查 進(jìn) （蚌埠市市政工程管理處，安徽 蚌埠 233000）

0 引言

水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高、剛性大、穩(wěn)定性好及設(shè)計(jì)年限長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在蚌埠市早期路面建設(shè)中大量采用，但隨著現(xiàn)代化的高速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，尤其車輛已成為人們不可缺少的代步工具，交通量劇增，導(dǎo)致混凝土路面破損嚴(yán)重、承載力逐年下降，遠(yuǎn)達(dá)不到其設(shè)計(jì)的使用年限，所以近5 年內(nèi)蚌埠市投入大量資金，將原有舊混凝土路面改造成瀝青混凝土路面。

瀝青混凝土路面不管是從行車舒適，還是維修養(yǎng)護(hù)等多方面考量，都是目前最優(yōu)的結(jié)構(gòu)面層。而對(duì)舊混凝土路面破損位置的補(bǔ)強(qiáng)處理，設(shè)計(jì)單位也提出了多種處理方案，其中舊混凝土路面碎石化已成為成熟的優(yōu)選方案。常用的混凝土破碎技術(shù)有沖擊破碎、多錘頭破碎和共振破碎。沖擊破碎機(jī)械是在原有重力沖擊錘和振動(dòng)壓路機(jī)壓穩(wěn)而改良的一種新型機(jī)械，該機(jī)械由牽引車?yán)瓌?dòng)非圓型輪翻轉(zhuǎn)，不規(guī)則輪子的高低半徑對(duì)混凝土面層及基礎(chǔ)采取靜壓、揉搓、沖擊的持續(xù)沖擊碾壓工作。多錘頭機(jī)械故名錘頭多，具體數(shù)量要根據(jù)老混凝土路面鉆孔后的劈裂試驗(yàn)確定，對(duì)老混凝土路面打碎后，擊碎的混凝土顆粒由上而下逐漸增大，經(jīng)碾壓后，上部顆粒形成平整面，下部顆粒間形成嵌擠結(jié)構(gòu)。共振碎石是由機(jī)械共振錘頭破碎老混凝土路面，達(dá)到將破碎后的上層料相互嵌擠、下層相互嵌鎖的結(jié)構(gòu)層，大大提高了該基層的強(qiáng)度和剛度，解決了原老混凝土路面板塊在裂縫、接縫處的水平及豎向位移，減少建成后瀝青混凝土面層反射裂縫出現(xiàn)。特點(diǎn)為優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)、根除反射裂縫、不傷害路基和地下管網(wǎng)、相比多錘頭和沖擊式施工方法而言其噪音小。

由于共振碎石舊混凝土路面有諸多優(yōu)點(diǎn)，本文結(jié)合黃山大道西段道路排水等市政設(shè)施改造項(xiàng)目對(duì)施工方案進(jìn)行分析。

黃山大道為蚌埠市貫穿東西向的一條城市主干道，向西穿越高新區(qū)后并入東海大道，向東穿越高鐵、老山路及蚌五泗高速后，接至鳳陽(yáng)城區(qū)，主要承擔(dān)著跨區(qū)域的溝通聯(lián)系，是城南快速通道。道路總長(zhǎng)約25km，是完善蚌埠市路網(wǎng)的重要組成干道。

本次施工的黃山大道工程范圍位于高新區(qū)，起點(diǎn)大慶路，終點(diǎn)迎賓大道，全長(zhǎng)約2.5km，設(shè)計(jì)時(shí)速60km/h，道路等級(jí)為城市主干路，規(guī)劃道路寬度50m（雙向六車道），工程總投資約6000 萬元。

1 前期調(diào)查工作

1.1 對(duì)舊混凝土路面進(jìn)行損壞狀況調(diào)查

PCI（pavement condition index）是路面損壞狀況指數(shù)的一個(gè)十分重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。PCI 綜合了損壞類型、損壞程度、損壞范圍或密度等方面的定量狀況。PCI 值越大，路面狀況越好。一般根據(jù)PCI 值的大小，劃分路面現(xiàn)狀等級(jí)。它不僅直接關(guān)系到道路養(yǎng)護(hù)方案的選擇，也是舊混凝土路面加鋪新路面結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的依據(jù)。水泥混凝土路面損壞分為11 項(xiàng)，分別是破碎板、裂縫、板角斷裂、錯(cuò)臺(tái)、唧泥、邊角剝落、接縫料損壞、坑洞、拱起、露骨以及老舊混凝土路面維修過的面積。

依據(jù)城市道路損壞評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中的PCI 計(jì)算公式過于繁瑣，本次規(guī)劃設(shè)計(jì)單位采用公路PCI 計(jì)算公式，PCI=100-α0DRα1，其中DR 是路面破損率，α0和α1是設(shè)計(jì)參數(shù)，由設(shè)計(jì)單位提供，該公式簡(jiǎn)便，易于操作計(jì)算，結(jié)果計(jì)算值為45，判定黃山大道PCI 指數(shù)等級(jí)為“次”，符合舊混凝土路面碎石化要求。

1.2 DBL混凝土板塊斷板率

由縱向、橫向、斜向裂縫發(fā)展而產(chǎn)生的已完全折斷成兩塊以上的水泥混凝土路面板稱為斷板，而DBL 是已完全折斷成兩塊以上的水泥混凝土路面板的塊數(shù)與混凝土路面板的總塊數(shù)的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。經(jīng)計(jì)算，黃山大道斷板率為18%，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為“次”。

表1 現(xiàn)狀路面PCI等級(jí)

1.3 平均錯(cuò)臺(tái)量

平均錯(cuò)臺(tái)量采用量測(cè)接縫板邊的高程差，經(jīng)調(diào)查接縫高程差的平均值為12mm。

1.4 脫空率

脫空率測(cè)量方法較多，采用的儀器在本次施工中有難度，所以采用人工觀測(cè)。具體做法是人為觀察重型車輛在雨天路過裂縫處唧水情況的嚴(yán)重程度而判定該板塊是否脫空。經(jīng)觀察，該道路脫空率為25%。從以上數(shù)據(jù)判定，黃山大道西段可以采用舊混凝土路面共振碎石化設(shè)計(jì)方案。

2 開工前準(zhǔn)備工作

2.1 做好清理工作

碎石化施工前，應(yīng)做好舊混凝土路面的清理，清除舊混凝土板塊上存在的瀝青加鋪層及橫縫、脹縫處瀝青填縫材料。

2.2 設(shè)置應(yīng)力釋放層

黃山大道西段是雙向六車道，斷面形式如圖1所示。

圖1 斷面形式圖

由于車行道邊緣載有路側(cè)石，所以要做好應(yīng)力釋放措施。沿舊混凝土路面邊緣縱向切割，切割深度貫穿舊混凝土路面結(jié)構(gòu)層；應(yīng)力釋放渠寬度為50cm，形成邊緣先預(yù)裂效果。

2.3 特殊路段的處理

①軟弱路段

板塊唧漿、基層或路基含水量過大的不良路段，應(yīng)先挖除面板以下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)層，后用級(jí)配碎石換填碾壓。

②局部下陷路段

對(duì)于下沉大于5cm 路段，挖除舊混凝土面層，換填級(jí)配碎石。

2.4 標(biāo)識(shí)構(gòu)造物

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)沿線需要保護(hù)的構(gòu)造物做出明確標(biāo)識(shí)，以確保這些構(gòu)造物不會(huì)因碎石化施工而造成損壞。

2.5 保護(hù)地下附屬設(shè)施

經(jīng)過排查，對(duì)地下附屬設(shè)施采取有效保護(hù)。本次對(duì)雨污排水管提前做好疏通工作，車行道上的排水井也按設(shè)計(jì)圖紙做相應(yīng)混凝土井圈加固。

3 試驗(yàn)段選取

選取樁號(hào)0+200～0+400 段，長(zhǎng)度200.0m，單塊板寬3.5m 作為試驗(yàn)段。鉆孔取樣，車行道上的舊混凝土結(jié)構(gòu)層22cmC30 混凝土面層、20cm5%水泥穩(wěn)定碎石、22cm 二灰碎石、20cm6%二灰土基層，下部為壓實(shí)黏性土，土基良好。

鉆取混凝土10 個(gè)鉆芯點(diǎn)，檢測(cè)舊混凝土板塊劈裂強(qiáng)度。將混凝土劈裂強(qiáng)度換算成抗彎拉強(qiáng)度，其值是3.8MPa，大于C30 混凝土抗拉強(qiáng)度的80%，符合混凝土路面碎石化規(guī)范要求。

在試驗(yàn)段區(qū)域內(nèi)，用灑水車在破碎的車道上來回灑水，以抑制施工中產(chǎn)生的粉塵，灑水時(shí)間與破碎的時(shí)間宜控制在半小時(shí)以內(nèi)。

本次租賃的共振碎石機(jī)是中鐵科工的GPJ3X-600，采用3X 直線振動(dòng)技術(shù)，在不降低振幅的工況下，利用車體的重量對(duì)振動(dòng)施加工作壓力，對(duì)舊混凝土路面實(shí)行共振碎石。共振破碎機(jī)在破碎過程中不斷對(duì)行車速度、振幅、錘間距進(jìn)行調(diào)整，確定共振設(shè)備的工作參數(shù)，如表2所示。

表2 對(duì)共振碎石化機(jī)械進(jìn)行調(diào)頻后最佳工作方案一覽表

試振完成后，選取4 個(gè)1.2m 長(zhǎng)、1.2m 寬、水泥板22cm 的檢查坑進(jìn)行人工開挖，碎石篩分合格率符合表3 要求。試坑檢測(cè)完成后，用密級(jí)配碎石料回填壓實(shí)，并及時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)段乳化瀝青封層，如表3所示。

表3 試驗(yàn)段完成碎石化后的塊料級(jí)配表

為了更好地為瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供充足理論數(shù)據(jù)，確保后期瀝青混凝土施工質(zhì)量，所以對(duì)本次試驗(yàn)段進(jìn)行了回彈彎沉試驗(yàn)，機(jī)械選用標(biāo)準(zhǔn)軸載B22-100，20 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，合格率92%，計(jì)算回填模量為200MPa，符合瀝青混凝土下基層半剛性回彈模量要求。

通過共振技術(shù)破碎后的水泥板形成了一種比較理想的結(jié)構(gòu)層。這種結(jié)構(gòu)層的頂部（大約1/4～1/3)是碎化層，該碎化層不僅弱化了原水泥板的剛度，同時(shí)與下部的嵌鎖層一起吸收車輛的沖擊能量，是很好的半剛性基層結(jié)構(gòu)。

4 開工建設(shè)

破碎順序由混凝土路面外側(cè)車道開始，從邊緣向中間破碎，破碎時(shí)應(yīng)有重復(fù)破碎搭接面，搭接寬度不應(yīng)小于5cm。破碎應(yīng)全面徹底，不遺留未破碎區(qū)域；距離路緣石50cm 的舊混凝土路面，采用人工破碎法，形成應(yīng)力釋放渠。

共振碎石化完成后，清除舊混凝土路面接縫內(nèi)大于5cm 的碎石塊，并對(duì)凹陷的路段采用級(jí)配碎石料回填。

碎石化后應(yīng)及時(shí)壓實(shí)，受碎石化原理控制，共振碎石化后松散層顆粒粒徑較小，適當(dāng)灑水，采用鋼輪壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)組合碾壓，單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)的自重不小于18t。壓實(shí)遍數(shù)以壓實(shí)完成后表面均勻密實(shí)為準(zhǔn)。

碾壓結(jié)束后，為使表面較松散的粒料具有一定的粘結(jié)力，宜噴灑乳化瀝青透層油，鋪裝瀝青面層前，不得通行車輛。嚴(yán)格控制在雨天來臨季，進(jìn)行路面碎石化。

由于此路段是城南新區(qū)，居民不多，無高層住宅區(qū)，無大型廠房，樓層也控制在6 層以內(nèi)，碎石段離建筑物在8m 以上，并且已按行政主管部門要求做好安全圍擋，夜間不進(jìn)行碎石化，以免擾民，白天施工時(shí)，也將機(jī)械噪音的分貝盡量調(diào)整在70dB以下，嚴(yán)格按照環(huán)保和社穩(wěn)方案執(zhí)行，給市民營(yíng)造一個(gè)良好的生活環(huán)境，施工流程圖如圖2所示。

圖2 施工工藝流程圖

5 安全文明施工措施

5.1 安全要求

對(duì)人員進(jìn)行安全教育，施工時(shí)必須配有安全帽和反光背心，施工人員和機(jī)械設(shè)備必須聽從現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人指揮。

根據(jù)工地情況，做好場(chǎng)地布置，合理安排臨時(shí)設(shè)施，進(jìn)行安全保衛(wèi)工作，布置安全防護(hù)設(shè)施和統(tǒng)一的安全標(biāo)志，在施工現(xiàn)場(chǎng)醒目位置設(shè)置固定的大幅安全標(biāo)語(yǔ)及各種安全操作規(guī)程牌。

正確指揮和組織生產(chǎn)，堅(jiān)持“安全第一”的原則，防止因機(jī)械操作人員疲勞施工。

做好宣傳和現(xiàn)場(chǎng)管理工作，非施工人員和車輛禁止入內(nèi)。

5.2 環(huán)境保護(hù)

對(duì)揚(yáng)塵的控制，配備2 臺(tái)灑水車，及時(shí)灑水，做好揚(yáng)塵措施。

對(duì)機(jī)械的噪聲控制，嚴(yán)格執(zhí)行舊水泥混凝土碎石化設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南的規(guī)定，在上午7：00～11：00 和下午14：00～18：00施工，杜絕晚間施工。

對(duì)于特殊地段需反挖結(jié)構(gòu)層而產(chǎn)生的建筑垃圾外運(yùn)，要求運(yùn)輸車輛必須加以覆蓋，防止遺灑，污染市區(qū)環(huán)境。

所有運(yùn)輸車輛進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，設(shè)專人進(jìn)行統(tǒng)一指揮調(diào)度。

隨時(shí)派專人清掃場(chǎng)區(qū)施工道路，適量灑水壓塵，維護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)。

項(xiàng)目經(jīng)理對(duì)施工班組作業(yè)區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)文明負(fù)責(zé)，落實(shí)到具體人。

完成各項(xiàng)施工任務(wù)，必須做到工完場(chǎng)清。采取有效的技術(shù)手段和管理措施將施工機(jī)械和運(yùn)輸車輛的噪音控制到最低程度，為保護(hù)施工人員健康，經(jīng)常保養(yǎng)機(jī)械，避免影響工程進(jìn)度。

6 采用舊混凝土路面共振碎石化在造價(jià)方面的優(yōu)勢(shì)

共振碎石化施工技術(shù)，能更有效地解決水泥混凝土路面加鋪出現(xiàn)反射裂縫這一關(guān)鍵性問題，以往幾年，在設(shè)計(jì)方案中多采用對(duì)于嚴(yán)重板塊損壞地方進(jìn)行反挖換板。在板塊破損不是很嚴(yán)重地方，采用清縫后灌縫注漿法，增強(qiáng)舊混凝土板塊與下基層的整體剛度，稍后對(duì)脹縫、縱縫和橫縫處清理縫口，貼40cm 防裂貼及聚酯玻纖布鋪裝，灑乳化瀝青，再施工2 到3 層瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層。但經(jīng)過在施工過程中未能更好地將設(shè)計(jì)處理方案做細(xì)做好，無視細(xì)微處混凝土的損壞，不按施工圖紙方案進(jìn)行施工，所以反射裂縫早早暴露。再加上交通量增加，改造后的瀝青加鋪路面未在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)就呈現(xiàn)不同程度的損壞。如施工單位再未能及時(shí)驗(yàn)收，完成移交手續(xù)，后續(xù)的路面維修費(fèi)用仍是由施工單位承擔(dān)，必將大大增加施工單位經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。所以表4 將現(xiàn)優(yōu)化后的混凝土碎石化方案和以往貼防裂貼及加鋪玻纖布做應(yīng)力吸收層方案，在造價(jià)費(fèi)用上進(jìn)行比對(duì)。

該段道路長(zhǎng)約2500m（含交口），機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道寬度31m，粗略估算道路面積88300m2。共振破碎工藝按照60 元/m2折算，采用共振碎石化技術(shù)能夠節(jié)省投資1442105元。

綜合上述計(jì)算結(jié)果，對(duì)比原先舊混凝土路面加鋪瀝青混凝土處理方案與現(xiàn)在舊混凝土路面共振碎石化后加鋪瀝青混凝土方案，共振碎石化不僅能夠加快施工進(jìn)度，而且在結(jié)構(gòu)基層的分部分項(xiàng)內(nèi)容中就節(jié)約工程造價(jià)約144.21 萬元，大大地減少了資金投入。

共振混凝土碎石化技術(shù)對(duì)舊路面地基的影響較小，施工方案具備進(jìn)度快、程序簡(jiǎn)便、效率高、節(jié)約工程造價(jià)費(fèi)用等特點(diǎn)。通過共振碎石化施工，同時(shí)也解決了挖除混凝土碎塊而產(chǎn)生的建筑垃圾外運(yùn)，減輕白色污染，保護(hù)城市環(huán)境，是目前解決舊混凝土路面加鋪瀝青混凝土容易出現(xiàn)反射裂縫問題的有效施工方案。