共振碎石化在舊路病害處治中的應(yīng)用探究

王令虎

（聊城市公路事業(yè)發(fā)展中心陽谷公路事業(yè)發(fā)展中心，山東 聊城 252300）

某舊路改造工程合同路段路線全長為6.5km，主線設(shè)計(jì)時速60km，輔道設(shè)計(jì)時速40km，路基寬度35m～42.5m。合同段主線可分兩段路線組成，其中第一段起點(diǎn)k16+753～k20+695，現(xiàn)狀為雙向兩車道水泥混凝土路面，長約3.9km，寬約15m。路面結(jié)構(gòu)為：22cm水泥混凝土（面層）+12cm水泥穩(wěn)定石屑（基層）；第二段k20+695～k23+138，現(xiàn)狀為雙向四車道瀝青混凝土路面，路線長約2.5km，路基總寬約25m，中分帶1.5m，人行道寬3.0m。路面結(jié)構(gòu)為9cm瀝青混凝土（面層）+22cm水泥混凝土+12cm水泥穩(wěn)定石屑（基層）。

一、舊路病害發(fā)展?fàn)顩r及成因分析

（一）舊路病害發(fā)展?fàn)顩r

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及交通量的不斷增加，該合同段的路面病害較為嚴(yán)重，瀝青路面裂縫長度從2015年的2468m增長為5385.6m，增長了將近2.5倍。水泥路面破碎板面積從2015年的361m2發(fā)展為8023m2，發(fā)展了將近22.3倍。2014年水泥混凝土路面可利用寬度為12.5m，2021年水泥混凝土路面可利用寬度僅為9m。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，原有舊路主要病害為縱橫向裂縫、沉陷、錯臺、坑槽、翻修等。

（二）舊路病害成因分析

舊路路面結(jié)構(gòu)層厚度不足和交通量日益增大是該項(xiàng)目病害迅速發(fā)展的兩大主要因素[3-4]。其中舊瀝青路段瀝青老化嚴(yán)重，塊狀裂縫較多。舊水泥路段由于交通量大，混凝土路面出現(xiàn)斷板、斷角、坑槽等病害。

二、舊路病害處治方案設(shè)計(jì)

鑒于路面病害發(fā)展迅速，舊路可利用率僅為14%左右，結(jié)合既有道路現(xiàn)狀、工期要求、施工質(zhì)量、工程造價并及充分考慮“固廢利用”，結(jié)合新舊路高差、舊路病害情況等因素應(yīng)采用“舊路原地碎石化處理+挖除舊路+舊路直接利用”的綜合方案。對于新舊路高差滿足一層水穩(wěn)料最小攤鋪厚度的采用碎石化處理；對于新舊路高差不滿足一層水穩(wěn)料最小攤鋪厚度的采用挖除舊路處理；對于病害少或新舊路高差較大的路段采用舊路直接利用的方式處理。該方案路面結(jié)構(gòu)為：18cm面層+一層水穩(wěn)+土工格柵+碎石化舊路，碎石化長度3930m；挖除段落980m；直接利用段落：127m(以上路段不含k21+794～k23+135段)，施工過程無需病害處治，路面結(jié)構(gòu)層也較薄，只有一層水穩(wěn)，且碎石化路面綜合回彈模量須達(dá)到500MPa；碎石化處理過程中會有一定程度擾動原有地基的應(yīng)力平衡；中央分隔移位造成舊路成為2m～4m寬條狀分布，碎石機(jī)械無法作業(yè)，且處理后路面結(jié)構(gòu)形成多處縱向搭接。路面碎石化需要專業(yè)隊(duì)伍施工，碎石化路面需要20天，加鋪路面需要30天，總工期50天。

三、共振碎石化施工應(yīng)用研究

項(xiàng)目采用共振碎石化施工對舊路病害進(jìn)行處治，主要選用CR-C900中置式共振破碎機(jī)1臺，并配合壓路機(jī)、灑水車、裝載機(jī)等設(shè)備進(jìn)行施工。路面碎石化施工前，應(yīng)首先進(jìn)行試驗(yàn)段驗(yàn)證，試驗(yàn)段應(yīng)選擇代表性路段，長度不低于200m；其次，應(yīng)對舊水泥混凝土板上的瀝青銑刨并清洗干凈；此外，應(yīng)調(diào)查核實(shí)現(xiàn)有構(gòu)造物的情況，并在現(xiàn)場做好明確標(biāo)記。共振碎石化后需對路面碎石層質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)：一是外觀檢查，碎石層表面粒徑破碎均勻，不應(yīng)有粗細(xì)不均的情況，表面不應(yīng)存在粒徑超過100mm的碎塊；碎石層表面不得存有未破碎的白板；碎石層表面應(yīng)平整連續(xù)，不應(yīng)存在局部沉陷和隆起的情況；二是施工質(zhì)量檢驗(yàn)，對共振破碎后的破碎層質(zhì)量應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)檢查項(xiàng)目均滿足質(zhì)量要求時，則表示共振碎石化破碎層質(zhì)量合格。

共振碎石化施工后通過采用開挖試坑檢測的方法對破碎顆粒粒徑、路面彎沉進(jìn)行試驗(yàn)分析，對共振碎石化施工技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行全面系統(tǒng)的評價分析。其試坑開挖時尺寸不宜小于50cm×50cm，開挖深度不宜小于舊路面板厚度。

（一）破碎顆粒粒徑分析

在共振碎石化路段的表層和底層進(jìn)行多份破碎顆粒試樣的采集，將采集到的破碎顆粒試樣分別進(jìn)行室內(nèi)篩分試驗(yàn)，通過不同層位破碎顆粒粒徑的要求對共振碎石化施工技術(shù)的質(zhì)量進(jìn)行評價。本文舊路面共振碎石化處治后的破碎顆粒如圖1所示，其粒徑分析結(jié)果如表1所示。由表1粒徑分析結(jié)果可知，采用共振碎石化施工后表層及底層破碎顆粒的最大粒徑合格率分別為83%和88%，均滿足破碎粒徑合格要求。

圖1 共振碎石化施工后的破碎顆粒

表1 共振碎石化施工后粒徑分析結(jié)果

（二）路面彎沉分析

在共振碎石化施工前應(yīng)標(biāo)記路段相應(yīng)路面彎沉的檢測結(jié)果，并取20個檢測點(diǎn)處的平均彎沉值作為檢測值，檢測共振碎石化施工后的原位點(diǎn)處路表彎沉，對比分析共振碎石化施工前后路面彎沉的變化情況，彎沉檢測結(jié)果如表2所示。由表2可知，經(jīng)過共振碎石化施工后行車道位置處的路面平均彎沉提升了約7.34倍，相比施工前的彎沉變異系數(shù)明顯減小，其施工后的彎沉變異系數(shù)僅為26.8%，表明共振碎石化施工技術(shù)可使路面結(jié)構(gòu)承載能力的不均勻性得到顯著改善，路面結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性能提高。

表2 共振碎石化施工前后彎沉分析結(jié)果

四、結(jié)語

根據(jù)舊路病害發(fā)展?fàn)顩r調(diào)研分析，路面裂縫、坑槽、沉陷為舊路病害主要形式，是由舊路路面結(jié)構(gòu)層厚度不足和交通量日益增大等因素所造成。通過對共振碎石化綜合處理后的舊路進(jìn)行評價，各項(xiàng)檢測指標(biāo)均合格，共振碎石化施工應(yīng)用效果顯著。