碎石化技术在水泥混凝土路面病害修复中的应用

（玉溪公路局，云南 玉溪 653100）

一、碎石化技术

将碎石化技术应用于水泥混凝土路面的修复，最初起源于美国。碎石化技术主要是针对水泥混凝土路面大面积破坏、跳车严重、断板等已丧失路面整体承载能力及使用功能的路段进行的就地碎石化的施工方法。与传统方案中的直接加铺相比，就地碎石化最大的优点是：能够恢复路面底基层及基层的承载能力，避免加铺后路面在短时间内产生反射裂缝。实践证明，碎石化技术可以对不同程度的路面病害情况起到标本兼治的作用。

二、试点项目概况

国道245线巴中-金平K348+468～K375+968段（共27.5公里），位于云南省玉溪市江川区境内，建于2002年，属于双向四车道二级公路，原路面类型为水泥混凝土，路基宽度21.5米，该路段断板和开裂明显，出现了破碎、沉陷、错台、唧泥等严重病害。

在项目设计过程中，通过细致勘察以及沥青混合料永久变形验算、沥青混合料疲劳开裂验算、贯入强度验算后，拟定了以下施工修复方案：混凝土路面碎石化底基层+透层油PC-2+1cm ES-3稀浆封层+8cm ATB-25沥青稳定碎石基层+粘层油PC-3+5cm AC-20C SBS改性沥青混凝土+粘层油PC-3+4cm AC-13C SBS改性沥青混凝土。

三、碎石化项目的施工过程及效果评价

在施工前，首先要根据项目情况和实施周期选择合适的碎石方法及破碎机械。本项目在施工过程中采用了多锤头碎石化技术，选取了PS400B型多锤头破碎机，这款破碎机是针对水泥路面的自行式路面养护机械，其施工原理是将现有的水泥路面震裂，使各碎块呈互相咬合状态而不松散，然后在震裂的水泥路面上均匀撒布沥青，让沥青渗透到各个缝隙中，最终使震裂的路面成为一个整体并作为路面底基层支撑整个路面的柔性基层体系。

（一）碎石化施工方案

水泥混凝土路面碎石化技术缺乏相应的技术标准及试验支撑，因此在项目开始前要认真做好施工组织设计，分析及研判试验路段的铺筑方案。在施工过程中，严格按照步骤及项目实施质量要求完成各项施工任务。考虑到该路段接近城乡，交通流量大，因此在施工过程中一定要做好分幅分段施工的安全保通工作。本路段计划采用如下施工方案：

1.施工保通准备：项目实施前，应先发布施工保通及绕行方案，由于本路段为双向四车道，因此可采取绕行及半幅通行的方式进行施工保通，通过两车道分幅施工分幅通行的方案确保项目施工不影响沿线村民的出行。

2.施工测量放样：施工测量放样前应熟悉设计图纸及文件，放样过程中应严格遵循各项规范，结束后还要做好技术交底工作。

3.清表：利用铣刨机进行路面清表。在路面破碎前实施铣刨作业，是为了清除原路面上的沥青混合料，确保碎石作为基层的骨架效果；通过路面铣刨还可以进一步核查原路面的病害形式及情况，以便及时处理路基问题，避免新铺路面出现病害。

4.试验路段铺筑：根据项目需求，碎石化施工选取了国道245线巴中-金平K374+827～K375+327段（共500米）作为试验路段，在《公路水泥混凝土路面再生利用技术细则》（JTG/T F31-2014）中，明确要求破碎后填料的顶面最大粒径不得超过7.5cm，但在试验路段施工过程中，有部分填料的顶面最大粒径已经超过7.5cm。对路面情况进行分析及集中评审后，提出了加铺补强层的方案，即在原路面标高加铺5cm碎石层，通过压路机碾压后达到密实效果。基于以上思路进行4次试验后，决定采取以下方案施工：

在破碎碾压后的路面干撒0～10cm的掺配混合碎石料，即将30%的4#料（5～10cm）和70%的5#料（0～5cm）掺配后撒布于路面；在碾压前用多铧犁或平地机将撒布的粒料和破碎机破碎的混凝土板表面颗粒料均匀拌和，使表面层翻透；翻犁2～3遍，翻匀之后刮平，然后再碾压至表面密实；重复洒水并通车碾压，使路面充分碾压密实。

5.路面破碎：在路面铣刨完成后，通过多锤头破碎机对路面进行破碎，破碎机的主要参数如表1所示。

表1. PS400B型多锤头破碎机的主要参数

路面破碎是实施水泥混凝土路面碎石化技术的关键，破碎效果、破碎路面的级配及碾压情况直接影响路面的实施效果及使用寿命。破碎时要从高处往低处进行，破碎的搭接宽度应在15cm以上，破碎后采用1台36t单钢轮压路机、1台16t单钢轮压路机进行碾压，碾压次数不宜过多，以免表面碎化出现粉末。破碎及碾压过程中，若出现局部不平应人工进行碎石补平。

6.破碎路面养护：破碎后的路面需要严格实行交通管制，并做好防雨工作及排水设施检查，确保路面无积水。

7.施工工序：ATB-25沥青稳定碎石基层施工→沥青面层施工→开放交通。

（二）质量控制要求

1.压实度：用水准仪测量路面沉降量，当路面前后两次沉降之差小于2mm时方可开放交通，通过行车碾压稳定压实效果。

2.施工季节：避免在雨季进行破碎施工，以免雨水浸入原基层造成破坏；在雨季前完成封油，这样可以提高施工质量，保证施工进度。

3.承载板法测路基回弹模量：开放交通2～3天后测试，核查施工效果是否满足设计要求，确定最佳施工方案。

4.破碎过程中特殊情况的处理方法：明涵及填土高度小于1m的排水构造物需要进行标注并断开破碎；桥梁位置应该断开，破碎点应选择在桥头搭板的后端；已经过碎石化处置的破碎路段不再重复破碎，可选用传统方案施工或利用原结构直接进行10cm碎石调形补强。

（三）施工效果评价

碎石化技术是路面“白改黑”的一个大趋势，在环境保护、成本控制及社会效益方面优势明显。碎石化技术与传统技术相比，施工过程中产生的建筑垃圾少、扬尘少，对交通的影响小。本项目仅48天就完成了500米路段的“白改黑”，较传统方法工期缩短了一半，也减少了对沿线村民出行的影响，而且路面铺筑完成后，改善了原路面颠簸、跳车等问题，为公众提供了舒适、高效、快捷的出行体验，取得了较为明显的社会效益。

根据预算效果分析，一台多锤头破碎机每天的破碎进度为2000平方米，费用为16元/平方米；表层顶面碎裂层通过添加级配合理的新料改善级配效果，并用路拌法拌和，费用为6元/平方米，通过压路机碾压的费用为4元/平方米，就碎石化这一工艺而言的总成本为26元/平方米。如果采用传统方法，挖除水泥混凝土路面费用为51元/平方米，外运15公里费用为4.5元/平方米，铺筑新填料(以25cm级配碎石为例)费用为30元/平方米，传统方法处置该碎石路面的费用为85.5元/平方米。两者相比，采用碎石化技术每平方米可节约59.5元，其经济效益显而易见。总体而言，水泥混凝土路面碎石化技术环保、经济、社会效益显著。

四、结语

水泥混凝土路面碎石化技术是水泥混凝土路面病害修复的未来发展趋势。水泥混凝土路面碎石化技术在中国发展运用仅短短十余年，但依托共振碎石化、多锤头碎石化机械设备的快速发展及再生技术规范化的逐步制定实施，该技术已取得了长足发展，成为水泥混凝土路面结构修复的首选方案，未来也必将成为水泥混凝土路面病害修复的前沿技术并得到广泛运用及发展。