共振碎石化在旧路病害处治中的应用探究

王令虎

（聊城市公路事业发展中心阳谷公路事业发展中心，山东 聊城 252300）

某旧路改造工程合同路段路线全长为6.5km，主线设计时速60km，辅道设计时速40km，路基宽度35m～42.5m。合同段主线可分两段路线组成，其中第一段起点k16+753～k20+695，现状为双向两车道水泥混凝土路面，长约3.9km，宽约15m。路面结构为：22cm水泥混凝土（面层）+12cm水泥稳定石屑（基层）；第二段k20+695～k23+138，现状为双向四车道沥青混凝土路面，路线长约2.5km，路基总宽约25m，中分带1.5m，人行道宽3.0m。路面结构为9cm沥青混凝土（面层）+22cm水泥混凝土+12cm水泥稳定石屑（基层）。

一、旧路病害发展状况及成因分析

（一）旧路病害发展状况

近年来，随着经济快速发展及交通量的不断增加，该合同段的路面病害较为严重，沥青路面裂缝长度从2015年的2468m增长为5385.6m，增长了将近2.5倍。水泥路面破碎板面积从2015年的361m2发展为8023m2，发展了将近22.3倍。2014年水泥混凝土路面可利用宽度为12.5m，2021年水泥混凝土路面可利用宽度仅为9m。经调研发现，原有旧路主要病害为纵横向裂缝、沉陷、错台、坑槽、翻修等。

（二）旧路病害成因分析

旧路路面结构层厚度不足和交通量日益增大是该项目病害迅速发展的两大主要因素[3-4]。其中旧沥青路段沥青老化严重，块状裂缝较多。旧水泥路段由于交通量大，混凝土路面出现断板、断角、坑槽等病害。

二、旧路病害处治方案设计

鉴于路面病害发展迅速，旧路可利用率仅为14%左右，结合既有道路现状、工期要求、施工质量、工程造价并及充分考虑“固废利用”，结合新旧路高差、旧路病害情况等因素应采用“旧路原地碎石化处理+挖除旧路+旧路直接利用”的综合方案。对于新旧路高差满足一层水稳料最小摊铺厚度的采用碎石化处理；对于新旧路高差不满足一层水稳料最小摊铺厚度的采用挖除旧路处理；对于病害少或新旧路高差较大的路段采用旧路直接利用的方式处理。该方案路面结构为：18cm面层+一层水稳+土工格栅+碎石化旧路，碎石化长度3930m；挖除段落980m；直接利用段落：127m(以上路段不含k21+794～k23+135段)，施工过程无需病害处治，路面结构层也较薄，只有一层水稳，且碎石化路面综合回弹模量须达到500MPa；碎石化处理过程中会有一定程度扰动原有地基的应力平衡；中央分隔移位造成旧路成为2m～4m宽条状分布，碎石机械无法作业，且处理后路面结构形成多处纵向搭接。路面碎石化需要专业队伍施工，碎石化路面需要20天，加铺路面需要30天，总工期50天。

三、共振碎石化施工应用研究

项目采用共振碎石化施工对旧路病害进行处治，主要选用CR-C900中置式共振破碎机1台，并配合压路机、洒水车、装载机等设备进行施工。路面碎石化施工前，应首先进行试验段验证，试验段应选择代表性路段，长度不低于200m；其次，应对旧水泥混凝土板上的沥青铣刨并清洗干净；此外，应调查核实现有构造物的情况，并在现场做好明确标记。共振碎石化后需对路面碎石层质量进行检验：一是外观检查，碎石层表面粒径破碎均匀，不应有粗细不均的情况，表面不应存在粒径超过100mm的碎块；碎石层表面不得存有未破碎的白板；碎石层表面应平整连续，不应存在局部沉陷和隆起的情况；二是施工质量检验，对共振破碎后的破碎层质量应进行检验，当检查项目均满足质量要求时，则表示共振碎石化破碎层质量合格。

共振碎石化施工后通过采用开挖试坑检测的方法对破碎颗粒粒径、路面弯沉进行试验分析，对共振碎石化施工技术的应用效果进行全面系统的评价分析。其试坑开挖时尺寸不宜小于50cm×50cm，开挖深度不宜小于旧路面板厚度。

（一）破碎颗粒粒径分析

在共振碎石化路段的表层和底层进行多份破碎颗粒试样的采集，将采集到的破碎颗粒试样分别进行室内筛分试验，通过不同层位破碎颗粒粒径的要求对共振碎石化施工技术的质量进行评价。本文旧路面共振碎石化处治后的破碎颗粒如图1所示，其粒径分析结果如表1所示。由表1粒径分析结果可知，采用共振碎石化施工后表层及底层破碎颗粒的最大粒径合格率分别为83%和88%，均满足破碎粒径合格要求。

图1 共振碎石化施工后的破碎颗粒

表1 共振碎石化施工后粒径分析结果

（二）路面弯沉分析

在共振碎石化施工前应标记路段相应路面弯沉的检测结果，并取20个检测点处的平均弯沉值作为检测值，检测共振碎石化施工后的原位点处路表弯沉，对比分析共振碎石化施工前后路面弯沉的变化情况，弯沉检测结果如表2所示。由表2可知，经过共振碎石化施工后行车道位置处的路面平均弯沉提升了约7.34倍，相比施工前的弯沉变异系数明显减小，其施工后的弯沉变异系数仅为26.8%，表明共振碎石化施工技术可使路面结构承载能力的不均匀性得到显著改善，路面结构的整体稳定性能提高。

表2 共振碎石化施工前后弯沉分析结果

四、结语

根据旧路病害发展状况调研分析，路面裂缝、坑槽、沉陷为旧路病害主要形式，是由旧路路面结构层厚度不足和交通量日益增大等因素所造成。通过对共振碎石化综合处理后的旧路进行评价，各项检测指标均合格，共振碎石化施工应用效果显著。