碎石化处理水泥砼路面改造方案探讨

摘要：随着城市建设的发展，原水泥砼路面改造修补的问题越来越突出。依托芜湖市开发区泰山路道路改造工程，通过方案比选探讨碎石化处理砼路面工艺的适应性，根据工程实例，介绍了该施工工艺的一些技术参数。

关键词：道路改造,路面工艺

Abstract: with the development of urban construction, the original cement concrete road surface modification of repair is becoming more and more important. Wuhu taishan road development zone on road construction reform, through the scheme is selected broken petrochemical processing discussed concrete road surface process of adaptability, according to the engineering examples, this paper introduces the construction technology of some of the technical parameters.

Keywords: road reconstruction, road surface process

中图分类号：U41文献标识码：A 文章编号：

1. 前言

上世纪九十年代，因其承载能力较大，相对经济，材料可就地取材，施工简便等优点，水泥混凝土路面在芜湖市开发区道路中得到了广泛应用。近年来，现有的水泥混凝土路面，有相当一部分已接近或超过设计年限。有的虽未达到设计年限，但由于交通量剧增，重载、超载或设计、施工等方面的原因，而使路面损坏、使用性能下降。本文依托芜湖市经济技术开发区泰山路改造工程实际，探讨碎石化技术在原水泥砼路面改造工程中的应用。

2. 工程背景

泰山路位于芜湖市经济技术开发区北区，道路西临长江，东至205国道（九华北路），远期规划东接芜马高速公路出口，向西与长江大桥（远期规划）相接，道路于2001年建成，车行道路面为混凝土路面，本次改造道路全长2444.66米，道路规划红线宽度为60米，现状宽度40米，横断面为：中间4m的绿化带，两侧各11.25米的机动车道和6.75米的绿化带，没有设置慢车道及人行道。在绿化带范围已布设雨、污水等多种公用管线。

因道路现状与国道相接，为开发区主要的货运通道，重载运输车辆较多，造成现状路面破损较严重，存在多种病害（纵向裂缝、横向裂缝、交叉裂缝、角隅断裂、沉陷等）。

通过对现有道路车行道水泥砼面板块现场调查，泰山路原路面结构为：土基+30cm水泥稳定粒料+24cmC30水泥混凝土面层；泰山路现状车行道路面破损状况综合评定等级为 次等，(路面状况指数PCI=63.9,断板率DBL=12.1%)。

对全路段砼路面进行弯沉检测：除124块混凝土板块损坏严重需对其进行板块更换处理外，对其余2648块混凝土板块进行板块弯沉检测，测点共5296点，其中主点和副点各2648个。主点弯沉平均值为38.1(0.01mm)，建议处理的板2183块，占所检测板块82.4%，不需处理板465块，占所检测板块17.6%。

3. 路面改造方案比选

泰山路为芜湖市东西向骨架路网之一，道路定位为城市主干道，考虑道路超载、重载车辆较多。本次道路改造的主要内容为原水泥砼路面改造为沥青路面。目前，国内外常见的“白改黑“改造模式主要有以下几种：

1. 原路面病害整治，对原砼路面通过更换破碎板、修补开裂板块，脱空板灌浆等措施修复原路面，采取改善沥青加铺层性能、设置中间夹层或增设补强层以减少、延缓反射裂缝，再沥青罩面。主要适用于原道路路面破损状况评价为“优和良”的状况，且根据我市的一些工程实例，沥青路面的反射裂缝在道路运营几年后都不同程度的出现。

2. 采用蓝派冲击式压实技术，将原路面混凝土板块打裂压稳，作为改造道路的底基层。该方案能较彻底消除反射裂缝，且施工对原有道路的路基、附属物、管线及周边建筑物破坏大，本工程考虑重载对反射裂缝的影响因素，道路高程需提高较多（约40~50cm），不适用于位于市区内的市政道路工程。

3. 挖除原道路的面层及基层，重新按荷载等级实施道路的底基层、基层、面层。该类改造方案虽能彻底消除病害隐患，但会产生大量的混凝土弃块，影响周边环境，社会影响差，且工程改造综合造价高。

4 原水泥砼路面碎石化后，直接作为基层、底基层。该技术是将旧水泥砼路面的面板，通过专用设备一次性破碎为咬合嵌挤碎块柔性结构，能彻底消除反射裂缝，可充分利用旧路残余强度，且保护环境，节约资源。考虑到重载因素，路面标高须提高35cm左右；该技术起源于美国，并在2001年得到推广，列入美国规范。我国山东省于2005年引入该技术并通过专家鉴定，并获得2008年山东省科技进步一等奖。目前该技术在我国公路改造中已得到大量推广，但在市政道路改造中，特别是安徽省内的市政道路改造中，尚未推广。

方案比选：

序号 水泥砼路面

改造模式 反射裂缝 工期 对地下管线的影响 环保性 造价 比现状路面抬高 备注

1 路面病害整治后加铺沥青 较差 较长 较好 较好 较高 10~20cm

2 蓝派冲击式压实处理 较好 短 不适宜 较好 较低 40~50cm

3 挖除

新建处理 好 长 较好 差，产生大量砼弃块 高 0

4 碎石化处理 好 短 不适宜 较好 低 30~40cm 推荐

经方案比选，考虑到碎石化处理反射裂缝彻底，工期短，对原砼板可再生利用，造价相对较低，且泰山路机动车道下基本无管线，两侧建筑红线退让较多，推荐采用碎石化处理原砼路面。

4. 路面结构设计

4.1路面结构的确定

根据道路等级、预测交通量超载因素，泰山路的路面设计弯沉为23.3（0.01mm），参考相关资料，本次道路设计碎石化后的当量回弹模量初步确定为150Mpa，经路面计算确定以下路面结构：原有混凝土路面碎石化（E≥150MPa）后加铺20cm水泥稳定碎石基层和16cm沥青砼面层。考虑减小碎石化后底基层回弹模量的不均匀性，在水稳层下设置了一层钢塑土工格栅。

4.2碎石化施工的主要技术参数

⑴碎石化流程： 结构物及管线调查交通管制病害严重板处理试破碎试坑检查确定破碎工艺碎石化施工Z型压路机压实找平及病害处理光轮压路机压实基层施工―沥青混合料面层施工。

⑵专用破碎设备：MHB破碎机（多锤头水泥路面破碎机）

专用压路设备：“Z”型钢轮压路机 （16―20t）

⑶碎石化施工工艺

①采用MHB设备破碎一遍；

②用“Z”型压路机碾压2―3遍；

③抽检破碎效果，达到破碎尺寸要求；

④用钢轮压路机压实3遍；

⑤封闭交通8小时后，检测路面回弹模量值；；

⑥加铺基层；

⑦加铺面层。

⑷破碎尺寸要求

①破碎率达到75%；

②表面最大尺寸小于7.5cm；

③中间层最大尺寸小于22.5cm

④底部最大尺寸小于37.5cm；

⑤在碾压2―3遍稳定后，通过刨坑过筛或卡尺检测。

⑸破碎顺序及搭接要求

①从路面纵向高处向低处过渡，新路面摊铺也按此顺序，保证排水通畅；

②破碎从路边板到路中板，边板较中板易破碎；

③一次破碎宽度宜超过一个车道，搭接宽度在15cm以上。

⑹ 质量要求及病害处理

①对破碎后回弹模量达不到设计要求处（

②用级配碎石回填至设计的基层底标高（或原路面顶标高）。

⑺试验段

(1)在路面碎石化施工正式开始之前，应根据路况调查资料，由业主召集相关单位参加会议，在有代表性的路段选择至少长50m、宽4m(或一个车道)的路面作为试验段。根据经验一般取落锤高度为1.1~1.2m，落锤间距为10cm，逐级调整破碎参数对路面进行破碎，目测破碎效果，当碎石化后的路表参数对路面进行碎石化的效果能满足规定要求，记录此时采用的破碎参数。

(2)为了确保路面被破碎成规定的尺寸，在试验区内随机选取2个独立的位置开挖1m2的试坑，试坑的选择应避开有横向接缝或工作缝的位置。试坑开挖至基层，以在全深度范围内检查碎石化后的颗粒是否在规定的颗粒范围内。如果破碎的混凝土路面颗粒没有达到要求，那么设备控制参数必须进行相应调整，并相应增加试验区，循环上一过程，直至要求得到满足，并记录符合要求的MHB碎石化参数备查。

(3)通过试验段取得的技术参数（含设备参数、破碎参数、路面回弹模量参数）应由参与各方签字确认后执行，在正常碎石化施工过程中，应根据路面实际状况对破碎参数不断作出微小的调整。当需要对参数作出较大调整时，则应做好记录，并经相关管理部门、设计单位同意后执行。

⑻碎石化注意事项

(1)建议招标时选择有碎石化施工经验的施工单位；

(2)水泥混凝土路面基层的破坏程度决定了其碎石化施工的颗粒控制和工艺要求。对于损害严重的水泥混凝土路面，必须判断其基层状态。一般情况下，基层破坏程度越高。破碎后粒径越小。

(3)通过试验段取得的技术参数（含设备参数、破碎参数、路面回弹模量参数）应由参与各方签字确认后执行

(4)碎石化处理基层要求严禁各种形式的路面进水，以避免破坏下层的稳定。因此,在雨季施工期间采取有效地防雨措施,配备足量的防雨篷布,并留意天气变化情况,做好预防措施。

4.3碎石化施工后的验证情况

工程施工过程中，试验段测量道路碎石化后的回弹模量为180~295Mpa，路面竣工弯沉范围为4~18(0.01mm)，全部符合设计要求。

泰山路2010年9月开工，考虑半幅，分段施工，碎石化改造2010年11月初完工，机动车道改造完成并2010年12月开放交通，至今尚未发现有反射裂缝。

5. 结论

碎石化处理砼路面首次在我市使用，通过泰山路改造工程的实践，主要有以下结论:

(1).碎石化工艺具有反射裂缝彻底，工期短，对原砼板可再生利用，造价相对较低等优点，尤其适合现状砼板病害严重，超载、重载交通量大的道路改造。

(2)地下管线较多、道路两侧建筑距离机动车道较近不适于.碎石化工艺。

(3).碎石化工艺需先做试验段确定施工参数，再进行大面积施工，施工应避开雨季。

(4).根据泰山路改造工程的实践及一年的使用观察，初步推断碎石化工艺是一种较好的砼路面处理方案，具有良好的社会效益，值得在城市道路改造中大力推广。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。