杭 歡

（上海之景市政建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司， 上海 201508）

0 引言

水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，在我國(guó)20 世紀(jì)建設(shè)的部分高等級(jí)道路，尤其在地方道路中得到廣泛的應(yīng)用。其中較早修建的水泥混凝土路面，由于設(shè)計(jì)、材料、施工技術(shù)、施工管理和質(zhì)量控制等原因，以及車(chē)輛荷載隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而快速增長(zhǎng)，路面出現(xiàn)大量破壞，大部分已進(jìn)入大中修階段。同時(shí)由于社會(huì)發(fā)展，許多道路功能發(fā)生轉(zhuǎn)變，道路等級(jí)或交通量需求提升，使得該部分道路需要進(jìn)行改擴(kuò)建。此時(shí)，原有水泥混凝土路面的處治成為該類(lèi)型道路工程設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。

1 可持續(xù)發(fā)展理念引入的重要性

隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略納入我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，在道路設(shè)計(jì)領(lǐng)域也要求設(shè)計(jì)人員形成“質(zhì)量、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)”一體化的綜合設(shè)計(jì)能力。在水泥混凝土路面的大中修或改擴(kuò)建工程中，當(dāng)老路水泥混凝土板塊破損較嚴(yán)重，或道路線(xiàn)形、道路橫斷面、路面標(biāo)高等與規(guī)劃不相符，亦或因其他原因（如管道埋設(shè)等）需要對(duì)老路深度開(kāi)挖等，老路混凝土經(jīng)常拆除后作為廢料進(jìn)行處理。

該類(lèi)廢料最常見(jiàn)的處理方法是將老路混凝土簡(jiǎn)單破碎后，集中運(yùn)輸至廢料堆積場(chǎng)再行處理或填埋，而這種處理方法往往需要占用大量的土地資源。隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，一般在城市道路周邊土地資源日益稀缺，地方政府也會(huì)采取更為嚴(yán)格的管控措施，一般近距離難覓堆放點(diǎn)，而遠(yuǎn)距離運(yùn)輸則會(huì)在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生更多的噪音、粉塵、掉落物等，對(duì)環(huán)境、生態(tài)、社會(huì)等產(chǎn)生更多破壞性和不和諧的因素。此外，由于水泥混凝土屬于無(wú)機(jī)結(jié)合料，其本身極難自然降解，如將其堆放或填埋，將來(lái)土地開(kāi)發(fā)時(shí)又需要再次開(kāi)挖和運(yùn)輸，造成二次污染。因此，在水泥混凝土路面改造工程中引入可持續(xù)發(fā)展理念，對(duì)混凝土廢料進(jìn)行及時(shí)、合理的處治是非常重要和迫切的。

2 舊水泥混凝土路面再利用的主要方法

可持續(xù)發(fā)展的核心理念在于以人與自然和諧為主線(xiàn)，合理開(kāi)發(fā)和集約高效利用資源，實(shí)現(xiàn)“高消耗、高污染、低效益”向“低消耗、低污染、高效益”的轉(zhuǎn)變。從一般性的道路設(shè)計(jì)而言，可以在道路選線(xiàn)、規(guī)?？刂?、中水回用、雨水回收、綠植墻體等技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)[1]，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展理念。在水泥混凝土路面改造工程中，除上述技術(shù)環(huán)節(jié)外，原有水泥混凝土路面的處治利用是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展理念的重要環(huán)節(jié)。

在水泥混凝土路面的處理利用方法中，一般根據(jù)舊混凝土路面的綜合評(píng)定結(jié)果，采取維修保留、破碎處治等措施[2]。在城市道路中，由于標(biāo)高受限因素較多，往往舊混凝土層僅能作為改造后路面的基層層面使用。若采取維修保留、再加鋪瀝青混凝土面層（白加黑）的方法，處置不當(dāng)則容易產(chǎn)生反射裂縫，此時(shí)可考慮舊混凝土路面破碎處治。

混凝土路面破碎處治常見(jiàn)有三種類(lèi)型[3]：

一是打裂壓穩(wěn)，對(duì)混凝土路面施加高能量低頻沖擊外力，使板塊開(kāi)裂，相鄰裂縫形成的塊狀面積為0.4～0.6 平方米。一般采用門(mén)架式設(shè)備，通過(guò)重力勢(shì)能完成對(duì)混凝土路面的打裂。成型后整體剛性較好，但均勻性較差，可延緩加鋪瀝青混凝土面層后反射裂縫的產(chǎn)生時(shí)間，但不能完全消除。

二是碎石化，采用落錘而低頻振動(dòng)等方式，將舊混凝土板破碎成最大尺寸小于0.4 米、下粗上細(xì)的顆粒。有單錘頭和多錘頭等機(jī)械設(shè)備，尤其是多錘頭破碎工藝，配合有“Z”字花紋碾壓輪的震動(dòng)壓實(shí)機(jī)對(duì)破碎后路面震動(dòng)壓實(shí)，成型后均勻性較好，但整體剛性較差，力學(xué)模式更趨向于級(jí)配碎石，通過(guò)適當(dāng)?shù)臑r青加鋪層設(shè)計(jì)，可以有效防止放射裂縫的產(chǎn)生。

三是集料化，即將舊混凝土路面破碎、挖除、清運(yùn)后集中加工處理為符合一定級(jí)配的集料，一般再作為新建路面的底基層或墊層使用?；炷谅访婕匣闹饕^(guò)程可分為三個(gè)過(guò)程：第一步為路面破碎、挖運(yùn)和集中；第二步為集料清洗、再次破碎、篩分；第三步為返運(yùn)、填筑、壓實(shí)。

上述三種方法中，打裂壓穩(wěn)和碎石化是將舊混凝土路面原地處治利用，二者的目的都是縮小舊混凝土板塊的尺寸。其中打裂壓穩(wěn)技術(shù)與碎石化相比，對(duì)水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)性破碎得不夠徹底，不能完全消除反射裂縫[4]。碎石化對(duì)加鋪層厚度要求較高[5]，在對(duì)路面標(biāo)高受限的路段往往不能適用，同時(shí)對(duì)其他條件也有一定限制，如路基強(qiáng)度、板塊厚度、周邊敏感建構(gòu)筑物等。而對(duì)于集料化，由于將舊混凝土路面完全挖除，在使用條件上基本不受限制。

本文案例位于城市集建區(qū)，在加鋪厚度、周邊建筑等限制較大且原混凝土板塊厚度較薄，同時(shí)又需翻挖老路埋設(shè)雨水管道，綜合以上因素，最終采用舊混凝土路面集料化的處治方法。

3 舊混凝土路面集料化在項(xiàng)目中的應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為朱涇鎮(zhèn)中發(fā)路（金廊公路-仙居路）道路改擴(kuò)建工程。工程范圍西起金廊公路，東至仙居路，全長(zhǎng)438.26m，規(guī)劃道路紅線(xiàn)寬度24 米，道路等級(jí)為城市次干路，設(shè)計(jì)速度40km/h，工程規(guī)模按照兩快兩慢實(shí)施，設(shè)計(jì)路面荷載BZZ-100，交通量等級(jí)為中等，路面結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土。

工程主要內(nèi)容包括：工程起點(diǎn)K0+017.94 至K0+186.78 為新建路段，新建道路、橋梁、雨水管工程，以及污水管（修復(fù)）工程等；K0+186.78 至工程終點(diǎn)K0+456.20為改擴(kuò)建路段，擬現(xiàn)狀水泥混凝土路面拆除重建、新建人行道、新建雨水管工程，以及污水管（修復(fù)）工程等。工程全線(xiàn)同步設(shè)置交通標(biāo)志標(biāo)線(xiàn)、路燈、綠化等附屬設(shè)施。

對(duì)于K0+186.78 至工程終點(diǎn)K0+456.20 的改擴(kuò)建路段，引入了舊混凝土路面集料化的構(gòu)想。

3.2 舊水泥混凝土路面狀況

K0+186.78 至工程終點(diǎn)K0+456.20 為改擴(kuò)建路段，現(xiàn)狀水泥混凝土路面寬度12 至16 米，水泥板塊厚度14 至18cm，二灰碎石基層厚度12 至20cm，碎石墊層厚度約10 至15cm。板塊脫空率接近100%，斷板率和錯(cuò)臺(tái)量次至差，路面損壞狀況PCI 等級(jí)C 至D。

3.3 改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)概況

3.3.1 平縱橫設(shè)計(jì)

道路平面按規(guī)劃布設(shè)，改擴(kuò)建路段現(xiàn)狀走向與規(guī)劃中心線(xiàn)略有偏差，調(diào)整為規(guī)劃中心線(xiàn)走向。

改擴(kuò)建段設(shè)計(jì)縱斷面受現(xiàn)狀限制，在老路標(biāo)高基礎(chǔ)上僅能少許提高，現(xiàn)狀路面標(biāo)高約4.0 米，設(shè)計(jì)路面標(biāo)高為4.1 米；新建段標(biāo)高不受限制，設(shè)計(jì)路面最低標(biāo)高為4.3 米。

設(shè)計(jì)道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面組成為：4 米（人行道+行道樹(shù)）+16 米（機(jī)非混行車(chē)道）+4 米（人行道+行道樹(shù)）=24 米（道路紅線(xiàn)）。

3.3.2 路基設(shè)計(jì)

新建段沿線(xiàn)以廢棄農(nóng)田為主，充分清除表土和腐殖土，清表后設(shè)置30cm 礫石砂基底處理（本次舊混凝土路面集料化主要用于填筑該層），再鋪設(shè)40cm 采用6%石灰土，最后鋪筑路面結(jié)構(gòu)。

改擴(kuò)建段路基在老路翻挖后壓實(shí)復(fù)測(cè)路基回彈模量和彎沉值，原則為保留。

3.3.3 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本工程路面結(jié)構(gòu)做法為：

4cm 細(xì)粒式瀝青混凝土AC-13C（SBS 改性瀝青Ⅰ-D）

乳化瀝青粘層油（PC-3，用量0.5L/m2）

8cm 粗粒式瀝青混凝土 AC-25C

1cm ES-3 型乳化瀝青稀漿封層

乳化瀝青透層油（PC-2，用量1.0L/m2）

35cm 水泥穩(wěn)定碎石

15cm 礫石砂

3.4 舊混凝土路面再生利用設(shè)計(jì)

3.4.1 再生料設(shè)計(jì)概況

本工程分為新建段和改擴(kuò)建段，本著資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能高效的建設(shè)理念，將改擴(kuò)建段舊混凝土板塊再生利用。考慮到本工程位于城市集建區(qū)，在加鋪厚度、周邊建筑等限制較大，且板塊厚度較薄，同時(shí)又需翻挖老路埋設(shè)雨水管道，故最終采用舊混凝土路面集料化的再生利用方法。

考慮到新建段路基清表后，清表后設(shè)置30cm 礫石砂基底處理，而舊混凝土路面集料化再生料的力學(xué)性質(zhì)與之類(lèi)似，故將改擴(kuò)建段的再生材料替代該層路基填料使用，設(shè)計(jì)路基路面結(jié)構(gòu)自上而下為：

4cm 細(xì)粒式瀝青混凝土AC-13C（SBS 改性瀝青Ⅰ-D）

乳化瀝青粘層油（PC-3，用量0.5L/m2）

8cm 粗粒式瀝青混凝土 AC-25C

1cm ES-3 型乳化瀝青稀漿封層

乳化瀝青透層油（PC-2，用量1.0L/m2）

35cm 水泥穩(wěn)定碎石

15cm 礫石砂

40cm 6%石灰土

30cm 舊混凝土再生料

3.4.2 再生料技術(shù)指標(biāo)

為符合填筑要求，再生料在生產(chǎn)過(guò)程中，必須按照一定技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行制備。本次再生料用途為路基填料，從最大粒徑、最小強(qiáng)度、級(jí)配要求等嚴(yán)格要求。

1）最大粒徑：填料所在位置為下路床，最大粒徑按《城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》應(yīng)小于100mm。

2）最小強(qiáng)度：同樣，對(duì)應(yīng)次干路的下路床填料強(qiáng)度要求，填料最小強(qiáng)度（CBR）應(yīng)不小于4%。

3）級(jí)配要求：再生料應(yīng)具有一定級(jí)配，綜合考慮再生料制備工藝、填筑質(zhì)量等，采用以下級(jí)配區(qū)間：

混凝土再生料級(jí)配區(qū)間

3.4.3 再生料施工要求

1）再生料原材料生產(chǎn)須嚴(yán)格控制再生舊料的粒徑，并去除木屑及生活垃圾等雜物。

2）再生料填筑施工嚴(yán)格按照路基施工規(guī)范分層填筑，路床攤鋪層厚≤20cm，采用重型壓路機(jī)（20T 以上）碾壓。

3.4.4 再生料施工質(zhì)量控制

1）再生料填筑參照填石路基控制，應(yīng)對(duì)填料進(jìn)行CBR 檢測(cè)，確保填料滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

2）再生料填筑路基施工質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)以回彈模量檢測(cè)為主：路基頂面回彈模量不小于30MPa。

3）采用孔隙率、壓實(shí)沉降差和施工參數(shù)聯(lián)合控制施工壓實(shí)質(zhì)量。

4）孔隙率不大于20%。

5）壓實(shí)沉降差為采用施工碾壓時(shí)的重型振動(dòng)壓路機(jī)（14t 以上）按規(guī)定碾壓參數(shù)（強(qiáng)振，4km/h 以下速度）碾壓兩遍后各測(cè)點(diǎn)的高程差，其與碾壓遍數(shù)以及填料的壓實(shí)干密度有較好的相關(guān)關(guān)系，能較好反映壓實(shí)層整體密實(shí)情況。壓實(shí)沉降差標(biāo)準(zhǔn)為平均值不大于5mm，標(biāo)準(zhǔn)差不大于3mm。

6）通過(guò)鋪筑試驗(yàn)路段合理確定施工參數(shù)，包括：分層填筑的厚度、壓實(shí)工藝及壓實(shí)控制標(biāo)準(zhǔn)等。

7）路基填筑過(guò)程中，可以用彎沉換算路基的回彈模量，其各層的彎沉值如下：

路基回彈模量換算彎沉值

4 結(jié)束語(yǔ)

本文在進(jìn)行中發(fā)路道路工程設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)舊混凝土路面采用了混凝土板塊集料化的處治方法，將舊混凝土板塊破碎后集中制備混凝土再生料，用于代替礫石砂路基填料，在最大粒徑、最小強(qiáng)度、級(jí)配要求等方面控制再生料的技術(shù)指標(biāo)，并對(duì)再生料的施工要求、質(zhì)量控制等提出了明確參數(shù)，有效控制填筑質(zhì)量以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而減少砂石料的用量，同時(shí)也避免了混凝土廢料外運(yùn)、堆放時(shí)的占地、污染等環(huán)境問(wèn)題，有效推進(jìn)了合理開(kāi)發(fā)和集約高效利用資源、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。