公路路面“白改黑”共振破碎碎石化基层的质量控制

石敏+万永红+冉平

摘 要：以宁波仑区泰山路及S319省道甬（宁波）余（余姚）线江北段工程为例，介绍了公路水泥混凝土路面“白改黑”共振破碎碎石化基层施工要点和质量控制方法，具体列出共振破碎路面基层碎石化质量要求和原水泥混凝土路面各种路况评定条件下的共振破碎要求，为同类工程的施工提供借鉴。

关键词：水泥混凝土路面 沥青混凝土路面 “白改黑” 质量控制

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（c）-0038-03

早期的公路路面以水泥混凝土路面为多，随着交通量和载重量的飞速发展，水泥混凝土路面产生板底脱空、错台等多种病害，正常的养护已不能满足行驶要求，需要进行大修改造。目前大修改造以将水泥混凝土路面改为沥青混凝土路面为主，即常说的，达到环保、防尘、降噪和增添行车舒适性的效果。相对于原先的混凝土路面，白改黑后的道路路面与轮胎之间附着力增强，车辆在处理紧急事件中制动性能大大提高，车辆行驶起来更加安全，更加平稳；车辆行驶过程中产生的噪音将大幅度下降，为降低公路路面噪音起到了重要作用；黑色沥青路面吸尘性能较好，能有效吸收车辆行驶过程中的扬尘，从而能提高街道两旁店铺、居民住宅的空气质量，提高美化公路环境的质量。

在原水泥混凝土路面“白改黑”共振破碎碎石化施工中，碎石化基层的质量控制是保证“白改黑”工程质量的关键工序，必须加强质量控制。宁波交通工程建设集团有限公司在宁波北仑区泰山路及S319省道甬（宁波）余（余姚）线江北段采用共振破碎的方法“白改黑”改造路面，取得了较好的路面改造效果。

1 原水泥混凝土路面的处理方法

1.1 直接在原水泥混凝土路面上铺筑沥青混凝土路面

直接加铺沥青层是最常用的方法，由于水泥板接缝处在荷载、温度等的共同作用下，会产生相对位移，引发沥青混凝土的反射裂缝，行车颠簸，影响路面的使用和结构寿命。

1.2 挖除原水泥混凝土路面再铺筑沥青混凝土路面

全部挖除原水泥混凝土面板，虽然能够彻底地解决加铺沥青混凝土面层反射裂缝的问题，但不能对原水泥混凝土面板加以回收利用，且移除后通常需要进行基层补强，原水泥板需要运输堆放和处理，费用昂贵，同时容易造成环境污染，不符合建设环保工程的理念。

1.3 对旧水泥混凝土路面进行破碎

对原水泥混凝土路面进行破碎稳固处理后作为加铺层的基层或底基层，较好地利用了原混凝土板的强度，不仅节省投资、有效地防治或延缓沥青路面反射裂缝的产生或发展，是抑制放射裂缝出现的最有效方法，原水泥混凝土面板得到了有效的处置。国内常用的破碎改建旧混凝土路面技术主要有3种，分别是打（断）裂压稳、冲击碾压和共振破碎3种破碎技术。

（1）打（断）裂压稳技术对于扩散性裂缝的深度要超过25 mm，但是在打裂作业时不能将水泥混凝土面板和基层震碎。经过打裂压稳处理后，裂缝间距为30～150 cm，这样可以使水泥板块由于温度荷载作用下产生的位移分散到各个裂缝上，减小位移的累计，使沥青面层不产生裂缝。经实践证明，打裂压稳技术可以对路面状况良好、只是存在功能性病害的水泥路面进行很好改造。（2）冲击碾压技术是指采用冲击压路机对原水泥混凝土路面进行冲击压实。冲击碾压施工所采用的冲击压路机是一种具有高冲击能量的压实机械，使用三角形、正方形等具有棱角的多边形形状，机器在行走时会产生以1.5～2.2次/s为频率的连续周期性高振幅冲击力直接冲击破碎混凝土面板，冲击所产生的高能量还具有向下传播的特性，继续冲击基层和土基，进而起到对旧路基补充压实的作用。冲击碾压破碎的旧混凝土路面既可以作为垫层，然后加铺基层、水泥路面或沥青路面，也可以直接加铺沥青混凝土面层，防治反射裂缝。（3）共振破碎水泥混凝土路面处理技术是近年来出现的新技术，采用共振破碎是将原混凝土路面碎石化，内部嵌挤、结合密切，可作为稳定的柔性基层（图1）。碎石化技术原理是通过专门共振破碎锤头冲击路面，发出高频率的震动波和水泥混凝土路面发生共振作用，使路面内部颗粒间的内摩擦阻力迅速减小而崩溃，进而将水泥路面击碎。破碎锤头上装有专用传感器，感应路面的振动反馈，由电脑自动调节振动频率，从而控制被击碎颗粒大小和破碎深度。将水泥板块震碎成分散的粒料体，然后碾压，形成“高强粒料基层”，把水泥混凝土路面在温度、湿度变化和荷载作用下的位移降低到沥青混凝土面层可以允许的范围内，从而彻底解决反射裂缝。

根据施工设备的不同，碎石化可以分为多锤头和单头共振式破碎机，国产GZL600型全浮动式单头共振破碎机是比较常用的破碎机械（表1）。

2 共振破碎操作要点

2.1 准备工作

（1）通过物探等多种方式，查明沿线地下管线及结构物的布设情况、位置、埋深及管线性质，以保证在共振安全允许范围内施工；对于埋置深度小于1 m的涵洞及横穿高压管线（如燃气、热力、供水等）进行标注，禁止使用共振破碎化施工。（2）对局部板块（如脱空、断裂）进行换板或补强修复，对软弱基层进行注浆或挖除并浇筑新的水泥混凝土路面。

2.2 共振破碎试验段

（1）根据原水泥混凝土路面的弯沉检测情况，选择有代表性的路段进行共振破碎试验。（2）通过对原水泥混凝土路面弯沉检测，以调整强弱等级不同路面的振幅、振动频率和行走速度。共振破碎的控制参数见表2。（3）在试验段选取2～3处开挖试坑，面积1.2 m×1.2 m，深度为原水泥混凝土路面板块高度，通过段面观察，判断破碎程度。（4）采用钢轮压路机碾压，通过取芯判断是否达到密实效果。（5）根据试验段的成果，进行施工总结，确定最终施工参数：破碎机的行走速度80～100 km/h，落锤高度1.0～1.2 m，落锤间距8～10 cm。

2.3 共振破碎施工

（1）根据弯沉检测结果，对强弱不同的路段，灵活调整频率、速度等进行共振破碎。（2）共振破碎由高至低，破碎时先外侧车道、后中间车道。（3）两幅破碎操作面一般要保证20 cm左右的搭接面。（4）对边缘50～75 cm共振破碎施工不到的地段，可使机械与边缘成30°～50°角度破碎，或用其他机械如多锤头破碎。（5）对强度较高的水泥混凝土路面，先采用打裂等手段对路面预裂，预裂后再进行共振破碎。

2.4 压路机碾压

（1）碾压前，先清除大石块、传力杆或接缝沥青。（2）对局部坑槽处先填筑级配碎石。（3）对表面粉层较多的软弱层路面，先铺设2～5 mm的米粒石再进行碾压。（4）采用单一钢轮压路机碾压或钢轮与胶轮的组合碾压方式进行碾压（表3），得到要求的压实度。（5）碾压过程应持续洒水保证路面湿润，促进破碎层板结。碾压完成后，需采用薄膜覆盖或洒布封层沥青。

3 共振破碎基层质量控制

3.1 共振碎石化基层碎石化层破碎后粒径和弯沉要求

2014年交通运输部发布了《公路水泥混凝土路面再生利用技术细则》（JTGT F31-2014），多省（市）也发布了地方标准，一般要求共振破碎路面碎石化施工的质量控制以破碎粒径为控制指标，以路面沉降为校核，以路面弯沉值及回弹模量控制碎石化基层是否满足承载力要求。

破碎后旧路面会产生一定的沉降量，一般为2.5～3.5 cm。路况较好的路段平均沉降较小，路况较差的路段平均沉降较大。因此，碎石化完成后水准观测，每车道20 m一个点，以60～150 m为区间计算平均沉降量以校核碎石化破碎的质量。碾压完成后，进行弯沉和回弹模量检测，当回弹模量达不到设计要求时，进行路基处治。

根据有关标准和规范，结合工程实际，该工程共振碎石化基层碎石化层破碎后粒径宜符合以下要求，见表4。

共振破碎碎石化后的粒径检测方法通过挖坑检测，每300 m、每车道（含硬路肩）检测一处。试坑尺寸120 cm×120 cm，然后将坑内碎砼块清除至露出底部下承层，直接用筛分和直尺检测碎块粒径，计算破碎率，并观察坑洞截面的裂缝均已贯穿和分布情况。

3.2 共振破碎效果评价标准

（1）原水泥混凝土路面路况评为优、良、中的路段见表5。

（2）原水泥混凝土路面路况评为次、差的路段见表6。

4 结语

共振破碎原水泥混凝土路面，消除了板底脱空、板内应力和板间错台，有效地保证了下承层的稳定，延长了维修工程寿命；旧路面板形成嵌锁结构，保留了旧板的部分强度，可直接作为基层使用，节省了造价；破碎后的旧板资源再利用，同时避免了废料对周边环境的污染，保护了生态环境；共振破碎的高频低幅性及瞬时性，共振横向和纵深范围影响较小，因而对路基基层、结构和城市管网影响较小。宁波北仑区泰山路“白改黑”共振破碎原水泥混凝土破碎碾压后碎石化基层质量达到了预期目标（图2），继后施工的沥青混凝土路面使用效果良好。

参考文献

[1] 王学营.基于高频低振幅共振破碎技术的路面结构力学行为研究[D].重庆交通大学，2013.

[2] 杨成忠.共振破碎在旧混凝土路面碎石化中的应用[J].养护机械与施工技术，2006（5）：26-29.

[3] 王毅雄.GZL-600型全浮动式共振机破碎砼面层的施工质量控制[J].福建建筑，2012（9）：85-87.

[4] DB41/T 963-2014，河南省地方标准《旧水泥混凝土路面微裂式破碎再生技术规程[S].