抗反射裂縫技術(shù)在水泥混凝土路面改建工程中的應(yīng)用

屈 波

（安徽省公路橋梁工程有限公司，安徽 合肥 230031）

0 引 言

近些年，越來越多的水泥混凝土路面面臨改建，最常用的方法就是加鋪瀝青混凝土面層。由于水泥混凝土路面存在接縫，在汽車荷載及溫度循環(huán)變化的作用下，接縫處會產(chǎn)生較大的應(yīng)力，易促成裂縫的產(chǎn)生。裂縫擴(kuò)展貫通至瀝青層頂面，即形成反射裂縫［1］。而通過碎石化施工，將原水泥混凝土路面破碎成均勻的碎石塊，不僅消除了板塊空洞的隱患，而且通過不同粒徑石塊的嵌擠作用，使得破碎后的水泥混凝土路面從不穩(wěn)定的剛性板塊變成了穩(wěn)定的碎石基層，從而最大限度地防止了反射裂縫的產(chǎn)生，延長路面的使用壽命［2］。

1 工程背景

G312上海至烏魯木齊段為國家骨干公路，是國道網(wǎng)中東西走向的大動脈之一，其中六安段是安徽省干線公路網(wǎng)中的中軸線，為G312的重要組成部分。原路面按照一級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，采用水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)。經(jīng)過多年的運(yùn)行，加之超重、超限車輛的影響，路面已出現(xiàn)嚴(yán)重病害。本項目對原路面病害嚴(yán)重路段進(jìn)行換板處理后，對水泥混凝土面板進(jìn)行碎石化處理，然后加鋪水穩(wěn)及瀝青層。

2 實際應(yīng)用

2.1 施工特點

（1）碎石化技術(shù)能最大限度地防止反射裂縫的產(chǎn)生［3］。

（2）施工簡便，改造周期短，綜合造價低。

（3）破碎后的水泥混凝土路面由不同粒徑的混凝土塊緊密結(jié)合，內(nèi)部嵌擠，可以為加鋪后的路面提供更高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

（4）就地再生，環(huán)保無污染，可將破碎后的水泥混凝土路面直接作為底基層，不僅節(jié)約了工程材料，而且省去了水泥面板的運(yùn)輸費(fèi)用，極大地提高了工程進(jìn)度，解決了水泥碎塊垃圾的處理問題。

2.2 施工前準(zhǔn)備工作

（1）本項目碎石化采用的機(jī)械為山東路鑫的LX400多錘頭破碎機(jī)及Z型鋼輪壓路機(jī)。LX400破碎機(jī)全寬4m，后部配備兩排成對錘頭，錘頭的提升高度、頻率可獨(dú)立調(diào)節(jié)，在設(shè)備全寬范圍內(nèi)可以一次性均勻地將路面完全破碎。該設(shè)備每小時可破碎4m寬車道150m以上。Z型鋼輪壓路機(jī)表面攜帶Z型鋼箍，主要對破碎后的混凝土進(jìn)行補(bǔ)充破碎和壓實。

（2）在碎石化前，清除水泥混凝土路面上的瀝青修復(fù)材料，因為這些材料的存在會影響到破碎的效果。

（3）破碎前，結(jié)合設(shè)計圖紙及業(yè)主單位提供的有關(guān)隱藏構(gòu)造物（如暗涵、底下管線）等情況進(jìn)行調(diào)查，以確定破碎是否會對這些構(gòu)造物造成損壞。埋深在1m以下的構(gòu)造物不會因為破碎而遭到損壞，這種路段可以正常破碎；埋深在0.5～1m的構(gòu)造物或管線可能會受到路面碎石化影響，這種路段可以降低錘頭高度進(jìn)行輕度打裂；埋深不足0.5m的構(gòu)造物、管線以及橋梁等，應(yīng)禁止破碎，避讓范圍為結(jié)構(gòu)物端線外側(cè)3m以內(nèi)的所有區(qū)域。距路肩10 m以外的建筑物不易因路面碎石化受到破壞，可以正常破碎；路肩外5～10m范圍內(nèi)的路面需降低錘頭高度進(jìn)行輕度打裂；路肩外5m以內(nèi)存在建筑物的區(qū)域禁止破碎。

（4）與橋梁連接段的路面應(yīng)標(biāo)明破碎位置，根據(jù)實際情況，可以破碎到橋頭搭板的后端，或根據(jù)路面設(shè)計線的高程破碎到監(jiān)理指定位置。未破碎的路面應(yīng)銑刨到可以攤鋪同樣厚度瀝青罩面的程度。

（5）由于碎石化后的路面在下層結(jié)構(gòu)層施工之前不允許開放交通，所以對交通管制的要求比較嚴(yán)格，破碎施工時禁止任何與破碎無關(guān)的施工機(jī)械和車輛通行。同時在破碎起始段及破碎完成的路段安排專人看護(hù)指揮，以確保破碎質(zhì)量。

（6）在碎石化初測設(shè)所有需碎石化的路段的現(xiàn)有路面高程、中線及邊線。在破碎碾壓的過程中不斷測設(shè)高程，確保其碾壓滿足要求。

（7）主道破碎時利用原有路面排水系統(tǒng)將水引至路肩的邊溝內(nèi)，防止路面破碎時水侵入結(jié)構(gòu)層，造成隱患。

2.3 工藝技術(shù)流程

根據(jù)本項目特點，試驗段多錘頭破碎施工流程依次為：多錘頭破碎1遍，Z型壓路機(jī)振動壓實3遍，測量沉降量（根據(jù)路中線的高程及原路面的橫坡與實測高程差所得）。

2.4 碎石化施工

（1）在路面碎石化正式施工之前，根據(jù)路況調(diào)查資料，選定有代表性的一段作為試驗段破碎。試驗段長度不小于50m，寬度不小于4m，根據(jù)以往施工經(jīng)驗，落錘高度一般為1.1～1.2m，落錘間距為10cm。逐級調(diào)整破碎參數(shù)對路面進(jìn)行破碎，目測破碎效果，并記錄破碎參數(shù)。當(dāng)碎石化后的路表呈魚鱗片狀時，碎石化滿足設(shè)計要求，記錄此時的破碎參數(shù)，作為大面積破碎的技術(shù)參數(shù)。

（2）為了確保路面被破碎成規(guī)定要求的尺寸，在試驗區(qū)隨機(jī)選取兩個獨(dú)立的位置分別開挖1m2的試驗坑，試坑選擇沒有橫向接縫或工作縫的區(qū)域，開挖至板下基層。

試驗路段確定的破碎機(jī)程序及參數(shù)將用于本工程。在正常的大面積破碎過程中，根據(jù)路面現(xiàn)狀不斷地監(jiān)控破碎操作，并在施工過程中不斷地調(diào)整，以確保結(jié)果滿足要求。密切關(guān)注混凝土板面的變化，根據(jù)板面情況及時調(diào)整破碎參數(shù)，以確保破碎質(zhì)量［4］。破碎時從混凝土路面的高處向低處破碎，以避免攤鋪瀝青混凝土后影響排水。破碎一個車道的過程中實際破碎寬度應(yīng)超過一個車道寬度，與相鄰車道搭接一部分，寬度至少是15cm。

（3）采用專用壓路機(jī)振動壓實2～3遍，壓實速度不超過5km·h-1。

（4）壓實后測設(shè)頂面標(biāo)高，檢查其平整度，局部凹陷處超過5cm的用級配碎石補(bǔ)平，補(bǔ)平后的碎石化路面采用光輪壓路機(jī)振動壓實3～4遍，且壓路機(jī)的壓實速度不超過5km·h-1。

（5）為保證破碎段不留死角，破碎寬度比實際破碎寬度寬50cm，將多余的50cm破碎區(qū)破碎后挖除，在接縫處鋪設(shè)1.2m寬的聚酯玻纖布，再用C30商品混凝土澆筑。

（6）挖除施工路段不穩(wěn)定的基層，然后澆筑C30商品混凝土，再進(jìn)行碎石破碎。

（7）除了指定的用于開放橫穿交通的區(qū)域外，破碎后的混凝土路面的任何路段均不得開放交通（包括不必要的施工運(yùn)輸）。開放交通區(qū)域的開放時間不得超過24h。本項目施工時采取半幅封閉半幅施工的順序，確保碎石化后混凝土路面的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

（8）老路面破碎應(yīng)由高處向低處破碎，確保排水通暢；增加高程、中線、邊線測設(shè)，確保路拱和坡度；破碎時確保破碎連續(xù)性。

2.5 碎石化施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

（1）板面頂面上小于7.5cm，上部1／2厚度小于22.5cm，下部1／2厚度小于37.5cm。

（2）路面碎石化后頂面的當(dāng)量回彈模量不應(yīng)小于260MPa。

（3）碎石化施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測頻率如表1所示。

表1 碎石化施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測頻率

2.6 碎石化實際施工參數(shù)

根據(jù)多錘頭破碎的技術(shù)要求和試驗?zāi)康?，本項目從線路右幅的邊板開始，記錄對多錘頭破碎機(jī)設(shè)置不同參數(shù)（錘頭高度和地面行駛速度等）情況下相對應(yīng)的混凝土路面破碎粒徑等結(jié)果，來確定最佳多錘頭參數(shù)及機(jī)械組合（表2）。

表2 在試驗段對錘頭高度和地面行駛速度采取的3種方案

根據(jù)破碎效果，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理與項目部分析，初步確定破碎參數(shù)為：錘頭高度為1.1m，行駛速度為90m·h-1，落錘間距為10～12cm，采用Z型壓路機(jī)碾壓3遍。多錘頭破碎時，安排一人在后指導(dǎo)，因混凝土路面強(qiáng)度不均勻，應(yīng)適時對行駛速度作細(xì)微調(diào)整，以防混凝土強(qiáng)度不足的部位碎石化過度。

當(dāng)試驗段完成后，為了進(jìn)一步驗證水泥路面被破碎后的具體尺寸，確保路面破碎后達(dá)到設(shè)計圖紙規(guī)定的要求，根據(jù)設(shè)計要求，在業(yè)主、監(jiān)理在場的前提下，在標(biāo)記區(qū)中、右邊板的位置開挖1.0m2的試坑，通過開挖試坑，在全深度內(nèi)進(jìn)行路面破碎粒徑檢測。在檢測時，以底層粒徑尺寸作為控制，通過試驗段破碎試坑粒徑檢測如下：板塊頂面上層檢測值為3～8cm（規(guī)定值不超過7.5cm）；上部1／2厚度檢測值為3～22cm（規(guī)定值不超過22.5cm）；下部1／2厚度檢測值為10～36cm（規(guī)定值不超過37.5cm）。

路面碎石化后頂面的當(dāng)量回彈模量均滿足設(shè)計要求（大于260MPa）。

結(jié)合碎石化試驗段對破碎后路面粒徑及沉降量的檢測結(jié)果，最終確定錘頭高度為1.1m，工作行駛速度為90m·h-1，按照每天工作10h，碎石化面積為3 600m2，本項目標(biāo)段老路如果半幅全斷面進(jìn)行破碎，一天破碎長度可達(dá)到342m。

3 結(jié) 語

水泥混凝土路面碎石化技術(shù)可以最大限度地防止反射裂縫產(chǎn)生，節(jié)約材料，就地再生且環(huán)保無污染，能夠降低工程綜合造價，符合建設(shè)節(jié)約型和環(huán)境友好型的社會要求。

通過G312的實際工程實踐，采用路面碎石化技術(shù)是一種較為經(jīng)濟(jì)的改建工程施工工藝，可以極大地提高路面施工質(zhì)量，延長路面使用壽命，值得在類似的改建工程中推廣使用。