舊水泥穩(wěn)定碎石半剛性基層再生應用研究

張志中

（河南省內鄉(xiāng)縣公路局，河南 南陽 474350）

0 引言

當前，在我國高等級公路施工中往往采用半剛性基層，且多為水泥穩(wěn)定碎石材料，此類材料強度、剛度較大，且具有良好的耐久性和水穩(wěn)定性。為此，該文決定采用多錘頭破碎法進行路面病害處治。一般路面狀況指數(shù)PCI＜54，斷板率DBL ≥20%，路面評價結果為中下等時可使用碎石化技術，該技術針對此類嚴重路面病害處治效果良好，且可以解決舊瀝青路面結構產(chǎn)生的反射裂縫[1]。

1 多錘頭破碎就地再生施工原理

MHB 是多錘頭破碎再生技術的簡稱，在舊水泥混凝土路面破碎施工率先使用，是一次性將舊混凝土路面破碎為碎塊的一種技術。該項技術起源于20 世紀末的美國，混凝土板塊經(jīng)過此技術破碎之后，其顆粒粒徑將大大變小，其強度形成原理與嵌擠碎石結構更接近，因此，也被叫做碎石化技術。

其施工過程原理較為簡單，僅是一個能量轉化的過程，由重錘下落產(chǎn)生的勢能向舊水泥穩(wěn)定碎石基層的動能、勢能進行轉換。通過重錘自由下落，舊水泥穩(wěn)定碎石基層受強烈撞擊后，基層表面將迅速出現(xiàn)破裂現(xiàn)象，同時因沖擊波作用，此破裂現(xiàn)象將會急速傳遞到基層內部，從而加大破裂深度，隨著深度的增加，能量也會隨之逐步減小。為此，舊水泥文登碎石表面受重錘撞擊之后，相較基層內部，與波源距離較近，受到的沖擊力最大，則其破碎程度最大，粒徑最小。也就是說，按照從上到下的順序，舊水泥穩(wěn)定碎石基層受重錘破碎之后，其破碎塊體的粒徑將越來越大。通過壓實上部小顆粒可以構成一個平整性良好的表面，從而為攤鋪上部結構層提供便利，此時，較大粒徑的下部顆粒之間將構成一個嵌擠結構，基于此，當舊水泥穩(wěn)定碎石基層破碎、壓實之后，可形成一個緊密性好、內部結構穩(wěn)定的材料層，從而提高路面結構的強度[2]。

2 工程概況

某路段屬于大修工程，路基為8 m 寬、路面為7.5 m 寬，兩側土路肩各0.25 m 寬，路面結構層為級配碎石基層40 cm+瀝青石屑下封層1 cm+瀝青混凝土面層4 cm，共45 cm 厚。在通車運營過程中，路面損壞較為嚴重，當前以對道路使用性能造成了很大影響?；诖?，決定重新翻修舊路面。經(jīng)過綜合考慮，在大面積施工前，可選取K20+400～K20+600 段做試驗段，共200 m，采用舊水泥穩(wěn)定碎石再生施工工藝。即舊水泥穩(wěn)定碎石基層先通過多錘頭破碎再生技術進行破碎，隨后由專用銑刨設備進行銑刨處理，重新進行壓實處理，以此用于路面墊層，隨后將級配碎石鋪設其上，厚度為38 cm（20 cm+16 cm）。

3 多錘頭破碎就地再生施工工藝

3.1 施工準備

施工前，先將易受沖擊振動影響的構造物位置標注出來，例如橋涵、擋墻和管線等，防止破碎施工振動會損害此類構造物，結合多年實踐工作經(jīng)驗，及多錘頭破碎時能量傳遞深度問題，當構造物埋深在1.5 m 以上時，多錘頭破碎不會對其造成損害，對于此類構造物無需標記。但暗涵、通道等埋深在1.5 m 以內時，則需做打裂標記，在整個施工環(huán)節(jié)，盡可能地降低錘頭高度，防止破壞此類構造物。而于橋梁、明涵等構造物，則嚴禁損壞[3]。

此外，由于該路段存在軟土，含水率較高，在施工過程中錘頭的沖擊能極易被此類濕軟基層、路基所吸附，大大降低了水泥穩(wěn)定碎石基層的能量，最終會對破碎效果造成一定的影響[4]。因此，在施工前，還應先處理好軟土部位，如將濕軟基層、土基挖除，回填級配碎石、片石等，并通過重錘沖擊進一步夯實此類換填材料。

3.2 破碎施工

為確保破碎參數(shù)準確、有效，需先通過試驗段破碎進行各項施工參數(shù)，如落錘高度、頻率、行駛速度等，從而為后期大面積施工提供依據(jù)。通常對破碎效果影響較大的2 個參數(shù)為落錘高度與落錘間距，在施工過程中，要盡可能地調大落錘高度值，而破碎效果則由落錘間距的調整進行控制。若錘距太短，表面破碎塊的粒徑將會變小，此時粉狀混凝土含量則會大幅增加，將會對乳化瀝青下滲不利。但是錘距若是太長，則破碎塊粒徑則會變大，很難滿足設計要求[5]。為此，在整體施工中，可利用挖坑法對上、中底層粒徑進行詳細檢測，并對落錘高度、間距等參數(shù)進行適當調整。

此外，在施工中，需指派專人隨時查看破碎情況，若根據(jù)設定的施工參數(shù)進行破碎處理后，得到的破碎效果不甚理想，需根據(jù)實際情況，及時對各項參數(shù)進行調整，最終保證可達到良好的破碎效果，一般需一次達到破碎效果，盡可能不做二次補充破碎。

3.3 銑刨施工

水泥穩(wěn)定碎石基層破碎材料經(jīng)專用銑刨裝置進行銑刨處理，在整個過程中要進一步細化水泥穩(wěn)定碎石材料，保證滿足粒徑需求。

3.4 壓實

待完成上述作業(yè)后，可通過人工或機械進行整平處理，待初平后，可利用Z 型壓路機進行1～3 遍振動壓實，隨后通過鋼輪振動壓路機進行1～2 遍碾壓，最終保證壓實度滿足施工要求。

3.5 灑布乳化瀝青透層及撒布封層碎石

為了保證舊水泥穩(wěn)定碎石基層破碎后可以黏成一個整體，待完成碾壓施工后，需及時進行透油層澆筑，要求每平方米控制乳化瀝青用量2.5 kg/㎡～3.5 kg/㎡，3 cm～5 cm 為滲透深度[6]。如果表面存在過多的細粉料，需先灑水濕潤，隨后再進行乳化瀝青灑布。待乳化瀝青灑布完以后，即可鋪撒封層碎石，隨后通過鋼輪壓路機進行2 遍碾壓。碾壓成型之后，不允許車輛通行，需做好交通管制工作，當鋪筑完基層、面層之后，才可以開放交通。

4 多錘頭破碎就地再生質量控制

4.1 破碎粒徑檢測與控制

舊水泥穩(wěn)定碎石基層在破損病害較為嚴重的情況下，為降低舊水泥穩(wěn)定碎石的塊度、整體剛度，可采用碎石化破碎技術，該技術的應用可防止因舊水泥穩(wěn)定碎石塊太大而產(chǎn)生反射裂縫。因此，在施工過程中，減小破碎粒徑才能扼制反射裂縫的出現(xiàn)。但同樣也需要合理控制其粒徑，嚴禁過細。只有將破損粒徑控制在合理的范圍，才能避免產(chǎn)生反射裂縫，增加路面結構層的強度。根據(jù)要求，可在75%控制壓實后的基層破碎率，且保證基層上、中、下三層的最大粒徑控制在7.5 cm、22.5 cm、37.5 cm。一般可采取試坑開挖法進行粒徑尺寸的檢測與確定，保證施工質量。

4.2 試驗段FWD彎沉檢測

為了確保路面施工效果，該文通過試驗針對原路面、破碎后路面、級配碎石鋪裝后路面進行了對比分析，在路面未處理前，原路面的實測彎沉值代表值為126.9，待路面經(jīng)多錘頭破碎就地再生之后，則其彎沉代表值為544.7，當級配碎石鋪設20 cm 后，測底基層彎沉代表值為154.9，待級配碎石鋪設16 cm 之后，在此測基層彎沉代表值為47.2。對比結果如圖1 所示。

由此可見，路面在經(jīng)多錘頭破碎再生處理之后，與原路面彎沉值相比，路面彎沉值相對較小，則表明具有良好的再生效果。

5 結語

綜上所述，隨著公路建設規(guī)模的持續(xù)擴大，我國公路建設事業(yè)得到了突飛猛進的發(fā)展。水泥穩(wěn)定碎石材料具有強度、剛度大及良好的耐久性與水穩(wěn)定性。但是在使用過程中，往往會出現(xiàn)不同程度的病害問題，從而危害路面使用性能，甚至造成更大的損失?；诖耍仨氉龊门f水泥穩(wěn)定碎石半剛性基層病害處治施工，如多錘頭破碎就地再生工藝的應用，可有效解決病害問題，提高路面施工性能，為此，在具體施工中，應全面掌握多錘頭破碎就地再生施工原理，并在此基礎上，結合工程實際情況，進一步規(guī)范施工工藝，做好質量控制工作，采取切實可行的措施全面提升工程質量，推進我國公路事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。

圖1 回彈彎沉測試結果對比圖