魏萍

（甘肅省蘭州公路事業(yè)發(fā)展中心高速公路養(yǎng)護(hù)所，甘肅 蘭州 730200）

0 引言

水泥混凝土路面因?yàn)榫哂性靸r低、取材方便等優(yōu)點(diǎn)而成為我國道路工程的重要組成部分。20世紀(jì)60年代中期，各地區(qū)就開始廣泛修建水泥混凝土路面。隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，道路交通荷載明顯增加，尤其是超重車輛的增加，導(dǎo)致水泥混凝土路面被破壞，影響正常通行，對路面的建設(shè)養(yǎng)護(hù)也成為各地區(qū)交通部門工作的重點(diǎn)。水泥混凝土路面碎石化白改黑技術(shù)通過機(jī)械設(shè)備將病害嚴(yán)重的各部位進(jìn)行沖擊破碎、整形與碾壓后，再通過熱瀝青灌入式調(diào)平與穩(wěn)定后作為路面底層，再在上面鋪筑瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層與瀝青混凝土面層，實(shí)現(xiàn)水泥混凝土路面的白改黑[1]。而從技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，碎石化白改黑技術(shù)可以將原本水泥混凝土路面變成瀝青混凝土路面，保證車輛行駛舒適度，提升城市檔次。本文對水泥混凝土路面碎石化白改黑技術(shù)的應(yīng)用方法以及注意事項展開深入分析，希望為全面提升路面建設(shè)養(yǎng)護(hù)效果提供參考。

1 碎石化白改黑技術(shù)特征

1.1 碎塊規(guī)格均勻

在碎石化白改黑施工中通常使用共振碎石技術(shù)，而因?yàn)楣舱耦l率可以隨時調(diào)節(jié)，確保共振破碎的力度與深度隨時可控，最終使水泥板塊均勻破壞。因此在碎石化施工后，碎塊的粒徑通常被控制在2.5～15.2cm之間。

1.2 碎塊的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

施工中在錘頭的作用下，振動能量發(fā)散性向下傳遞，使整個結(jié)構(gòu)的受力出現(xiàn)明顯衰減，導(dǎo)致水泥面板的上部會被完全碎石化，其碎塊粒度較小，而水泥面板的下部則會出現(xiàn)網(wǎng)狀與水泥路面呈35°～45°夾角的裂紋。在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，上方碎石層可以變成新的應(yīng)力吸收層，在抑制反射裂縫形成的同時，下部裂紋則能與碎石相互鎖定，形成穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)[2]。因此在該施工技術(shù)方案中，上部透水而下方不透水，能夠降低積水對道路使用年限的影響，有助于提升耐久度。

1.3 可解決路基受沖擊的問題

在傳統(tǒng)的路面建設(shè)養(yǎng)護(hù)中，路基受沖擊是難以解決的問題，但是在碎石化白改黑技術(shù)中，錘頭直接作用在水泥面板上產(chǎn)生振動，通過共振能夠打破水泥表面的結(jié)構(gòu)，完成碎石化。而在施工環(huán)節(jié)，因?yàn)槁坊c下層管線的頻率不同，可以解決路基遭受沖擊的問題，不會影響路基的平整度與密實(shí)度。

2 工程項目路面損壞狀況

某水泥混凝土道路的總長約為10.26km，設(shè)計速度80km/h，已運(yùn)營超20年。在改造前根據(jù)路面損壞狀況指數(shù)（PCI）的調(diào)查結(jié)果顯示，道路路面的損壞形勢嚴(yán)峻，對道路進(jìn)行建設(shè)養(yǎng)護(hù)迫在眉睫。PCI的計算方法如公式（1）所示。

式中：

DPijk——第i種病害與j種輕重程度與k范圍所扣除的分?jǐn)?shù)；

Wij——多種病害與嚴(yán)重程度以及k的扣分值；

mi——病害的輕重等級數(shù)。

經(jīng)計算后結(jié)果顯示PCI為42.5分，評估結(jié)果為“差”，因此確定需要大修。

3 路面碎石化白改黑施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）案例項目在施工準(zhǔn)備過程中，將原路面清掃干凈后，現(xiàn)場采用人工施工法清除水泥混凝土面層裂縫之間的填料，清理現(xiàn)場與周圍的垃圾，確保施工順利進(jìn)行。同時應(yīng)確保舊碎石混凝土路面與基層、底層干燥狀態(tài)，確保碎石施工可以取得滿意效果。

（2）完善項目周圍路表排水與邊緣排水。

（3）根據(jù)項目前期的調(diào)查結(jié)果，若水泥混凝土板發(fā)生嚴(yán)重破壞或者判定存在軟弱地質(zhì)的區(qū)域，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范處理軟弱地基部分。

3.2 碎石化施工

案例項目中共振碎石化施工的相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 碎石化施工參數(shù)

（1）在碎石化施工中應(yīng)充分考慮現(xiàn)場周圍其他構(gòu)造物與建筑物安全性，因此該項目在施工前就標(biāo)注了燃?xì)馀c給水管線的分布，制定碎石機(jī)安全施工方案，避免因?yàn)槭┕ざ绊懼車用裾Ｉ睢?/p>

（2）碎石層的碾壓。在本項目施工中，壓實(shí)的目的是將破碎后的道路顆粒進(jìn)一步破碎，并達(dá)到穩(wěn)固下層的效果，為后續(xù)瀝青層施工提供良好條件。因此該項目在路面破碎后，用Z型壓路機(jī)與鋼輪振動壓路機(jī)壓實(shí)，其中針對綜合強(qiáng)度過高的路面應(yīng)警惕過度壓實(shí)，否則可能導(dǎo)致表面粒徑偏小而壓入基層中[3]。壓實(shí)現(xiàn)場不設(shè)置平曲線段，從道路兩側(cè)路肩開始逐步向中心碾壓。

該項目中的壓實(shí)方案為：在壓實(shí)前現(xiàn)場灑水，灑水的含水量達(dá)到約5%時，用Z型壓路機(jī)振動碾壓兩次，之后鋪筑石屑調(diào)平層，用鋼輪振動壓路機(jī)振動碾壓3次，再靜壓2次。碾壓過程中注意保證質(zhì)量，其中相鄰碾壓痕跡的重疊寬度應(yīng)控制在200～230mm以內(nèi)，壓路機(jī)折回時采用靜壓方法；針對大型施工設(shè)備難以抵達(dá)的部位，可用自重約2t的振動壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。

（3）碎石化施工中的相關(guān)注意事項：

①在碎石化后應(yīng)及時清理碎石化層，并檢查現(xiàn)場是否存在剛度不足的情況，通過做好碎石化層保護(hù)消除潛在質(zhì)量缺陷。

②在碎石化層清理中，針對不同規(guī)格的碎石可采取不同的應(yīng)對措施，例如碎石化表層清除尺寸大于5cm的碎塊，并采用石屑回填；對豎向大于5cm的凹地，同樣采用石屑回填。同時在該項目施工中發(fā)現(xiàn)，部分碎石化層存在外露鋼筋的問題，增加了施工難度，技術(shù)人員決定將外露部位鋼筋切除至碎石化層頂面平齊，未外露部分保留。

③碎石化層的保護(hù)方案。在碎石化施工中應(yīng)做好現(xiàn)場交通管制，包括嚴(yán)禁與施工無關(guān)的車輛通行、禁止車輛在碎石化層隨意剎車或者啟動等。做好雨水防治也是該項目質(zhì)量管理的重要內(nèi)容，如在施工前設(shè)置路面排水系統(tǒng)，避免水分聚集。

3.3 碎石化施工質(zhì)量驗(yàn)收

根據(jù)案例工程項目的經(jīng)驗(yàn)可知，加鋪層反射裂縫問題成為影響水泥混凝土路面碎石化白改黑技術(shù)施工質(zhì)量的重要因素，因此在施工前需對碎石化施工質(zhì)量進(jìn)行評估，所以該項目重點(diǎn)檢查碎石化層的粒徑范圍以及回彈模量等指標(biāo)。而現(xiàn)場檢測結(jié)果顯示，經(jīng)過上述施工后，老舊水泥土板塊被破碎成粒徑8～20cm的混凝土塊，且破碎后的粒徑上部小、下部大，破碎后的碎石紋路規(guī)則排列，并與路面形成35°～40°夾角。

3.4 瀝青混凝土加鋪

案例工程項目中的路面改造方案為：SBS改性瀝青瑪蹄脂碎石（4cm）+中粒式改性瀝青混凝土（6cm）+SBS改性瀝青碎石層（1cm）+瀝青穩(wěn)定碎石（3cm）+碎石化舊路面。該項目中路面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)圖

3.5 邊緣排水系統(tǒng)布設(shè)

設(shè)置邊緣排水系統(tǒng)的主要目的是清除內(nèi)部積水，因此該項目在路面結(jié)構(gòu)邊緣位置設(shè)置一個深度為70cm、寬度20cm的滲溝；在滲溝中填滿砂礫，砂礫粒徑5～8cm。溝底根據(jù)工程實(shí)際情況鋪設(shè)Φ10透水軟管。

3.6 施工要點(diǎn)

在水泥混凝土路面碎石化白改黑技術(shù)施工階段，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下內(nèi)容：

（1）因?yàn)樗嗦访姹黄扑楹髮?dǎo)致結(jié)構(gòu)改變，造成表面顆粒松散，路面略有膨脹，路面標(biāo)高略有提升。為確保水泥混凝土板破碎后自由膨脹，避免相鄰水泥土板干擾，所以在施工前可在路面設(shè)置縱向切縫[4]。

（2）在施工過程中為避免塵土飛揚(yáng)污染環(huán)境，在破碎前可灑水濕潤車道表面。

（3）經(jīng)過破碎后，碎石粒徑會不斷減小，因此破碎機(jī)需往返多次，實(shí)現(xiàn)反復(fù)破碎，其目的是將水泥塊粒徑控制在理想范圍內(nèi)。

3.7 施工注意事項

3.7.1 做好技術(shù)交底

技術(shù)交底是保障水泥混凝土路面碎石化白改黑施工質(zhì)量的重要組成部分。在該項目中，技術(shù)人員為避免發(fā)生質(zhì)量問題，保證施工質(zhì)量，在技術(shù)交底中應(yīng)明確以下技術(shù)規(guī)范：

（1）粒徑驗(yàn)收的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其中0～1/2板厚的粒徑應(yīng)＜7.5cm，不足1/2 板厚以下粒徑應(yīng)控制在7.5～23cm左右。

（2）壓實(shí)度是影響白改黑施工效果的重要因素，因此案例工程采用智能壓實(shí)度儀檢測壓實(shí)度值。其中壓實(shí)度值應(yīng)≥70，壓實(shí)度值曲線平滑≥90%等。

（3）在彎沉值控制中提出詳細(xì)技術(shù)規(guī)范，其中碎石化層彎沉值應(yīng)≤70。

（4）回彈模量控制中，碎石化層的回彈模量應(yīng)控制在200～1000MPa之間。

3.7.2 強(qiáng)化現(xiàn)場管理

在現(xiàn)場管理中應(yīng)針對可能出現(xiàn)的質(zhì)量隱患問題進(jìn)行控制，例如在施工前應(yīng)完善道路施工安全設(shè)施設(shè)置的要求，包括開展交通管制、禁止占用對向車道超車等，最大限度上滿足行車安全技術(shù)要求。

3.8 施工過程中的技術(shù)問題與對策

3.8.1 碎石化問題

根據(jù)本項目的施工情況可知，因?yàn)榈缆吠窘?jīng)不同地區(qū)，由于各地區(qū)在水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)管理工作上的差異，使水泥混凝土路面在厚度尺寸以及結(jié)構(gòu)形式等方面存在明顯差異，可能會導(dǎo)致施工過程中出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。為解決該問題，在施工期間要求工作人員能夠密切掌握不同試驗(yàn)段的施工數(shù)據(jù)以及路面破碎情況調(diào)整施工方案，確保其施工質(zhì)量取得預(yù)期效果[5]。針對破碎后粒徑不達(dá)標(biāo)的情況，可考慮增加破碎次數(shù)或者通過人工的方法進(jìn)行處理。同時為避免碎石化段落與構(gòu)筑物銜接效果滿意，可考慮在柔性基層下方鋪設(shè)抗拉強(qiáng)度為60kN/m的玻纖格柵，以達(dá)到防裂穩(wěn)定的效果。

3.8.2 調(diào)平層與封層處理問題

在調(diào)平層施工中，應(yīng)嚴(yán)格控制級配碎石參數(shù)，一般其誤差應(yīng)控制在3cm以內(nèi)，若大于3cm可用瀝青穩(wěn)定碎石混合料調(diào)平，維持底基層穩(wěn)定。在調(diào)平層灌注熱瀝青等材料后，應(yīng)用8mm以下集料嵌縫，其用量無詳細(xì)技術(shù)規(guī)范，一般以不沾輪胎為標(biāo)準(zhǔn)。

封層施工中采用同步碎石工藝，案例項目中瀝青用量控制在（1.15±0.05）kg/m2內(nèi)，并且使用的最大粒徑為8mm。在封層結(jié)束后可開放交通，進(jìn)而消除脫空的混凝土碎塊之間咬合梁或拱結(jié)構(gòu)，確保整個結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

3.8.3 柔性基層

該項目中柔性基層選擇ATB-25瀝青穩(wěn)定碎石混合料，其中的技術(shù)指標(biāo)為：流值3.001mm，穩(wěn)定度8.3kN，瀝青飽和度65.1%，孔隙率4.4%。

4 施工質(zhì)量評價

根據(jù)施工后的現(xiàn)場檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該項目的施工質(zhì)量符合質(zhì)量管理技術(shù)規(guī)范，并且施工中有效減少環(huán)境污染，對居民影響小。從項目現(xiàn)場的抽檢結(jié)果可知，碎石化層粒徑滿足驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范，合格率≥80%；碎石化層0～8mm的級配在級配碎（礫）石范圍內(nèi)；碎石化層經(jīng)碾壓之后的回彈模量實(shí)測為321～568MPa，滿足≥200MPa的設(shè)計要求。根據(jù)項目建成后的現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，道路的穩(wěn)定性好，行車感覺舒適，原本水泥混凝土路面存在的噪音等問題得到解決，周圍居民的滿意度高，因此可以認(rèn)為，案例工程項目的施工效果滿意，具有技術(shù)先進(jìn)性。

5 結(jié)束語

在公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)中，水泥混凝土路面碎石化白改黑技術(shù)可以顯著提升施工質(zhì)量。根據(jù)案例工程項目的施工經(jīng)驗(yàn)可知，該項目所采取的碎石化白改黑技術(shù)具有先進(jìn)性，其施工質(zhì)量滿意。案例工程項目中的相關(guān)施工技術(shù)方案已經(jīng)取得滿意效果，將品質(zhì)提升、綜合節(jié)約以及環(huán)保利用等理念整合在一起，符合低碳公路項目建設(shè)的要求，對于類似工程項目有一定的借鑒、指導(dǎo)作用，值得推廣。