旧水泥稳定碎石半刚性基层再生应用研究

张志中

（河南省内乡县公路局，河南 南阳 474350）

0 引言

当前，在我国高等级公路施工中往往采用半刚性基层，且多为水泥稳定碎石材料，此类材料强度、刚度较大，且具有良好的耐久性和水稳定性。为此，该文决定采用多锤头破碎法进行路面病害处治。一般路面状况指数PCI＜54，断板率DBL ≥20%，路面评价结果为中下等时可使用碎石化技术，该技术针对此类严重路面病害处治效果良好，且可以解决旧沥青路面结构产生的反射裂缝[1]。

1 多锤头破碎就地再生施工原理

MHB 是多锤头破碎再生技术的简称，在旧水泥混凝土路面破碎施工率先使用，是一次性将旧混凝土路面破碎为碎块的一种技术。该项技术起源于20 世纪末的美国，混凝土板块经过此技术破碎之后，其颗粒粒径将大大变小，其强度形成原理与嵌挤碎石结构更接近，因此，也被叫做碎石化技术。

其施工过程原理较为简单，仅是一个能量转化的过程，由重锤下落产生的势能向旧水泥稳定碎石基层的动能、势能进行转换。通过重锤自由下落，旧水泥稳定碎石基层受强烈撞击后，基层表面将迅速出现破裂现象，同时因冲击波作用，此破裂现象将会急速传递到基层内部，从而加大破裂深度，随着深度的增加，能量也会随之逐步减小。为此，旧水泥文登碎石表面受重锤撞击之后，相较基层内部，与波源距离较近，受到的冲击力最大，则其破碎程度最大，粒径最小。也就是说，按照从上到下的顺序，旧水泥稳定碎石基层受重锤破碎之后，其破碎块体的粒径将越来越大。通过压实上部小颗粒可以构成一个平整性良好的表面，从而为摊铺上部结构层提供便利，此时，较大粒径的下部颗粒之间将构成一个嵌挤结构，基于此，当旧水泥稳定碎石基层破碎、压实之后，可形成一个紧密性好、内部结构稳定的材料层，从而提高路面结构的强度[2]。

2 工程概况

某路段属于大修工程，路基为8 m 宽、路面为7.5 m 宽，两侧土路肩各0.25 m 宽，路面结构层为级配碎石基层40 cm+沥青石屑下封层1 cm+沥青混凝土面层4 cm，共45 cm 厚。在通车运营过程中，路面损坏较为严重，当前以对道路使用性能造成了很大影响。基于此，决定重新翻修旧路面。经过综合考虑，在大面积施工前，可选取K20+400～K20+600 段做试验段，共200 m，采用旧水泥稳定碎石再生施工工艺。即旧水泥稳定碎石基层先通过多锤头破碎再生技术进行破碎，随后由专用铣刨设备进行铣刨处理，重新进行压实处理，以此用于路面垫层，随后将级配碎石铺设其上，厚度为38 cm（20 cm+16 cm）。

3 多锤头破碎就地再生施工工艺

3.1 施工准备

施工前，先将易受冲击振动影响的构造物位置标注出来，例如桥涵、挡墙和管线等，防止破碎施工振动会损害此类构造物，结合多年实践工作经验，及多锤头破碎时能量传递深度问题，当构造物埋深在1.5 m 以上时，多锤头破碎不会对其造成损害，对于此类构造物无需标记。但暗涵、通道等埋深在1.5 m 以内时，则需做打裂标记，在整个施工环节，尽可能地降低锤头高度，防止破坏此类构造物。而于桥梁、明涵等构造物，则严禁损坏[3]。

此外，由于该路段存在软土，含水率较高，在施工过程中锤头的冲击能极易被此类湿软基层、路基所吸附，大大降低了水泥稳定碎石基层的能量，最终会对破碎效果造成一定的影响[4]。因此，在施工前，还应先处理好软土部位，如将湿软基层、土基挖除，回填级配碎石、片石等，并通过重锤冲击进一步夯实此类换填材料。

3.2 破碎施工

为确保破碎参数准确、有效，需先通过试验段破碎进行各项施工参数，如落锤高度、频率、行驶速度等，从而为后期大面积施工提供依据。通常对破碎效果影响较大的2 个参数为落锤高度与落锤间距，在施工过程中，要尽可能地调大落锤高度值，而破碎效果则由落锤间距的调整进行控制。若锤距太短，表面破碎块的粒径将会变小，此时粉状混凝土含量则会大幅增加，将会对乳化沥青下渗不利。但是锤距若是太长，则破碎块粒径则会变大，很难满足设计要求[5]。为此，在整体施工中，可利用挖坑法对上、中底层粒径进行详细检测，并对落锤高度、间距等参数进行适当调整。

此外，在施工中，需指派专人随时查看破碎情况，若根据设定的施工参数进行破碎处理后，得到的破碎效果不甚理想，需根据实际情况，及时对各项参数进行调整，最终保证可达到良好的破碎效果，一般需一次达到破碎效果，尽可能不做二次补充破碎。

3.3 铣刨施工

水泥稳定碎石基层破碎材料经专用铣刨装置进行铣刨处理，在整个过程中要进一步细化水泥稳定碎石材料，保证满足粒径需求。

3.4 压实

待完成上述作业后，可通过人工或机械进行整平处理，待初平后，可利用Z 型压路机进行1～3 遍振动压实，随后通过钢轮振动压路机进行1～2 遍碾压，最终保证压实度满足施工要求。

3.5 洒布乳化沥青透层及撒布封层碎石

为了保证旧水泥稳定碎石基层破碎后可以黏成一个整体，待完成碾压施工后，需及时进行透油层浇筑，要求每平方米控制乳化沥青用量2.5 kg/㎡～3.5 kg/㎡，3 cm～5 cm 为渗透深度[6]。如果表面存在过多的细粉料，需先洒水湿润，随后再进行乳化沥青洒布。待乳化沥青洒布完以后，即可铺撒封层碎石，随后通过钢轮压路机进行2 遍碾压。碾压成型之后，不允许车辆通行，需做好交通管制工作，当铺筑完基层、面层之后，才可以开放交通。

4 多锤头破碎就地再生质量控制

4.1 破碎粒径检测与控制

旧水泥稳定碎石基层在破损病害较为严重的情况下，为降低旧水泥稳定碎石的块度、整体刚度，可采用碎石化破碎技术，该技术的应用可防止因旧水泥稳定碎石块太大而产生反射裂缝。因此，在施工过程中，减小破碎粒径才能扼制反射裂缝的出现。但同样也需要合理控制其粒径，严禁过细。只有将破损粒径控制在合理的范围，才能避免产生反射裂缝，增加路面结构层的强度。根据要求，可在75%控制压实后的基层破碎率，且保证基层上、中、下三层的最大粒径控制在7.5 cm、22.5 cm、37.5 cm。一般可采取试坑开挖法进行粒径尺寸的检测与确定，保证施工质量。

4.2 试验段FWD弯沉检测

为了确保路面施工效果，该文通过试验针对原路面、破碎后路面、级配碎石铺装后路面进行了对比分析，在路面未处理前，原路面的实测弯沉值代表值为126.9，待路面经多锤头破碎就地再生之后，则其弯沉代表值为544.7，当级配碎石铺设20 cm 后，测底基层弯沉代表值为154.9，待级配碎石铺设16 cm 之后，在此测基层弯沉代表值为47.2。对比结果如图1 所示。

由此可见，路面在经多锤头破碎再生处理之后，与原路面弯沉值相比，路面弯沉值相对较小，则表明具有良好的再生效果。

5 结语

综上所述，随着公路建设规模的持续扩大，我国公路建设事业得到了突飞猛进的发展。水泥稳定碎石材料具有强度、刚度大及良好的耐久性与水稳定性。但是在使用过程中，往往会出现不同程度的病害问题，从而危害路面使用性能，甚至造成更大的损失。基于此，必须做好旧水泥稳定碎石半刚性基层病害处治施工，如多锤头破碎就地再生工艺的应用，可有效解决病害问题，提高路面施工性能，为此，在具体施工中，应全面掌握多锤头破碎就地再生施工原理，并在此基础上，结合工程实际情况，进一步规范施工工艺，做好质量控制工作，采取切实可行的措施全面提升工程质量，推进我国公路事业持续、健康发展。

图1 回弹弯沉测试结果对比图