黃慧，馮永平，賴強(qiáng)，何金蘭

（1.廣西公路技工學(xué)校，廣西南寧 530023；2.廣西壯族自治區(qū)沿海公路管理局，廣西欽州 535000）

級配碎石基層在廣西舊水泥路面碎石化加鋪中的應(yīng)用研究*

黃慧1，馮永平2，賴強(qiáng)1，何金蘭1

（1.廣西公路技工學(xué)校，廣西南寧 530023；2.廣西壯族自治區(qū)沿海公路管理局，廣西欽州 535000）

舊水泥路面碎石化是一項道路資源再生循環(huán)利用、綠色環(huán)保的技術(shù)，是對舊水泥路面改造的重要手段。文中對廣西地區(qū)碎石化級配碎石基層瀝青路面典型結(jié)構(gòu)及其使用狀況進(jìn)行調(diào)查研究，結(jié)果表明碎石化加鋪級配碎石基層瀝青路面的應(yīng)用效果良好，運營多年后路面無明顯病害，路表彎沉良好且均勻性高，具有良好的整體承載力；提出了級配碎石施工技術(shù)建議。

公路；碎石化基層；級配碎石；水泥路面；施工技術(shù)

廣西地區(qū)是中國石灰?guī)r和水泥資源大省，該地區(qū)普通公路早期均以水泥路面為主。隨著重載交通和運營時間的增長，大部分水泥路面面臨大中修。為充分利用舊路剩余強(qiáng)度、不浪費舊路剩余價值、減少廢舊路面建筑材料垃圾，當(dāng)舊水泥路面斷板率較高、損壞面積較大時，采用碎石化技術(shù)對舊水泥砼面板進(jìn)行處理。碎石化技術(shù)符合路面再生、循環(huán)利用的綠色環(huán)保理念，是舊水泥路面大修或改造工程中最重要的綜合利用技術(shù)手段，研究舊水泥路面碎石化加鋪結(jié)構(gòu)的使用性能與耐久性具有重要的實用價值。該文通過調(diào)查廣西地區(qū)碎石化瀝青路面典型結(jié)構(gòu)及其實際使用狀況，以彎沉指標(biāo)評價碎石化加鋪級配碎石基層瀝青路面承載能力，為廣西乃至全國水泥路面碎石化加鋪改造工程提供技術(shù)參考。

1 碎石化基層類型選擇

舊水泥路面碎石化后加鋪瀝青面層，其難點是舊水泥路面碎石化后強(qiáng)度不均勻、承載力不足及反射裂縫問題。

雖然舊水泥面板碎石化后仍具有一定強(qiáng)度，但其強(qiáng)度均勻性不良，為避免因碎石化強(qiáng)度及其均勻性問題引發(fā)瀝青路面病害，不宜在碎石化層上直接加鋪瀝青面層，一般設(shè)置過渡層或基層來提高碎石化層的強(qiáng)度及其均勻性，選擇水泥穩(wěn)定碎石基層或級配碎石基層過渡。但已有工程實踐表明：碎石化后加鋪水泥穩(wěn)定碎石基層雖能大幅提高路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但水穩(wěn)基層引起的瀝青路面反射裂縫問題仍然突出。級配碎石基層是解決反射裂縫問題的一種行之有效的措施，它可既增加結(jié)構(gòu)整體承載力，又能進(jìn)一步使碎石化層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更加均勻，并發(fā)揮級配碎石柔性散體材料的抗裂能力。

級配碎石在級配組成良好并得到充分壓實的情況下，利用集料之間的嵌擠作用，具有相當(dāng)好的承載能力，并具有一定的排水功能，強(qiáng)度和穩(wěn)定性良好的優(yōu)質(zhì)級配碎石可降低行車作用下的變形和永久變形。另外，級配碎石具有施工方便、造價低、路用性能好等優(yōu)點，在倒裝式瀝青路面結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用?；谏鲜隹紤]，廣西地區(qū)舊水泥路面碎石化加鋪結(jié)構(gòu)中采用級配碎石基層。

2 級配碎石基層典型結(jié)構(gòu)

選擇在交通荷載水平和應(yīng)用規(guī)模等方面具有代表性的3條國省干道，對廣西地區(qū)碎石化加鋪級配碎石基層瀝青路面典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如表1所示。

3條國省干道均交通繁忙且重車通行比例大，達(dá)到重載交通水平。均于2007～2011年對全線分段進(jìn)行了大修，至2015年部分路段已使用7年多，整體路況良好，實測路面PQI值在85分以上。其舊水泥路面碎石化加鋪結(jié)構(gòu)代表了廣西地區(qū)舊水泥路面碎石化加鋪典型結(jié)構(gòu)：先將舊水泥路面碎石化壓實，進(jìn)行透層或封層防水；再加鋪一定厚度（20～

30 cm）級配碎石補(bǔ)強(qiáng)（考慮到級配碎石層厚度與結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度，級配碎石層厚度宜控制在20 cm左右），并在級配碎石頂進(jìn)行封層防水；最后加鋪7～9 cm瀝青砼面層（分2層鋪筑）。

表1 代表性路段碎石化加鋪級配碎石基層的瀝青路面典型結(jié)構(gòu)

經(jīng)過碎石化，舊水泥砼面板由“大”板轉(zhuǎn)化為“小”塊的穩(wěn)定散體結(jié)構(gòu)，砼面板的溫縮效應(yīng)大幅削弱，舊水泥砼碎石化層所受溫度應(yīng)力及荷載應(yīng)力大大減小。雖然舊水泥砼面板被碎石化，但碎石化層形成了“底部嵌擠連鎖”的整體結(jié)構(gòu)，仍保持了較高的強(qiáng)度，足以滿足底基層的承載力要求。通過設(shè)置級配碎石過渡層，既可通過一定厚度級配碎石層使碎石化層強(qiáng)度更均勻，并利用級配碎石層的多空隙結(jié)構(gòu)有效阻斷裂縫尖端的應(yīng)力擴(kuò)展路徑，削弱拉應(yīng)力、拉應(yīng)變的傳遞能力，減少反射裂縫，還可消散、吸收由交通荷載及環(huán)境溫度變化引起的荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力。“碎石化+級配碎石”組成新加鋪瀝青罩面結(jié)構(gòu)的柔性基層，使瀝青加鋪層受力及其結(jié)構(gòu)層內(nèi)應(yīng)力擴(kuò)散更合理，并兼具一定的排水功能，具有良好的結(jié)構(gòu)技術(shù)性能。綜合考慮普通公路的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、實用性，推薦采用碎石化+透層油防水+20 cm級配碎石基層+封層+9 cm瀝青面層作為廣西地區(qū)普通公路舊水泥路面大修工程典型結(jié)構(gòu)。

3 級配碎石基層瀝青路面使用狀況

對上述3條國省干道中的某段進(jìn)行現(xiàn)場路況調(diào)研，結(jié)果見圖1～4。該段S304碎石化級配碎石基層瀝青路面已使用7年，路況良好，路面無沉陷、網(wǎng)裂、反射裂縫等因結(jié)構(gòu)承載力不足引起的疲勞性破壞，車轍深度5～8 mm；G324碎石化級配碎石基層瀝青路面已使用4年，路況良好，無車轍、反射裂縫等病害；G323某段碎石化級配碎石基層瀝青路面已使用6年，路況良好，無明顯病害，而同期修建的碎石化+15 cm級配碎石+20 cm水穩(wěn)基層+瀝青路面出現(xiàn)了明顯的反射裂縫。表明舊水泥路面碎石化加鋪級配碎石基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果良好，未出現(xiàn)因承載力不足問題引起的路面沉陷、結(jié)構(gòu)性車轍、龜裂等病害。

圖1 S304碎石化后級配碎石基層瀝青路面

圖2 G324碎石化后級配碎石基層瀝青路面

4 級配碎石基層瀝青路面彎沉

彎沉是中國瀝青路面整體剛度的設(shè)計指標(biāo)，反映路基路面結(jié)構(gòu)的整體剛度和強(qiáng)度，是路面結(jié)構(gòu)整體承載力的綜合體現(xiàn)。為掌握碎石化級配碎石基層瀝青路面整體承載力狀況，對碎石化級配碎石基層

瀝青路面的彎沉進(jìn)行測試。

圖3 G323碎石化后級配碎石基層瀝青路面

圖4 G323碎石化后水泥穩(wěn)定碎石基層瀝青路面

在瀝青路面設(shè)計彎沉計算中，由于半剛性基層與級配碎石基層的基層類型系數(shù)取值差別大，分別為1.0、1.6，在相同重載交通條件下（預(yù)估累計當(dāng)量軸載次數(shù)為1 500萬次／車道），級配碎石基層瀝青路面設(shè)計彎沉約38.8（0.01 mm），半剛性基層瀝青路面設(shè)計彎沉約24.2（0.01 mm），級配碎石基層瀝青路面設(shè)計彎沉大于半剛性基層瀝青路面設(shè)計彎沉。為掌握實際工程中碎石化級配碎石基層瀝青路面的承載力水平，以運營多年后碎石基層瀝青路面的彎沉作為路面整體剛度與強(qiáng)度評價指標(biāo)，并與設(shè)計彎沉進(jìn)行比較。選取上述3條國省干道不同路段的多處進(jìn)行彎沉測試，結(jié)果見表2。

測試結(jié)果表明：1）舊水泥路面碎石化加鋪級配碎石基層瀝青路面彎沉為15～20（0.01 mm），遠(yuǎn)小于重交通條件下碎石基層瀝青路面設(shè)計彎沉，說明碎石化加鋪級配碎石基層瀝青路面承載力良好，可滿足重交通使用條件。2）碎石化后加鋪級配碎石底基層+水泥穩(wěn)定基層類瀝青路面彎沉小于碎石化加鋪級配碎石基層瀝青路面彎沉。水泥穩(wěn)定類基層雖大幅提高了路面整體剛度，但路況調(diào)查發(fā)現(xiàn)水穩(wěn)類基層瀝青路面出現(xiàn)了明顯的反射裂縫。3）級配碎石基層瀝青路面彎沉變異系數(shù)遠(yuǎn)小于水穩(wěn)類基層瀝青路面彎沉變異系數(shù)，前者為10%～20%，后者為35%～40%。

表2 舊水泥路面碎石化后加鋪不同類型基層瀝青路面的彎沉測試結(jié)果

5 級配碎石施工技術(shù)建議

（1）級配碎石的強(qiáng)度和抗形變能力、水穩(wěn)定性均與集料類型、級配，特別是最大粒徑、集料中5 mm以下顆粒含量、小于0.075 mm顆粒含量有關(guān)。集料的粒徑越大，其強(qiáng)度和剛度也越大，可顯著提高路面的抗永久變形能力。但粒徑越大，在運輸、攤鋪過程中粗細(xì)顆粒一旦發(fā)生離析，其性能將大大降低，施工中應(yīng)嚴(yán)格控制級配集料的均勻性（包括級配組成和含水量）和壓實度（或密實度）。綜合考慮不同控制篩孔通過率級配碎石的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和排水性能，建議級配碎石采用表3所示級配范圍。

表3 級配碎石級配組成關(guān)鍵篩孔控制范圍

（2）采用重型擊實法確定級配碎石材料的最佳含水量與最大干密度。

（3）級配碎石施工質(zhì)量檢測重點是控制施工壓實質(zhì)量，要求碎石層壓實度不小于100%。

（4）級配碎石碾壓成型后即進(jìn)行透層或封層施工，以保護(hù)級配碎石不受雨水破壞，并及時施工瀝青面層。

（5）有條件時，在道路兩側(cè)采用土工布或土工格柵對級配碎石基層進(jìn)行反包，以對級配碎石進(jìn)行約束，增強(qiáng)級配碎石的抗流動、抗剪切變形能力。

6 結(jié)語

該文針對廣西地區(qū)舊水泥路面大修問題，分析了級配碎石基層用于碎石化加鋪結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點，調(diào)查研究了廣西地區(qū)舊水泥路面碎石化級配碎石基層瀝青路面典型結(jié)構(gòu)與使用狀況，綜合考慮普通公路的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、實用性，推薦采用碎石化+透層油防水+20 cm級配碎石基層+封層+9 cm瀝青面層的結(jié)構(gòu)組合?，F(xiàn)場調(diào)查及彎沉實測結(jié)果表明：舊水泥路面碎石化級配碎石基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果良好，無明顯的車轍、沉陷、龜裂、反射裂縫等病害；路表彎沉良好，滿足重交通條件下碎石基層瀝青路面設(shè)計彎沉要求。

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U418.8

A

1671-2668（2016）06-0147-04

2016-05-26

廣西交通科技項目（20122636）