共振碎石化在水泥混凝土路面改造中的應用

劉增暉

(同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司，上海 200092)

0 引言

從20世紀80年代至今，我國道路建設有了飛躍式發(fā)展，其中大量為水泥混凝土路面。隨著道路使用年限的增長，早期修建的水泥混凝土路面不同程度的出現(xiàn)了破碎、斷板、錯臺、開裂、脫空等破壞及病害。同時隨著近年來瀝青混凝土路面技術的發(fā)展成熟，以及其相對水泥路面在行駛舒適性、力學性能及噪聲等方面的優(yōu)勢，使“白改黑”逐漸成為道路改造的趨勢。

常用的水泥混凝土路面加鋪瀝青層設計方法主要有設置應力/應變吸收夾層、設置裂縫松弛/延緩層、瀝青層鋸切橫縫及共振碎石化等方法，各種方法主要針對問題均為反射裂縫的防治。經(jīng)實踐證明，共振碎石化方法在防治反射裂縫方面效果較好。下面結(jié)合晉江市世紀大道改造工程中共振碎石化技術來進一步探討，并著重對設計及施工過程中的技術難點進行闡述。

1 工程概況

晉江市世紀大道改造工程，項目位于福建省晉江市，道路南起晉光路，北止于晉江人路口，道路總長度約為9.6km，其中1.3km(迎賓路—湖光西路)道路紅線寬度為60 m，其余路段為70 m，道路等級為城市主干道。本工程晉光路—長興路、雙龍路—晉江人路段中心線位維持現(xiàn)狀，這兩段采用對現(xiàn)狀水泥混凝土板進行共振碎石化后加鋪柔性基層瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu);長興路—雙龍路路段因新建新華街下穿通道，需進行大開挖施工，僅對少量現(xiàn)狀水泥路面進行共振碎石化利用，其余均挖除現(xiàn)狀路面后新建基層瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。

2 共振碎石化技術原理

共振碎石化技術是利用共振碎石化機械產(chǎn)生高頻低幅的振動能量，通過破碎錘頭傳遞到水泥板塊里，將水泥混凝土板塊震裂并將表面的“裂紋”均勻的擴展至板塊底部，該作用不會破壞基層結(jié)構(gòu)。共振破碎后水泥板塊產(chǎn)生的裂紋是斜向的，與路面成35°～40°角，這種獨特的斜向嵌緊結(jié)構(gòu)，可以有效保持水泥板的承載力，同時可以有效避免產(chǎn)生反射裂縫和車轍現(xiàn)象。共振碎石化后水泥混凝土顆粒的粒徑一般不大于40cm，并且顆粒最大尺寸的分布情況基本為表面不超過7.5cm，中間不超過22.5cm，底部不超過37.5cm。共振碎石化技術應用廣泛，即使水泥混凝土板塊完整性和結(jié)構(gòu)性較差也可適用。共振破碎后原水泥混凝土板塊成為“高強粒料基層”，然后在上面加鋪瀝青面層補強。

3 共振碎石化施工要點

1)試破碎。

在正式施工前應先確定共振機的技術參數(shù)，選取實驗路段進行試破碎，之后開挖樣洞，檢查水泥板破碎后的粒徑能否滿足要求。如滿足要求，則確定共振機的頻率、配重、振幅、前進速度等參數(shù)作為施工控制參數(shù)。

2)破碎層整平碾壓。

共振破碎后，根據(jù)道路設計標高及加鋪層的設計方案進行整平、碾壓。局部不平整的范圍采用級配碎石進行填補找平。

碎石化層碾壓按初壓、復壓、終壓三個階段進行，分別采用鋼輪振動壓路機、輪胎壓路機、鋼輪振動壓路機。直線和不設超高的平曲線段，由兩側(cè)路肩開始向路中心碾壓;設超高的平曲線段，由內(nèi)側(cè)路肩向外側(cè)路肩進行碾壓。

4 共振碎石化在設計和施工階段中的技術要點

1)道路加寬處路面結(jié)構(gòu)設計。

舊路改造工程除了“白改黑”以外往往還伴隨著道路拓寬改造，本工程即為此類。此類工程除解決舊路反射裂縫問題外，還需解決新建部分與共振破碎部分可能存在的不均勻沉降問題。對于水泥破碎基層與新建路面交界處的處理，為做好兩者銜接，路基可采用挖除現(xiàn)狀水泥混凝土路面寬度1 m，并在新舊基層間跨縫鋪設寬度為2 m的聚酯玻纖布，在瀝青面層間跨縫鋪設2 m寬玻纖格柵的措施;對于兩側(cè)共振碎石化中間新建(原側(cè)分帶位置)的情況，為保證道路路面結(jié)構(gòu)之間的連續(xù)性，減少結(jié)構(gòu)性沉降，本工程在原側(cè)分帶位置采用與原水泥混凝土路面相同的結(jié)構(gòu)層，待達到設計強度后，再與兩側(cè)原水泥混凝土路面一起進行破碎處理。

2)道路縱坡及橫坡找平。

由于老路存在部分沉降、隆起，路面破碎后與設計標高之間高差不一，道路縱坡、橫坡度與設計存在差異，此類情況如進行等厚加鋪則無法滿足技術指標要求。由于本工程采用柔性基層路面結(jié)構(gòu)，針對不同的高差采用下述襯墊方式進行相應處理:H≤25cm，舊路面碎石化后采用連續(xù)型碎石找平;25cm＜H≤40cm，舊路面碎石化后采用密級配瀝青混凝土襯墊;H＞40cm，高差較大，舊路面可不進行碎石化，直接加鋪級配碎石襯墊。

3)現(xiàn)狀涵洞位置的處理。

對于已探明蓋板涵等設施，在共振化過程中應注意避讓，在距離涵洞1 m范圍內(nèi)不進行共振處理，防止破壞其結(jié)構(gòu)，未共振區(qū)域采用銑刨處理，銑刨厚度為1cm，在攤鋪瀝青前噴灑粘層瀝青，并在基層之間和面層之間跨縫設置2 m寬玻纖格柵，減少不均勻沉降。

4)施工過程中遇到的問題及病害處理。

a.軟弱基層路段處理。施工過程中需對共振碎石化后的基層進行彎沉檢測以控制質(zhì)量。部分路段可能會存在彎沉值較大的情況，此類情況可能包含兩種原因:一是確為軟弱基層，需進行補強處理;二是由于舊混凝土板共振破碎后的粒徑較大，雖經(jīng)過碾壓處理，仍可能因貝克曼梁放置的位置不合適而產(chǎn)生一定幾率的檢測誤差。針對這種情況，可先不進行補強處理，待加鋪底層瀝青混凝土后再進行復測，彎沉值仍超過設計要求的路段可采用壓力注漿方式進行基層加固，這樣可以有效避免因測量誤差造成不必要的浪費。

b.彈簧路段的處理。對于部分共振碾壓存在彈簧現(xiàn)象的路段，應查明現(xiàn)狀彈簧土路面具體原因，對于原土基回填料較差原因造成的彈簧現(xiàn)象，應采用挖除原填充料，重新填筑路基。

c.現(xiàn)狀井位脫空的處理。對于現(xiàn)狀管線井，可能存在程度不一的脫空現(xiàn)象，可采用挖除現(xiàn)狀井周圍路面結(jié)構(gòu)層，并新建水泥混凝土結(jié)構(gòu)層的方式進行加固處理。

5 共振碎石化應用效果評價

晉江市世紀大道改造工程已順利驗收，竣工驗收評定為優(yōu)良級。根據(jù)最終驗收路面結(jié)構(gòu)彎沉等技術參數(shù)的檢測結(jié)果，道路改造各項指標均滿足設計及規(guī)范要求。該工程自2013年竣工通車以來至今尚未發(fā)現(xiàn)任何反射裂縫和車轍等相關病害，道路使用性能良好。從共振碎石化技術在該工程中的應用效果來看，其工作程序簡便、施工效率高、施工周期較短，施工過程中產(chǎn)生的揚塵、噪聲等環(huán)境污染較小，施工期交通組織便利，對交通產(chǎn)生的影響較小，原水泥混凝土面層合理利用，無需作為垃圾進行外運處理，有效杜絕“白色污染”，同時節(jié)約建設材料，社會效益及經(jīng)濟效益較高。

6 結(jié)語

目前國內(nèi)共振碎石化技術應用并不是特別廣泛，施工機械和隊伍極少，通過其在晉江市世紀大道改造工程及近年來國內(nèi)外類似工程中的實際應用，證明共振碎石化技術在“白改黑”項目中確實具有較大優(yōu)勢和眾多優(yōu)點，改造效果顯著。相信在不久的將來，該項技術在道路改造工程中的應用會越來越廣泛，相關技術研究會越來越深入，逐步推動中國水泥混凝土路面改造的發(fā)展。

［1］徐柱杰，凌建明，黃琴龍.舊水泥混凝土路面共振碎石化效果研究［J］.中國公路學報，2008，21(5):39-40.

［2］張 洋，趙品銀.共振碎石化技術在城市道路水泥混凝土路面改造中的應用研究［J］.工程建設標準化，2005(1):53-54.

［3］楊成忠.共振破碎在舊混凝土路面碎石化中的應用［J］.筑路機械與施工機械化，2006，23(5):117-118.