜接近級(jí)配碎（礫）石。

4.2.3 回彈模量

碎石化層模量（靜態(tài)）應(yīng)大于500 MPa，但宜小于1 500 MPa。

4.2.4 碾壓

碎石化層碾壓按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

4.2.5 其它

碎石化層其它質(zhì)量要求及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)按《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》[1]（JTJ034-2000）的規(guī)定進(jìn)行。

4.3 碎石化對(duì)周圍環(huán)境的影響控制

（1）碎石化施工的時(shí)間宜與周圍居民的睡眠時(shí)間錯(cuò)開，盡量安排在節(jié)假日或者禮拜日。

（2）碎石化施工過(guò)程中若揚(yáng)塵現(xiàn)象明顯，可將碎石化機(jī)械跟在灑水車后，邊灑水邊破碎，灑水與碎石化的時(shí)間間隔不能超過(guò)30 min。

（3）共振碎石化施工不得對(duì)埋設(shè)管線等構(gòu)造物造成破裂，不得引起周圍建筑物的開裂，一旦發(fā)生此類安全事故，應(yīng)暫停施工，局部調(diào)整施工方案，確保構(gòu)造物或建筑物的安全性后方可繼續(xù)施工。

4.4 排水系統(tǒng)質(zhì)量控制

共振碎石化施工可能會(huì)對(duì)碎石化前設(shè)置的排水系統(tǒng)造成一定影響，如引起排水通道堵塞、截?cái)嗟?，影響排水效率，妨礙排水效果，宜在碎石化之后加鋪之前的整個(gè)施工段內(nèi)開挖1.2m×1.2m的檢查坑不少于3個(gè)。查看碎石化層是否處于干燥狀態(tài)，若潮濕，則應(yīng)仔細(xì)檢查路面邊緣排水系統(tǒng)并及時(shí)疏通、恢復(fù)或整改。檢查坑可用挖出料回填，也可采用碎石或?yàn)r青碎石料回填。

4.5 瀝青面層的攤鋪

瀝青鋪筑按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）[2]的規(guī)定控制。

5 結(jié)語(yǔ)

共振碎石化技術(shù)是對(duì)舊水泥混凝土路面改造的一種新技術(shù)。通過(guò)共振碎石化施工，不僅解決了舊路面改造的質(zhì)量問(wèn)題，還大大縮短了工期，節(jié)約了大量路基材料，大幅降低了工程造價(jià)。同時(shí)，一舉解決了碎塊垃圾的處理，具有減輕白色污染、低碳環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，特別是交通流量比較大的路段，可解決“封”交通的難題。它是舊水泥混凝土路面翻修改造理想的、值得推廣的好方法。

[1]JTJ034-2000，公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].