高速公路舊水泥混凝土路面共振碎石化施工技術(shù)

李 燦

（廊坊市公路管理中心，河北 廊坊 065000）

引言

舊水泥混凝土公路通過(guò)實(shí)施“白改黑”改造，對(duì)提高行車(chē)舒適度和道路美觀度有顯著效果[1-2]。以往的改造模式，將舊路面簡(jiǎn)單清潔后直接攤鋪瀝青混合料，后期往往會(huì)產(chǎn)生新舊材料分層的現(xiàn)象，不僅造成了資源浪費(fèi)，而且維護(hù)成本高。共振碎石化技術(shù)將原來(lái)舊水泥混凝土路面完全破碎后，進(jìn)行碾壓使其形成具有較大強(qiáng)度和相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，然后在表面繼續(xù)攤鋪瀝青混合料，形成新路面，對(duì)解決反射裂縫等路面病害有積極作用[3-5]。

1 工程概況

某高速公路于2013年建成通車(chē)，為雙向四車(chē)道，由于運(yùn)行年限較久且交通量較大，在K625+300—K625+600水泥混凝土路面路段出現(xiàn)了多處車(chē)轍、裂縫等病害。該高速公路進(jìn)行全面改造，對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)方案確定為共振碎石處理、碾壓并撒布透層油。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 現(xiàn)場(chǎng)布置

在該路段展開(kāi)調(diào)查，明確路基寬度，使用紅色油漆將路面病害位置標(biāo)記出來(lái)，檢查排水系統(tǒng)是否正常，對(duì)堵塞的排水渠道進(jìn)行疏通。在相對(duì)較低的路段加設(shè)臨時(shí)排水通道。根據(jù)施工方案，先進(jìn)行右側(cè)車(chē)道施工，在道路中間分割線上布置反光錐，保障左側(cè)行車(chē)安全。禁止無(wú)關(guān)人員及車(chē)輛進(jìn)入施工區(qū)域。

2.2 機(jī)械選型

（1）本次共振碎石化施工使用型號(hào)為GZL-600全浮動(dòng)式共振碎石機(jī)1臺(tái)，最大進(jìn)料邊長(zhǎng)1 200 mm， 出料粒度10～150 mm可調(diào)，用于舊水泥混凝土路面的破碎。（2）型號(hào)為YZD7.0的單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)1臺(tái)，振動(dòng)頻率40～50 Hz，最大行駛速度8 km/h，分4擋，用于路面碎石層的壓實(shí)。（3）型號(hào)為YSJS700膠輪壓路機(jī)1臺(tái)，膠輪寬度600 mm，最大行走速度8 km/h，用于破碎層的復(fù)壓。（4）1臺(tái)灑水車(chē)、1臺(tái)裝載機(jī)，以及其他若干設(shè)備。

2.3 技術(shù)交底

（1）組織現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員熟悉設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙存疑的，及時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)師，明確設(shè)計(jì)要點(diǎn)和技術(shù)規(guī)范。（2）明確共振碎石化施工的工藝流程和施工要點(diǎn)；進(jìn)行任務(wù)分工，明確各部分的質(zhì)量控制目標(biāo)。（3）安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)進(jìn)行機(jī)械維護(hù)和參數(shù)檢查，確保機(jī)械作業(yè)順利開(kāi)展。開(kāi)展安全教育、環(huán)保教育。

2.4 確定最佳參數(shù)

共振碎石機(jī)是本次施工中的核心設(shè)備，影響舊混凝土路面破碎效果的參數(shù)有振動(dòng)頻率、振動(dòng)幅度、車(chē)輛行駛速度，以及路面強(qiáng)度等。因此，根據(jù)路面實(shí)際情況科學(xué)設(shè)定共振參數(shù)，無(wú)論是加快施工效率還是保證新路面質(zhì)量均有積極影響。在該路段中，選出一段長(zhǎng)度約為10 m的區(qū)域進(jìn)行試振。在公路邊緣處挖3個(gè)檢查坑，完成第一次試振后，收集檢查坑內(nèi)的碎石，判斷碎石化效果；若達(dá)不到要求，調(diào)整參數(shù)之后，開(kāi)始第二次試振，重復(fù)上述流程，直到達(dá)到理想的碎石化效果，記錄此時(shí)共振碎石機(jī)的參數(shù)。在工程中，經(jīng)過(guò)3次調(diào)整后，最終確定的最佳參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 路堤各施工階段全斷面沉降變形情況/cm

表1 共振碎石化施工最佳參數(shù)

3 共振碎石化施工

3.1 路面破碎

為了不影響正常的通行，公路共振碎石化施工采用左、右車(chē)道交替進(jìn)行的方式。按照從高到低的順序依次完成破碎，目的是后期撒布瀝青材料后可以保證排水正常，防止出現(xiàn)路面積水或者是路基滲水的問(wèn)題。本工程中使用的共振碎石機(jī)，允許最大破碎寬度為25 cm，實(shí)際施工中調(diào)整破碎寬度為 20 cm。左、右車(chē)道寬度均為3.2 m，因此，需要共振16遍。在完成第一遍破碎后，對(duì)其破碎邊緣繼續(xù)進(jìn)行第二遍破碎，避免出現(xiàn)隔行破碎，或者是相鄰破碎區(qū)域之間存在破碎不完全的情況。完成破碎之后，現(xiàn)場(chǎng)施工人員需要采集碎石樣本，然后借助于直尺測(cè)量碎石的粒徑，使用卷尺測(cè)量表面共振深度，以及通過(guò)鉆芯取樣的方式，判斷裂縫均勻程度。

實(shí)際檢測(cè)結(jié)果：上面層（0～5cm）粒徑≤3 cm， 中面層（5～10 cm）粒徑在3～8 cm之間，下面層（10～20 cm）粒徑在8～20 cm之間。表面共振的最大深度8.7 cm，最小深度6.6 cm。

3.2 破碎層碾壓

完成路面破碎之后，路基上分布著一層松散的碎石。使用壓路機(jī)對(duì)碎石層進(jìn)行碾壓，為了保證壓實(shí)效果，分別進(jìn)行了3次碾壓。（1）初壓選擇用20 t 單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，采用靜壓方式，往復(fù)一次為1組，連續(xù)進(jìn)行3組壓實(shí)。初壓結(jié)束后，現(xiàn)場(chǎng)施工人員需要對(duì)路面平整度，以及公路兩側(cè)垂直度進(jìn)行修正。如果有部分路面存在沉陷，及時(shí)填補(bǔ)碎石。（2）復(fù)壓選擇用14 t膠輪壓路機(jī)，采用小振碾壓，碾壓速度控制在5 km/h。先完成3組，檢測(cè)人員檢查路面平整度和壓實(shí)度。如果參數(shù)不達(dá)標(biāo)，再增加1組壓實(shí)，直到符合要求。（3）終壓仍然選擇膠輪壓路機(jī)，采用3 km/h的靜壓，完成收光。3道碾壓工序，均要求壓路機(jī)從路段的一端均勻行駛至另一端，中途不得在路面上停止，或者是做急加速、急剎車(chē)。不得在路面上直接掉頭；往復(fù)碾壓時(shí)重疊1/3的膠輪寬度。

3.3 交通管制

為了保障現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員安全以及公路施工質(zhì)量，在共振碎石化施工期間采取交通管制。除了在施工路段外緣放置反光錐外，還應(yīng)控制車(chē)輛通行次數(shù)，避免車(chē)流量過(guò)大引起嚴(yán)重交通擁堵。天氣狀況也是影響共振碎石化施工的一個(gè)重要因素，若遇到降雨天氣，應(yīng)采取防雨防水措施，避免雨水侵入或積水浸泡影響破碎層的壓實(shí)效果。在降雨結(jié)束后，現(xiàn)場(chǎng)施工人員要保證破碎層和路基干燥后再繼續(xù)開(kāi)展下一步的作業(yè)。終壓結(jié)束后，確定壓實(shí)度等各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求后，撒布透層油，養(yǎng)護(hù)24 h后允許正常通行。

4 路面共振碎石化檢測(cè)

4.1 彎沉檢測(cè)

通過(guò)檢測(cè)路面彎沉值，能夠量化表示路面受到荷載作用后，路面變形程度。對(duì)比實(shí)際測(cè)得的彎沉值，并與設(shè)計(jì)彎沉或容許彎沉進(jìn)行對(duì)比，以此判斷路面施工是否達(dá)標(biāo)。本次工程中使用貝克曼梁進(jìn)行完成檢測(cè)，每5 m檢測(cè)一個(gè)點(diǎn)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 路面彎沉檢測(cè)結(jié)果

4.2 回彈模量檢測(cè)

在工程中，檢測(cè)回彈模量運(yùn)用貝克曼梁法，在完成碎石化施工路段，每10 m選取一處檢測(cè)點(diǎn)，將這些點(diǎn)位上的彎沉值記錄下來(lái)。在所有檢測(cè)點(diǎn)均完成測(cè)量后，計(jì)算出回彈模量。參考相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，要求將回彈模量控制在400～900 MPa之間，且變異系數(shù)不得超過(guò)35%，即為合格。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 路面回彈模量檢測(cè)結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

共振碎石化作為現(xiàn)階段舊路改造中應(yīng)用較為廣泛、成熟度較高的技術(shù)，具有路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、施工效率高等優(yōu)勢(shì)。在應(yīng)用這一技術(shù)時(shí)，結(jié)合路面情況設(shè)定合適的共振參數(shù)是關(guān)鍵。在完成破碎后，還要注意依次完成初壓、復(fù)壓、終壓，在碾壓結(jié)束后進(jìn)行彎沉檢測(cè)、回彈模量檢測(cè)，確保各項(xiàng)參數(shù)達(dá)標(biāo)，最后撒布透層油，完成改造任務(wù)。