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【摘 要】本文结合我在国道G104五河淮河特大桥及接线工程路面工程施工中的实践，总结了碎石化施工技术实践经验:对碎石化施工工艺和碎石化路面强度形成机理进行了总结分析,提出了旧水泥混凝土路面碎石化改造的关键技术及施工质量控制要点。分析了水泥混凝土路面改为沥青混凝土路面施工过程中，把原有路面进行碎石化处理的工艺，碎石化技术能有效减少或消除水泥路面改造中出现的反射裂缝问题,具有良好的技术经济效益。
【关键词】碎石化；水泥混凝土路面；沥青混凝土路面；工程施工
【中图分类号】U416.2 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）20-0093-02
1.引言
随着我国社会经济的发展，交通运输在国民经济中所占的比例越来越高，但道路的运输能力不能适应经济发展，尤其是上世纪八、九十年代修建的水泥混凝土路面进入使用末期，病害严重，影响道路的通行能力。国道G104安徽省五河段修建之出为水泥混凝土路面,现在很多处水泥混凝土路面达到或超过其使用年限,不能很好的行使其功能,需要进行修复。早期对水泥混凝土路面的修复中往往采取直接在旧水泥混凝土路面上加铺新的沥青面层。由于旧水泥路面的损坏问题没能得到很好的解决,其旧水泥混凝土板在车辆荷载和温度的反复作用下产生裂缝,最终影响到它上面的结构层使其产生反射裂缝,造成路面的早期严重破坏。为了减少裂缝的危害有避免浪费，碎石化技术的运用，消除了热沥青混合料罩面后固有的反射裂纹、层面分离与脱落、潮气造成的损坏、颠簸、错层、水泥碱化反应和其他变质反应，是旧水泥混凝土路面改造过程中防止反射裂缝的有效措施。
2.水泥混凝土路面碎石化前的施工处理
在原有水泥混凝土路面破碎之前，需对老路病害严重板块进行处理。对于老路混凝土面板断裂、板底脱空、唧泥类病害，进行处理，具体处理方法根据水泥混凝土面板损坏情况现场确定；面板断裂沉陷严重的，进行挖除；挖除后的基坑深度小于45cm时，以C15混凝土浇筑至老路顶，待混凝土强度达到70﹪后，进行碎石化处理；挖除后的基坑深度大于45cm时，先铺筑低剂量水泥稳定碎石（3﹪）至老路基层顶，再浇筑C35混凝土至老路顶，待混凝土强度达到70﹪后，进行碎石化处理；对于板底脱空、唧泥的面板进行板底注浆，然后进行碎石化处理。
3.碎石化施工
3.1 碎石化技术简介
共振碎石化是一种路面破碎加覆盖技术，就是将原有的水泥混凝土路面破碎成小颗粒碾压后直接作为基层或底基层，再在其表面直接加铺沥青混凝土面层的工艺。碎石化不仅是一种破碎路面的工艺，更是一种混凝土路面修复方法。
3.2 共振破碎设备
共振破碎机械选用马鞍山市中方工程机械有限责任公司生产的SP360型多锤头共振破碎机。其主要技术参数为：发动机功率268KW，破碎宽度4000mm，破碎锤头152.4～304.8mm，振动频率35～53hz，振幅约20mm，振动梁配重5443～9070kg，总重量27216～31753kg，最大破碎深度450mm。该设备独特的共振技术可以持续产生高频低幅的振动能量，通过破碎锤头传递到水泥板块里。在特制振动梁偏心轴驱动下，产生振动谐波，支点与配重点振幅为零，破碎头以高频低幅进行小能量的破碎，使路面层内造成均匀裂纹，并随着振动迅速有规律地扩展而得到破碎，而不是被强力击碎或碾碎。
3.3 共振破碎原理
共振破碎设备利用振动梁带动工作锤头振动，锤头与路面接触。通过调节锤头的振动频率，使其接近水泥面板的固有频率，激发其共振，即可将水泥混凝土面板击碎。工作锤头上装有专用传感器，感应路面的振动反馈。由电脑自动调节振动频率，搜寻被击物的自有频率，并引起水泥面板在锤头下局部范围内产生共振，使混凝土内部颗粒间的内摩擦阻力迅速减小而崩溃。
3.4 碎石化技术特点
共振破碎技术产生的高频低幅振动能量，使旧水泥混凝土路面的结构完整性彻底破坏。由于共振破碎设备动量高，和板块接触时间短，将水泥板块表面的裂纹瞬间均匀地扩展到板块底部，作用于水泥板块内部的高频振动力使其碎裂均匀，碎块大小和方向极其规律，水泥板块产生斜向裂纹，与路面形成30°～60°夹角。破碎的水泥块之间相互啮合，成锯齿状，为沥青加铺层提供稳固的施工平台，有效避免了裂纹纹路与路面垂直，达到承重和防水的效果。
破碎后的水泥板块表层粒径较小，较松散；下层粒径较大，嵌锁良好。这样表层小的颗粒有利于消除反射裂缝和路面渗水的横向排出；下部较大的颗粒可以提高路基的承载能力和阻止渗水向下渗透。粒料经压实后相互啮合得更紧，形成稳定的基层。
由于破碎深度可以控制，高频低幅共振产生的裂纹在穿透路面时就消散了，不会破坏原路基层的强度和均匀性，对地下设施也不会产生影响，并能使钢筋很容易与混凝土颗粒有效分离，杜绝了钢筋与其联带的水泥碎块对新面层产生反射的影响。
3.5 碎石化施工工艺及技术措施
3.5.1 混凝土路面破碎
采用1台PS360型破碎机分幅作业，用频率44Hz振幅2cm的破碎方式，按照先外侧车道及路肩、后内侧车道的顺序进行破碎施工。两幅破碎操作面一般要保证10cm左右的施工搭接宽度。机械施工过程中要灵活调整行进速度、频率等，尽量达到破碎均匀，距路面两侧边缘50~75cm使机械与边缘成30~60°的角度破碎。
3.5.2 破碎后的压实
破碎后的路面采用18吨Z型压路机振动压实，压实2~3遍，使表面混凝土块均匀密实；压实速度控制在5km/h以内；然后用钢轮振动压路机压2遍，压路机压实后，测量高程，检查平整度，局部凹陷处超过5cm时，采用级配碎石调平；将破碎的路面表面的扁平颗粒进一步破碎，同时稳固下层块料，为新铺沥青混凝土面层提供一个平整的表面，应避免过度压实，以免造成表面粒径过小或将碎石化层压入基层。
3.5.3 乳化沥青透层
为使表面较松散的粒料有一定的结合力，使用慢裂乳化沥青做透层，用量控制在2.5~3.0L/m2。乳化沥青透层表面再撒布一层洁净的粒径为3~5mm的石屑，石屑用量以不黏轮为标准。用钢轮压路机以较慢的速度碾压1~2遍。
3.5.4 表面整平
在加铺沥青面层前，必须利用沥青混合料对路面碎石化后的表面凹处进行找平，以保证加铺沥青面层的平整度及路面使用性能。
3.5.5 摊铺沥青面层及碾压
对于在碎石化施工过程中发现的部分软弱沉陷、松散基层，应及时换填贫混凝土材料。此外，在铺筑沥青混合料以前所有松散的填缝料、胀缝材料、切割移除暴露的钢筋或其他类似物应进行清除，如需要，应填充以沥青混合料。
3.5.6 施工过程中注意事项
（1） 排水设施的设置及施工过程中的防水、排水。
在进行破碎前应设置好排水设施，使破碎后的旧路面层、基层和路基处于较好的排水状态，以保持路基干燥，避免土基变软，为加铺层提供足够的支承强度。并防止沥青混凝土面层产生水损害。
埋深在1米以上的构造物（或管线）不易因路面碎石化受到破坏，这种路段可以正常破碎；埋深在0.5至1米的构造物（或管线）可能因路面碎石化而受到一定影响，这种路段可以降低锤头高度进行轻度打裂；埋深不足0.5米的构造物（或管线）以及桥梁等，应禁止破碎，避让范围为结构物端线外侧5米以内的所有区域。
旧水泥混凝土板块在破碎后很容易受到雨水侵入，所以破碎完成后，加铺新路面结构前要做好防水工作。要求后续的摊铺工序在碎石化完成后尽快开始，最好做到当天破碎，当天碾压，当天摊铺。如果不能及时摊铺，则应采取临时防水措施(如加盖塑料薄膜等)以减少雨水侵入。
（2） 试验段施工及正式施工过程中对破碎情况的监控。
粒径与破碎层的强度特性直接相关，因此控制破碎粒径是施工工艺中的重要环节。在进行大面积施工前，应安排试验路段进行试破碎，详细了解破碎后的粒径分布情况、强度及均匀性，找出能够满足破碎要求的设备控制参数，指导全路段施工。进行大面积施工时，应密切关注混凝土板表面破碎状况。当某一施工路段表面粒径发生显著变化时，应通过开挖试坑的方法检查板体内部粒径分布情况，如不满足要求，应及时调整设备控制参数，直至满足要求。
3.5.7 路面碎石化的施工质量控制
施工质量控制应在碎石化大面积施工开始前、施工过程中和施工后分别加以控制，其一般过程如下：
（1）选择具有代表性路段作为试验段，其长度最小100m。在该试验段中安排不同振动频率（42~46Hz）和振幅（1~2.5cm）的子区段，每子区段长度不少于50m，其分界要标记清楚。
推荐的试验段施工时的设备参数如下表
（2）试验段施工结束后，对不同振动频率（42~46Hz）和振（1~2.2cm）的子区段粒径进行检测，选择对应的设备控制指标。
（3）进行大面积施工过程中，要注意单幅路面长度破碎超过1km时，应在破碎粒径发生突变处挖试坑抽检，验证粒径是否满足要求，如果不满足需进行小幅调整。
（4）对于下卧层强度差异较大的不同路段要做不同的设备参数控制，可在其中一段控制参数的基础上，做小幅调整以满足其他段的破碎要求。
（5）对粒径的确认应通过开挖试坑后用卡尺量或过筛并结合目测的方式进行（试坑面积为1m2，深度要求达到基层）。试坑位置的选取应具有随机性。
（6）试验段子区段安排过程中应包含开始破碎的前10m和结束破碎前的5m，但指标的检测不能安排在这一区域进行。
（7）回弹弯沉检测应在乳化沥青洒布、表面整平后进行。
4.结束语
共振碎石化技术是对旧水泥混凝土路面改造的一种新技术，通过共振碎石化施工，不仅解决了旧路面改造的质量问题，还大大缩短了工期，节约了大量路基材料，大幅降低了工程造价，同时一举解决了碎块垃圾的处理，具有减轻白色污染等优点，是旧水泥混凝土路面翻修改造的理想方法。
随着我国旧水泥混凝土路面改造工程规模的不断扩大，这一先进适用的共振碎石化技术将会得到更多的推广应用，也必将带来更好的经济效益和社会效益。
参考文献
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论文作者:丁卫宏
论文发表刊物:《建筑知识》2017年20期
论文发表时间:2017/12/21
标签：路面论文; 碎石论文; 混凝土论文; 水泥论文; 沥青论文; 粒径论文; 锤头论文; 《建筑知识》2017年20期论文;