高速公路旧水泥混凝土路面共振碎石化施工技术

李 灿

（廊坊市公路管理中心，河北 廊坊 065000）

引言

旧水泥混凝土公路通过实施“白改黑”改造，对提高行车舒适度和道路美观度有显著效果[1-2]。以往的改造模式，将旧路面简单清洁后直接摊铺沥青混合料，后期往往会产生新旧材料分层的现象，不仅造成了资源浪费，而且维护成本高。共振碎石化技术将原来旧水泥混凝土路面完全破碎后，进行碾压使其形成具有较大强度和相对稳定的结构，然后在表面继续摊铺沥青混合料，形成新路面，对解决反射裂缝等路面病害有积极作用[3-5]。

1 工程概况

某高速公路于2013年建成通车，为双向四车道，由于运行年限较久且交通量较大，在K625+300—K625+600水泥混凝土路面路段出现了多处车辙、裂缝等病害。该高速公路进行全面改造，对试验段进行修复，修复方案确定为共振碎石处理、碾压并撒布透层油。

2 施工准备

2.1 现场布置

在该路段展开调查，明确路基宽度，使用红色油漆将路面病害位置标记出来，检查排水系统是否正常，对堵塞的排水渠道进行疏通。在相对较低的路段加设临时排水通道。根据施工方案，先进行右侧车道施工，在道路中间分割线上布置反光锥，保障左侧行车安全。禁止无关人员及车辆进入施工区域。

2.2 机械选型

（1）本次共振碎石化施工使用型号为GZL-600全浮动式共振碎石机1台，最大进料边长1 200 mm， 出料粒度10～150 mm可调，用于旧水泥混凝土路面的破碎。（2）型号为YZD7.0的单钢轮振动压路机1台，振动频率40～50 Hz，最大行驶速度8 km/h，分4挡，用于路面碎石层的压实。（3）型号为YSJS700胶轮压路机1台，胶轮宽度600 mm，最大行走速度8 km/h，用于破碎层的复压。（4）1台洒水车、1台装载机，以及其他若干设备。

2.3 技术交底

（1）组织现场施工技术人员熟悉设计图纸，对设计图纸存疑的，及时联系设计师，明确设计要点和技术规范。（2）明确共振碎石化施工的工艺流程和施工要点；进行任务分工，明确各部分的质量控制目标。（3）安排专人负责进行机械维护和参数检查，确保机械作业顺利开展。开展安全教育、环保教育。

2.4 确定最佳参数

共振碎石机是本次施工中的核心设备，影响旧混凝土路面破碎效果的参数有振动频率、振动幅度、车辆行驶速度，以及路面强度等。因此，根据路面实际情况科学设定共振参数，无论是加快施工效率还是保证新路面质量均有积极影响。在该路段中，选出一段长度约为10 m的区域进行试振。在公路边缘处挖3个检查坑，完成第一次试振后，收集检查坑内的碎石，判断碎石化效果；若达不到要求，调整参数之后，开始第二次试振，重复上述流程，直到达到理想的碎石化效果，记录此时共振碎石机的参数。在工程中，经过3次调整后，最终确定的最佳参数见表1。

表1 路堤各施工阶段全断面沉降变形情况/cm

表1 共振碎石化施工最佳参数

3 共振碎石化施工

3.1 路面破碎

为了不影响正常的通行，公路共振碎石化施工采用左、右车道交替进行的方式。按照从高到低的顺序依次完成破碎，目的是后期撒布沥青材料后可以保证排水正常，防止出现路面积水或者是路基渗水的问题。本工程中使用的共振碎石机，允许最大破碎宽度为25 cm，实际施工中调整破碎宽度为 20 cm。左、右车道宽度均为3.2 m，因此，需要共振16遍。在完成第一遍破碎后，对其破碎边缘继续进行第二遍破碎，避免出现隔行破碎，或者是相邻破碎区域之间存在破碎不完全的情况。完成破碎之后，现场施工人员需要采集碎石样本，然后借助于直尺测量碎石的粒径，使用卷尺测量表面共振深度，以及通过钻芯取样的方式，判断裂缝均匀程度。

实际检测结果：上面层（0～5cm）粒径≤3 cm， 中面层（5～10 cm）粒径在3～8 cm之间，下面层（10～20 cm）粒径在8～20 cm之间。表面共振的最大深度8.7 cm，最小深度6.6 cm。

3.2 破碎层碾压

完成路面破碎之后，路基上分布着一层松散的碎石。使用压路机对碎石层进行碾压，为了保证压实效果，分别进行了3次碾压。（1）初压选择用20 t 单钢轮振动压路机，采用静压方式，往复一次为1组，连续进行3组压实。初压结束后，现场施工人员需要对路面平整度，以及公路两侧垂直度进行修正。如果有部分路面存在沉陷，及时填补碎石。（2）复压选择用14 t胶轮压路机，采用小振碾压，碾压速度控制在5 km/h。先完成3组，检测人员检查路面平整度和压实度。如果参数不达标，再增加1组压实，直到符合要求。（3）终压仍然选择胶轮压路机，采用3 km/h的静压，完成收光。3道碾压工序，均要求压路机从路段的一端均匀行驶至另一端，中途不得在路面上停止，或者是做急加速、急刹车。不得在路面上直接掉头；往复碾压时重叠1/3的胶轮宽度。

3.3 交通管制

为了保障现场作业人员安全以及公路施工质量，在共振碎石化施工期间采取交通管制。除了在施工路段外缘放置反光锥外，还应控制车辆通行次数，避免车流量过大引起严重交通拥堵。天气状况也是影响共振碎石化施工的一个重要因素，若遇到降雨天气，应采取防雨防水措施，避免雨水侵入或积水浸泡影响破碎层的压实效果。在降雨结束后，现场施工人员要保证破碎层和路基干燥后再继续开展下一步的作业。终压结束后，确定压实度等各项指标均符合要求后，撒布透层油，养护24 h后允许正常通行。

4 路面共振碎石化检测

4.1 弯沉检测

通过检测路面弯沉值，能够量化表示路面受到荷载作用后，路面变形程度。对比实际测得的弯沉值，并与设计弯沉或容许弯沉进行对比，以此判断路面施工是否达标。本次工程中使用贝克曼梁进行完成检测，每5 m检测一个点，检测结果见表2。

表2 路面弯沉检测结果

4.2 回弹模量检测

在工程中，检测回弹模量运用贝克曼梁法，在完成碎石化施工路段，每10 m选取一处检测点，将这些点位上的弯沉值记录下来。在所有检测点均完成测量后，计算出回弹模量。参考相关的标准，要求将回弹模量控制在400～900 MPa之间，且变异系数不得超过35%，即为合格。实测数据见表3。

表3 路面回弹模量检测结果

5 结语

共振碎石化作为现阶段旧路改造中应用较为广泛、成熟度较高的技术，具有路面结构稳定性好、施工效率高等优势。在应用这一技术时，结合路面情况设定合适的共振参数是关键。在完成破碎后，还要注意依次完成初压、复压、终压，在碾压结束后进行弯沉检测、回弹模量检测，确保各项参数达标，最后撒布透层油，完成改造任务。