旧混凝土路面改造共振碎石化技术及经济效益分析

■林建明

（漳州高新技术产业开发区城市建设服务中心，漳州 363007）

随着旧混凝土路面服役时间增长，加之路面车流荷载的逐年剧增，早期修筑的大量公路工程均出现了路面损坏的情况。 为改善旧水泥混凝土路面行车性能，延长道路服役年限，需对路面损坏路段进行病害治理和路面改造[1]。 目前，针对病害集中的旧混凝土路面，多采用多锤头碎石化技术，对面层面板结构进行碎石化处理。 但由于多锤头碎石化技术施工复杂、噪音和粉尘污染严重，越来越难以满足当前社会对道路工程绿色化、 环保化的施工要求。而共振碎石化技术不仅破碎效果优良，更具有施工简单、工期短、噪声小、绿色环保等特点[2]。 基于此，本研究结合某旧水泥混凝土路面改造工程，就共振碎石化技术设备参数、施工工艺注意事项、应用效果以及经济效益等内容展开研究。

1 工程概况

国道G324 线某互通连接线拓宽改造公路工程，因原公路服役年限较长，交通荷载较大，其中部分路段路面破损严重，路线全长483.793 m，拟定采用“白改黑”方案进行维修改造。 新路面按二级公路标准设计，采用沥青混凝土路面结构，设计速度为40 km/h，路基标准宽度采用32 m，为双向六车道。为响应当地政府环保号召，同时为验证和研究共振碎石化技术施工效果， 拟全段采用碎石化处理，路段处理面积为15482 m2。

2 共振碎石化施工技术流程

2.1 施工前的准备工作

（1）施工前，对待改造路段工况进行详细道路状况的调查，为合理制定施工方案和后期顺利施工提供依据；（2）为避免碎石化施工过度扰动改造路面构造物，影响改造路面质量或使用性能，应明确标识改造路段沿线构造物；遇到有实在不能振的构造物，采取迂回跳过的方式躲开；（3）为保证施工质量，施工前应制定合理的施工方案；为保障施工期间的公路通行，应制定合理的交通管控方案；同时，为达到相应环保要求，应做好扬尘控制。

2.2 共振破碎机施工控制参数确定

（1）为保证碎石化施工效果，应在试振区开展试振施工， 以确定更加合理的共振破碎机施工参数，优化施工方案[3]；（2）试振区应选择能够代表改造路段工况的典型路段， 长度应合理控制在100～200 m；（3）为更加准确地确定施工参数，应在试振区的中央部位，设置1～3 个检查坑；（4）试振施工完毕后，可从试验坑处，检查碎石化施工效果；若连续2 处试验坑处碎石化效果均不满足设计要求， 则应根据碎石化效果调整施工参数，并重新选择试振区试振，直至碎石化施工效果满足设计要求，确定施工控制参数。

2.3 共振破碎施工

（1）碎石化施工通常从外侧车道边缘或水泥板纵缝处开始施工；为消除相邻板块接缝，共振施工宽度应略宽于作业板块，与相邻板块振动搭接宽度不小于10 cm；（2）对板块强度较大或厚度较大的路段，应结合其他路段或试振区施工经验，合理增加振动频率、激振力，降低行进速度等施工参数；（3）对沿线构造物及标定的敏感建筑物，应采取一定的保护措施，并实时观测记录施工影响；若观测到出现开裂、位移等问题，应立即停止振动施工，并派相关技术人员调查产生成因，并根据调查结果，采取有效的保护措施；（4）为方便后续施工，保证路面改造质量，应全方位、全深度进行共振破碎，严禁留边、留角[4]。

2.4 碎石化层的碾压

碎石化层碾压施作，分初压、复压、终压共3 个阶段。 （1）直线路段以及不设超高的平曲路段，碾压施工应遵循从两侧向中心的顺序施工；设超高的平曲路段，应遵循从内侧向外侧的施工原则[5]；（2）为保证压实效果，振动压路机碾压时，压缝搭接宽度应保持在100～200 mm；轮胎压路机碾压时，压缝搭接宽度宜保持在1/3～1/2 的碾压轮宽度；（3）对边缘、加宽处等部位碾压施作时，若大型设备难以有效碾压覆盖， 应选择自重1～2 t 的小型振动压路机补充碾压；（4） 为加强碾压效果， 宜在初压和终压前洒水，以促进石粉与骨料之间的黏合板结。

2.5 碎石化层的保护

（1）碎石化施工期间的交通管控：施工车辆之外的车辆，严禁通行；严控施工车辆通行次数，且严禁随意刹车和掉头；（2）雨水的防治：碎石化施作完毕后，应及时组织碾压施工，防止碎石层被雨水浸泡；汛期或多雨地区施工场地，应设置完善的排水设施，保证降水流通顺畅，碎石化层无积水；（3）碎石化层的交通开放：如果出现交通压力大或基础较差，确实需要通行车辆的情况，可在破碎碾压后及时喷洒沥青透层油（2～3 kg/m2）后开放交通。

2.6 特殊路段处理

（1）软弱土、含水量过大等特殊或不良地质路段，应根据路基工况，合理调整振激力、振幅等施工参数；（2）对于出现严重病害的路面，如已经翻浆或明显沉陷，可直接破除损坏的水泥混凝土板，挖除软弱的基层，如有必要应更换填路基，直至符合设计要求；（3）共振碎石化经过碾压后，应根据作业面下陷深度，合理确定回填施工方案：若下陷深度不超过15 cm，对下陷区域，可合理选择级配碎石或沥青碎石回填；下陷超过15 cm 区域，为避免路面交付后沉降过大，引发裂缝等病害，应挖除碎石化层，并用C15 以上早强水泥砼补强， 若挖除碎石化层后，发生路基软化等问题，可将挖除的碎石化层材料作为填料，替换软化路基，再按照上述措施补强、回填；（4）共振碎石化之后，小的脱空会在车辆的碾压下自然挤密，大的脱空会形成塌陷。 若产生针对脱空处的凹陷，可参照上述局部下陷的处理方法。

3 共振碎石化施工质量检测

本工程碎石化施工设备为GZL-600 型全浮动式共振碎石机，施工控制参数如表1 所示，施工现场效果如图1、2 所示。 经现场验收质量检测碎石化处理后水泥混凝土路面当量回弹模量、回弹弯沉以及粒径分布均符合要求。

表1 共振碎石化施工控制参数

图1 共振碎石化施工现场破碎效果

图2 共振碎石化施工现场碾压效果

4 共振碎石化施工经济效益分析

本文依托工程主线旧水泥混凝土路面大修改造设计采用了2 种改造方案：方案一为“连续配筋混凝土+沥青面层”，方案二为“旧水泥混凝土路面共振碎石化+沥青路面”。本项目493 m 的旧水泥路面采用了共振碎石化施工技术，旧水泥路面共振碎石化面积为15482 m2，工程造价相比直接加铺连续配筋复合式路面结构每平方可节约108.38 元（表2），建设成本降幅达31%，合计节约167.8 万元，节约用于堆放的土地约1186.67 m2， 同时减少新开采矿石0.45 万t，减少了水土流失、环境空气与水土污染，社会经济与环保效益显著。

表2 旧水泥混凝土路面处治及加铺综合方案成本比较

5 结论

本文结合某重载交通路段改造公路工程施工实践， 研究了共振碎石化技术要点及其经济性，结论如下：（1）碎石化施工前，应根据路段工况，合理确定共振破碎机施工控制参数；施工期间和施工完毕后，应做好雨水防治和交通管控工作，并及时组织碾压施工；（2）针对特殊或软弱土等不良路段，应根据工况，合理调整施工参数，并做好下陷区域回填处理；（3）旧混凝土路面改造共振碎石化技术施工经济效益显著，整体改造成本降低31%，且原路面材料重新利用率高， 显著减少了新材料的投入，环保效益显著。