淺談碎石化施工技術(shù)在水泥混凝土路面大修工程中的應(yīng)用

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  摘 要 水泥混凝土路面以其承載能力強(qiáng)、取材廣泛和維護(hù)費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)公路建設(shè)中得到了持續(xù)地發(fā)展。近年，這類(lèi)路面在早期均出現(xiàn)了不同程度的病害，其主要原因有：重載交通的增長(zhǎng)，或因混凝土面板偏薄，或因混凝土面板下基礎(chǔ)缺乏穩(wěn)定性，路面損壞嚴(yán)重，各地區(qū)大面積維修或改造已成為普遍現(xiàn)象。多錘頭碎石化這類(lèi)被用到路面維修的施工中，產(chǎn)生了不小的經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞 碎石化  水泥混凝土  大修工程  應(yīng)用     下面就以“省道316巢廬路CLL-2標(biāo)段水泥混凝土路面大修工程”為例，來(lái)談一談碎石化施工技術(shù)在水泥混凝土路面大修工程中的應(yīng)用。 巢廬路CLL-2標(biāo)段起訖樁號(hào)為K65+254至K70+000，全長(zhǎng)4.75公里。路面為水泥砼路面，該路段的修建對(duì)沿線(xiàn)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了重要的作用。隨著沿線(xiàn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，其交通量日益增加，超載、重載交通較多，路面出現(xiàn)不同程度損壞，特別是冶父山至廬江段，原有路面已不能滿(mǎn)足需要，對(duì)其進(jìn)行大修成為亟待解決的問(wèn)題。舊水泥混凝土路面在早期均出現(xiàn)了不同程度的病害，其主要原因是：重載交通的增長(zhǎng)，或因混凝土面板偏薄，或因混凝土面板下基礎(chǔ)缺乏穩(wěn)定性，路面損壞嚴(yán)重，唧漿、沉降現(xiàn)象嚴(yán)重，路況不斷惡化。巢湖市公路局大修工程部在對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益進(jìn)行了充分比較后，決定對(duì)省道316巢廬路K65+254-K70+000段進(jìn)行多錘頭碎石化施工。 1.碎石化施工技術(shù)要求： 1.1機(jī)械設(shè)備的準(zhǔn)備： 1.1.1多錘頭破碎機(jī)： 巢廬路混凝土路面大修工程中采用的是山東公路機(jī)械廠生產(chǎn)提供的的自行式破碎設(shè)備，該設(shè)備采用進(jìn)口液壓元件及電器元件，性能穩(wěn)定。設(shè)備后部平均配備兩排成對(duì)錘頭，錘頭的提升高度在油缸行程范圍內(nèi)可獨(dú)立調(diào)節(jié)，該破碎機(jī)具備一次破碎3.95米車(chē)道的能力，其主要技術(shù)參數(shù)為：型號(hào) HB4000-2，工作速度 120 m/h，行駛速度8 Km/h，工作錘數(shù)量12個(gè)（包括邊錘數(shù)量4個(gè)），發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：額定功率2800 Kw，轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)，最大破碎寬度4 m，最小破碎寬度0.8m，破碎頻率30-35次/分鐘。          1.1.2 Z型振動(dòng)壓路機(jī)： 壓路機(jī)采用的是山東公路機(jī)械廠生產(chǎn)提供的yz18a Z形振動(dòng)壓路機(jī)，單壓實(shí)輪，自裝配，自動(dòng)力，攜帶Z型鋼箍，通過(guò)螺栓固定在壓實(shí)輪表面，碾壓時(shí)應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)。它是用于破碎水泥混凝土路面后的表層補(bǔ)充破碎。 1.1.3 鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)： 該壓路機(jī)采用的是徐工集團(tuán)生產(chǎn)的XS260單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)。單振動(dòng)輪，自裝備自動(dòng)力， 21噸，施工中采用振動(dòng)壓實(shí)。該壓路機(jī)用于攤鋪瀝青之前，在Z型壓路機(jī)之后壓實(shí)破碎后的混凝土表面，也用于修復(fù)破碎后通車(chē)的特殊路段。施工時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行。 1.2制定臨時(shí)交通管制方案： 由于進(jìn)行碎石化處理的施工路段在沒(méi)有攤鋪完瀝青混凝土面層之前是不允許開(kāi)放道路交通的，因此,在施工期間對(duì)交通管制的要求相對(duì)就比較高，為了確保碎石化技術(shù)的處理效果, 實(shí)行半封閉施工，根據(jù)施工計(jì)劃先封閉右半幅，左半幅通車(chē)，等右半幅攤鋪完水穩(wěn)后再封閉左半幅，右半幅通車(chē)。 1.3做好隱蔽構(gòu)造物的調(diào)查： 進(jìn)行破碎施工前，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑碾[蔽構(gòu)造物的分布情況，如：半幅擴(kuò)建的涵洞、通道、地下管線(xiàn)等情況進(jìn)行調(diào)查，標(biāo)記結(jié)構(gòu)物的位置。以確定破碎是否會(huì)對(duì)這些構(gòu)造物造成損壞。正常情況下： 首先，埋深在1米以下的構(gòu)造物（或管線(xiàn)）是不會(huì)由于破碎而帶來(lái)?yè)p壞的，可以正常施工。埋深0.5-1.0m的構(gòu)造物（或管線(xiàn)）可能因?yàn)槁访嫠槭艿揭欢ㄓ绊?，這種路段可以降低錘頭高度進(jìn)行輕度打裂。埋深不足0.5m的構(gòu)造物（或管線(xiàn)）以及橋梁等，應(yīng)禁止破碎，避讓范圍為結(jié)構(gòu)物端線(xiàn)外側(cè)3m以?xún)?nèi)的所有區(qū)域。 其次，距路肩10m以外的建筑物不易因路面碎石化受到破壞，這種路段可以正常破碎；對(duì)于路肩外5-10m范圍內(nèi)存在建筑物的路段，施工時(shí)應(yīng)降低錘頭高度對(duì)路面進(jìn)行輕度打裂；對(duì)于路肩外5m以?xún)?nèi)存在的建筑物的路段，應(yīng)禁止破碎。 1.4清除存在的瀝青面層： 在碎石化前，應(yīng)清除舊水泥混凝土路面上的瀝青修復(fù)材料，因?yàn)檫@些材料的存在，會(huì)影響到破碎處理的效果。 1.5其他要求： 任何與施工期間維持交通無(wú)關(guān)的路面加寬或路肩修復(fù)，也應(yīng)在施工之前修復(fù)到混凝土路面的高程。 2.碎石化施工工藝及施工方案： 2.1路面碎石化前的處理： 2.1.1修復(fù)舊混凝土路面基層病害： 在路面破碎前對(duì)因基層強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的唧泥、沉陷、斷裂嚴(yán)重病害板塊挖除，采用原路面基層材料進(jìn)行更換基層，若發(fā)現(xiàn)底基層損壞，應(yīng)一起更換底基層，然后重新鋪筑C35（或與現(xiàn)狀混凝土面板相同的標(biāo)號(hào)）混凝土面板。 2.1.2排水系統(tǒng)設(shè)置或修復(fù)： 對(duì)任何路面而言，要獲得良好的使用性能，完善的排水設(shè)施是必不可少的，在存在下列問(wèn)題時(shí)需要設(shè)置橫向排水盲溝：凹形豎曲線(xiàn)、現(xiàn)有混凝土板塊明顯唧泥、平曲線(xiàn)超高段的底邊及所有其他存在排水問(wèn)題的區(qū)域。如果條件允許，至少應(yīng)在路面碎石化施工前兩周應(yīng)使排水系統(tǒng)投入正常允許。 2.2施工工藝： 2.2.1施工放樣： 每10m或25m在路中線(xiàn)、左、右幅中線(xiàn)（車(chē)道位置），左右幅邊線(xiàn)用線(xiàn)標(biāo)記點(diǎn)位。測(cè)量三點(diǎn)高程，計(jì)算設(shè)計(jì)與原地面高差。便于調(diào)平層施工依據(jù)作參考。 2.2.2施工要求： 首先，攤鋪面層前的最長(zhǎng)間隔時(shí)間。除非監(jiān)理工程師另有批準(zhǔn)，在混凝土破碎和攤鋪水穩(wěn)碎石底基層之間的最長(zhǎng)間隔時(shí)間不超過(guò)48小時(shí)。 其次，路面破碎要求。要把75%的混凝土路面破碎成顆粒(肉眼觀測(cè))表面最大尺寸不超過(guò)7.5厘米，中間不超過(guò)22.5厘米，底部不超過(guò)37.5厘米。若破碎后的塊徑超過(guò)最大尺寸，應(yīng)用密級(jí)配的破碎粒料替換并壓實(shí)到監(jiān)理工程師滿(mǎn)意。在獨(dú)立的軟土地基區(qū)域，破碎難度大，可能不能達(dá)到以上的粒徑要求，這些暫時(shí)不予破碎處理的路段，可采用預(yù)裂并壓實(shí)的工藝進(jìn)行處理。在任何情況下，表面的最大粒徑不超過(guò)30厘米且大部分裂縫應(yīng)延伸到混凝土路面的全部深度。采用其他的破碎方法時(shí)應(yīng)獲得監(jiān)理工程師的批準(zhǔn)。 操作的次序首先由施工協(xié)作隊(duì)對(duì)路面排水系統(tǒng)進(jìn)行修通，有利于表面排水。由于路面的橫坡，新鋪瀝青面層底層或基層底層邊緣可能存水，因此根據(jù)排水方向確定哪一個(gè)車(chē)道首先破碎是很重要的，特別是超高段多車(chē)道為同一坡度時(shí)，破碎從路拱高出車(chē)道依次開(kāi)始。 原來(lái)挖補(bǔ)的部分有許多是超厚的，對(duì)于這些部分，相應(yīng)的破碎尺寸可增大到正常厚度的中間層22.5厘米的要求。達(dá)到正常厚度板的中間層破碎尺寸要求且裂縫間距小于45cm時(shí)被認(rèn)為是合適的。破碎施工絕不允許因破碎造成隱蔽構(gòu)造物的損壞，所有設(shè)備應(yīng)嚴(yán)格遵守橋涵的噸位限制。 2.2.3選定代表性路段進(jìn)行破碎試驗(yàn)： 在認(rèn)可水泥路面破碎機(jī)破碎程序之前，經(jīng)監(jiān)理工程師認(rèn)可。試驗(yàn)路段應(yīng)為監(jiān)理工程師在工程項(xiàng)目范圍內(nèi)確定的位置，尺寸為車(chē)道全寬，長(zhǎng)度為100m進(jìn)行控制。施工時(shí)應(yīng)記錄不同的破碎情況下相對(duì)應(yīng)的水泥路面破碎機(jī)設(shè)置的參數(shù),如錘頭高度和地面行駛速度等。 當(dāng)試驗(yàn)段完成后，為了進(jìn)一步驗(yàn)證水泥路面被破碎后的具體尺寸，確保路面被破碎成設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的要求。根據(jù)設(shè)計(jì)要求、在業(yè)主、監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)旁站的前提下，應(yīng)在兩個(gè)獨(dú)立的位置開(kāi)挖0.929平方米的試坑，施工時(shí)開(kāi)挖試坑進(jìn)行檢查。試坑不能選擇在有橫向接縫或工作縫的位置，路面破碎粒徑應(yīng)在全深度內(nèi)檢測(cè)，試坑應(yīng)用密級(jí)配碎料回填并壓實(shí)至工程師滿(mǎn)意。通過(guò)試驗(yàn)段破碎，最終確定符合施工要求的破碎設(shè)置參數(shù)。如果破碎的混凝土路面粒徑?jīng)]有達(dá)到要求，那么破碎程序必須進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整并相應(yīng)增加試驗(yàn)區(qū)，以保證結(jié)果滿(mǎn)足要求。最終，符合要求的MHB的設(shè)置應(yīng)紀(jì)錄備查。破碎的程序應(yīng)得到監(jiān)理工程師和施工單位雙方的認(rèn)可，確定的程序?qū)⒂糜谠囼?yàn)區(qū)之外的路面破碎。施工時(shí)應(yīng)不斷監(jiān)控破碎操作并在施工過(guò)程中不斷地進(jìn)行小的調(diào)整以確保破碎結(jié)果滿(mǎn)足要求，如果為達(dá)到要求，MHB的設(shè)置應(yīng)進(jìn)行大的調(diào)整時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)通知監(jiān)理工程師，經(jīng)調(diào)整后破碎粒徑符合設(shè)計(jì)要求，監(jiān)理工程師同意才進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)以外的路面破碎。 決定將k65+725-k65+925段作為碎石化試驗(yàn)段，長(zhǎng)度為200m。試驗(yàn)路段確定的破碎程序?qū)⒂糜诒竟こ?。在施工過(guò)程中應(yīng)不斷檢查破碎作業(yè)情況，并根據(jù)需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，以確保達(dá)到施工質(zhì)量要求。 2.2.4確定具體的工藝技術(shù)流程： 在實(shí)踐推廣過(guò)程中，該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過(guò)最近幾年的不斷優(yōu)化、不斷發(fā)展，目前已經(jīng)形成了一套較為成熟的工藝流程，主要的工藝流程為： MHB破碎一遍→Z型壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)2遍→采用級(jí)配碎石回填局部凹處→光輪壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)4~5遍→測(cè)回彈彎沉值→挖換彈簧板塊→光輪壓路機(jī)靜壓2遍→測(cè)回彈彎沉值（底基層面控制彎沉）→得4~12小時(shí)后攤鋪調(diào)平層（根據(jù)設(shè)計(jì)高程與破碎后路面高程差減去補(bǔ)強(qiáng)厚度（34cm）所得。 2.2.5與相鄰車(chē)道的連接： 破碎一個(gè)車(chē)道的過(guò)程中，實(shí)際破碎寬度應(yīng)超過(guò)一個(gè)車(chē)道，與相鄰車(chē)道搭接一部分，寬度至少是15厘米，這樣，即使臨近車(chē)道尚未破碎時(shí)，已破碎車(chē)道也可以攤鋪瀝青面層或調(diào)平層基層，而且攤鋪部分也不會(huì)超過(guò)已完全破碎的路面而覆蓋未破碎的路面從而影響臨近車(chē)道的破碎。 2.2.6主要技術(shù)控制措施： 碎石化質(zhì)量控制的指標(biāo)主要有破碎率和破碎尺寸兩項(xiàng)。一般情況下，要求把75%的水泥混凝土路面破碎成表面最大尺寸不超過(guò)7.5cm，中間不超過(guò)22.5cm，底部不超過(guò)37.5cm的粒徑。破碎后顆粒尺寸可通過(guò)調(diào)整重錘下落高度進(jìn)行控制。 碎石化后混凝土顆粒間應(yīng)形成緊密嵌擠結(jié)構(gòu)，顆粒應(yīng)嵌入或緊貼舊路基層，消除脫空板原有間隙。破碎時(shí)，與相鄰車(chē)道銜接寬度應(yīng)大于15cm。破碎后路面不得開(kāi)放交通，若通車(chē)造成破碎后路面不平整或透層油粘結(jié)層損壞，應(yīng)重新壓實(shí)。 碎石化效果不僅用回彈彎沉或回彈模量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，還需結(jié)合破碎層的強(qiáng)度變異性進(jìn)行綜合評(píng)定。對(duì)局部彈簧板塊的挖換，應(yīng)在舊路面破碎后進(jìn)行，換挖板塊需通過(guò)回彈彎沉測(cè)試確定。 碎石化后沉降量受舊路路況影響較大，不宜作為碎石化技術(shù)控制指標(biāo)。水泥混凝土路面破碎后封閉交通，以免影響破碎層強(qiáng)度均勻性。 2.2.7施工中和施工后修復(fù)軟弱基層或底基層： 有時(shí)部分單獨(dú)的軟弱基層或底基層會(huì)在破碎施工時(shí)發(fā)現(xiàn)，而且用以上的幾種辦法也不能進(jìn)行破碎，同樣的情況也可能發(fā)生在壓實(shí)操作中，不論何種情況，應(yīng)按監(jiān)理工程師的指令進(jìn)行修復(fù)。 2.2.8清除原有填縫料： 在鋪筑面層以前所有松散的填縫料或其他類(lèi)似物應(yīng)進(jìn)行清除，如需要應(yīng)填充密級(jí)配碎石粒料。 2.2.9凹處回填： 不應(yīng)修整破碎后混凝土路面或試圖平整路面以提高線(xiàn)形，這樣將破壞混凝土路面碎石化以后的效果。在壓實(shí)前發(fā)現(xiàn)的5厘米的凹地應(yīng)用密級(jí)配碎石粒料回填并壓實(shí)到工程師滿(mǎn)意的程度。對(duì)于修復(fù)處壓實(shí)后的高程，應(yīng)修整出等于或好于周?chē)炷谅访鏍顩r的平滑表面。重要的是確定凹地是否是由于路基或低基層的不穩(wěn)定造成的，如果是由于軟弱地基造成的，該區(qū)域?qū)辞笆鲕浫醯鼗姆椒ㄌ幚怼?2.2.10破碎后的壓實(shí)要求： 壓實(shí)主要作用是將表面較長(zhǎng)較寬的顆粒進(jìn)一步破碎，緊固下層塊料以增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在潮濕條件下不應(yīng)進(jìn)行壓實(shí)操作，以避免損壞下面底基層。應(yīng)避免過(guò)度壓實(shí)，特別是在穩(wěn)定性有問(wèn)題的地方。 首先，Z型鋼輪壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)。壓實(shí)的主要作用是將破碎的路面表面的扁平顆粒進(jìn)一步破碎，同時(shí)穩(wěn)固下層塊料，為新鋪的水穩(wěn)提供一個(gè)平整的表面，破碎后的路面采用Z型壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)3遍，壓路機(jī)壓實(shí)速度不允許超過(guò)5km/h。 其次，光輪壓路機(jī)振動(dòng)碾壓。調(diào)平后的碎石化路面采用光輪壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)3遍，壓路機(jī)壓實(shí)速度不允許超過(guò)5 km/h。在路面綜合強(qiáng)度過(guò)高或過(guò)低的路段應(yīng)避免過(guò)度壓實(shí)，以防造成表面粒徑過(guò)小或?qū)⑺槭瘜訅喝牖鶎印?最后，破碎混凝土路面的檢驗(yàn)性壓實(shí)。檢驗(yàn)性壓實(shí)，是指在有問(wèn)題的區(qū)域有意識(shí)地用荷載檢驗(yàn)破碎后的混凝土路面和路基基層結(jié)合料的穩(wěn)定性。按工程師指令，通常用加載的雙軸卡車(chē)進(jìn)行。本過(guò)程有利于確定在破碎或壓實(shí)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)的薄弱區(qū)域，但僅在瀝青面層操作之前進(jìn)行，使用方法必須避免過(guò)度壓實(shí)對(duì)破碎基層的損壞。 3.破碎混凝土路面養(yǎng)護(hù)： 除了指定的用于開(kāi)放橫穿交通的區(qū)域外，破碎后的混凝土路面的任何路段均不得開(kāi)放交通（包括不必要的施工運(yùn)輸），在這些區(qū)域開(kāi)放交通不得超過(guò)24小時(shí)，施工時(shí)我段采取半幅通車(chē)半幅施工的順序，確保碎石化后砼路面的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，包括如果破碎材料由于開(kāi)放交通而松散或不穩(wěn)定而進(jìn)行的重新壓實(shí)。不穩(wěn)定路段的處理按軟弱地基路段進(jìn)行。 結(jié)論 破碎并壓實(shí)的混凝土路面，具有破碎混凝土塊組成的緊密結(jié)合、內(nèi)部嵌擠、高密度的材料層，施工簡(jiǎn)便迅速，綜合造價(jià)低，特別適合于交通繁忙的主干線(xiàn)舊水泥混凝土路面大修工程，并且環(huán)境保護(hù)較好、無(wú)污染。通過(guò)與傳統(tǒng)的翻挖重建方案比較，碎石化技術(shù)在巢廬路混凝土路面大修工程中顯示了較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)節(jié)省了天然集料資源和廢料占地費(fèi)用、保護(hù)了集料產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境，解決了混凝土廢棄物處理困難和由此引發(fā)的對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響問(wèn)題。