碎石化在342省道（宜廣段）水泥路面改造中的應(yīng)用

【摘要】隨著國(guó)省干道干線化改造，原有公路中水泥混凝土路面大部分改造為為瀝青路面。眾多的改造工程經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)表明，“白改黑”路面工程的最大問題是反射裂縫，而水泥路面的處理是水泥混凝土改造工程成敗的關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】碎石化；路面設(shè)計(jì)；老路改造；水泥路面

一、水泥路面改造綜述

隨著國(guó)省干道干線化改造，原有公路中水泥混凝土路面大部分改造為為瀝青路面。眾多的改造工程經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)表明，“白改黑”路面工程的最大問題是反射裂縫，而水泥路面的處理是水泥混凝土改造工程成敗的關(guān)鍵。目前水泥板的主要處理措施有以下三種。

保留原水泥板

原水泥板移除

原水泥板破碎

移除原水泥板最大的問題是不能有效利用原水泥板較高的強(qiáng)度和承載力，一般情況下移除原水泥板后需要對(duì)基層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，其上再加鋪瀝青混凝土，因此此方法經(jīng)濟(jì)性較差，同時(shí)，原水泥板的堆放和處理將不可避免的帶來?xiàng)壷脠?chǎng)地等問題，帶來較多的環(huán)境問題，也不符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念；其優(yōu)點(diǎn)是較能徹底的處理水泥板帶來的反射裂縫問題。另一種手段是將移除的水泥板做為再生水穩(wěn)碎石基層的骨料，其優(yōu)點(diǎn)是能較為有效的處理利用原水泥板，其缺點(diǎn)是需要單獨(dú)的再生機(jī)械，同時(shí)，重復(fù)運(yùn)輸也將降低其經(jīng)濟(jì)性。

保留原水泥板，并在其上直接加鋪瀝青混凝土的方法和原水泥板破碎法均能較好的利用原水泥板的強(qiáng)度，減少水泥板棄置對(duì)環(huán)境造成的不利影響，同時(shí)再生利用水泥板也符合節(jié)約資源、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念。保留原水泥板，在其上直接加鋪的好處是：（1）路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很高；（2）形成復(fù)合式路面，兼具混凝土路面強(qiáng)度高和瀝青路面行車舒適的優(yōu)點(diǎn)；此方法一般適用于原路面路況較好、破損輕微路段。其缺點(diǎn)是：反射裂縫難以得到徹底有效的解決，而加鋪較厚的瀝青層雖可以在一定程度上緩解此類問題，但造價(jià)高不經(jīng)濟(jì)。最新研究表明：采用應(yīng)力吸收層可以較好的解決反射裂縫的問題。

經(jīng)國(guó)內(nèi)外實(shí)踐表明，舊水泥混凝土板破碎技術(shù)尤其是碎石化技術(shù)是一種非常經(jīng)濟(jì)同時(shí)能夠較為徹底根治反射裂縫的技術(shù)。打裂壓穩(wěn)和破碎壓穩(wěn)能在一定程度上減緩反射裂縫的發(fā)生，一般情況下可以延緩反射裂縫發(fā)生3～5年，不能徹底根治反射裂縫。原水泥路面碎石化后，破碎后粒徑較小，級(jí)配與碎石相當(dāng)，因此可將其視為柔性基層，可以有效的防治反射裂縫問題。如破碎后強(qiáng)度較高，可在破碎后的碎石上直接加鋪瀝青混凝土，此法可將破碎后的碎石層與原路面半剛性基層形成一種“倒裝式”的路面結(jié)構(gòu)。在舊水泥板破損較為嚴(yán)重的路段，采用換板方式不經(jīng)濟(jì)，而此法就能很好的解決這個(gè)問題，在經(jīng)濟(jì)性方面具有較大的優(yōu)勢(shì)。

二、碎石化技術(shù)簡(jiǎn)介

水泥路面碎石化是舊水泥混凝土路面破碎處治技術(shù)中的一種，在舊水泥混凝土路面大修或改造工程中被廣泛使用的一項(xiàng)新技術(shù)。20世紀(jì)后期，水泥路面碎石化技術(shù)誕生于美國(guó)，該技術(shù)是通過專用設(shè)備，將水泥混凝土路面的面板一次性破碎為碎塊柔性結(jié)構(gòu)，因破碎后其顆粒粒徑較小，其力學(xué)模式更趨向于級(jí)配碎石，因而將該技術(shù)命名為碎石化。

三、碎石化技術(shù)應(yīng)用適用條件

參照國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐，舊水泥混凝土路面在具備以下條件之一時(shí)，可以考慮采用碎石化技術(shù)。

（1）超過20%的接縫需要修補(bǔ)；

（2）超過20%的板開裂；

（3）超過20%的路面已經(jīng)修補(bǔ)或需要修補(bǔ)；

（4）超過20%的工作長(zhǎng)度出現(xiàn)縱向裂縫，且寬度超過10cm。

另外，由于碎石化施工機(jī)械重量較大且破碎過程中應(yīng)力較大，沖擊壓實(shí)機(jī)械的沖擊破碎應(yīng)力在200MPa左右，MHB碎石化破碎機(jī)械的破碎應(yīng)力在500MPa左右，對(duì)舊板下各層的擾動(dòng)和破壞比較嚴(yán)重，可能會(huì)導(dǎo)致局部地段承載能力不足，因此老路路基承載力應(yīng)滿足一定的要求，具體要求見下表。

同時(shí)，由于碎石化施工過程中對(duì)周圍環(huán)境有一定的影響，尤其是對(duì)周圍建筑物和地下管線有一定的影響，一般要求結(jié)構(gòu)物距路肩邊緣水平距離大于10m以上，管線埋深宜大于1m，埋深不足0.5m的管線以及橋梁，禁止破碎。施工中噪音比較大，對(duì)居民的生活造成負(fù)面影響。

綜上所述，碎石化技術(shù)不適用于一下幾種情況：（1） 橋梁、涵洞路段；（2） 軟土地基路段；（3）采用碎石化施工可能對(duì)管線設(shè)施造成不利影響的路段；（4） 對(duì)噪音分貝控制要求較高的路段，如政府行政機(jī)關(guān)辦公所在地、學(xué)校、醫(yī)院、軍事重地等特殊路段；（5）路況較好（舊路等級(jí)評(píng)價(jià)為中及以上）的舊水泥路面改造路段（采用常規(guī)方法處治即可，沒有必要采用碎石化法，同時(shí)也不經(jīng)濟(jì)）。

四、342省道（宜廣段）的應(yīng)用

342省道（宜廣段）現(xiàn)狀為二級(jí)公路，路線起點(diǎn)位于老104國(guó)道和342省道交叉口，向西與老104國(guó)道共線后，跨越西氿河，到達(dá)新104國(guó)道交叉口。折向南進(jìn)入環(huán)科園，沿新104國(guó)道線位向下穿越錫宜高速公路，到達(dá)新街鎮(zhèn)。繼續(xù)向南跨越寧杭高速公路，經(jīng)過張渚鎮(zhèn)、太華鎮(zhèn)，終于蘇皖交界處，接安徽省215省道，全長(zhǎng)43.43Km，含水泥路面長(zhǎng)度為39.33Km。如何處理好水泥路面成為本項(xiàng)目的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1、水泥路面的評(píng)價(jià)

一般路段與鎮(zhèn)區(qū)路段斷板率

本項(xiàng)目分為一般路段和鎮(zhèn)區(qū)路段，由于鎮(zhèn)區(qū)段常年的養(yǎng)護(hù)，其斷板率較低，評(píng)價(jià)為優(yōu)的路段占了總里程的43.18%，而一般路段水泥板塊的斷板率較高，評(píng)價(jià)為差的路段占了總里程的50.28%，路面狀況較差。同時(shí)，經(jīng)過路基承載能力測(cè)試，路基承載能力較好，一般段路基承載能力在100MPa以上，CBR值大于10。

水泥路面整體承載能力

本次測(cè)試表明，多數(shù)路段（70%）整體承載能力滿足要求，左右幅道路代表性彎沉多在14（0.01mm）以下；部分路段路基承載能力較低，彎沉大于20mm（0.01mm）。

測(cè)試同時(shí)表明左幅代表彎沉整體狀況值大于右幅，表明右幅車道整體承載能力優(yōu)于左幅車道。主要由于左幅車輛大多為安徽-宜興超載車輛，右幅多為空載車輛。

水泥路面板底脫空情況

總體而言板底脫空情況不是非常嚴(yán)重，這一方面與養(yǎng)護(hù)過程中換板數(shù)量較大，對(duì)原路面基層均進(jìn)行了一定程度的處理，另一方面，在行車荷載的作用下，板體與基層之間進(jìn)一步密實(shí)。

2、老水泥路面處理方案

由于一般路段水泥板塊的斷板率評(píng)價(jià)為差的路段占了總里程的50.28%，路面狀況較差，路基承載力在100MPa以上，同時(shí)CBR值大于10，滿足碎石化施工所需要的承載力要求，而且現(xiàn)有建筑物基本均在路肩邊緣10m以外，碎石化施工對(duì)周邊建筑物的影響較小，所以碎石化技術(shù)在非鎮(zhèn)區(qū)段改造中應(yīng)用是可行的。

鎮(zhèn)區(qū)段水泥板斷板率評(píng)價(jià)為優(yōu)的路段占了總里程的43.18%，路面狀況較好，進(jìn)行必要的病害處理后，即可滿足改造要求。并且張渚、太華鎮(zhèn)區(qū)段內(nèi)，存在學(xué)校、鐵塔、路燈供電管線、雨水管線、周圍居民建筑物較多的情況等，考慮到對(duì)周圍環(huán)境和構(gòu)造物必要的保護(hù)，以及鎮(zhèn)區(qū)段標(biāo)高不宜抬高太多，不采用碎石化方案，采用老水泥路面加鋪處理。