浅论MHB碎石化施工技术及其应用

石常秋 孙钦州

摘要：阐述了MHB碎石化施工技术的概念、发展与应用现状、特点、适用条件、施工工艺与流程、施工质量控制指标与方法。

关键词: 水泥混凝土路面 碎石化 施工

中图分类号：U416.216文献标识码： A

旧水泥混凝土碎石化技术是一种利用多锤头水泥路面破碎机（MHB）将混凝土板破碎成较小粒径形成高强粒料层施工技术。破碎后的高强粒料层可直接作为基层或垫层，是目前最行之有效、最为直接的解决反射裂缝的白改黑路面施工技术。

1 碎石化技术概述

1.1应用状况

1998年,美国在85号州际公路的修复工程中首先采用了碎石化技术。

至2001年，美国完成项目400多个，使用里程1600公里。

我国2002年才从美国引入MHB（多锤头破碎机）型路面破碎设备。截至2006年，已成功应用于500多公里各等级道路的改造，取道良好效果。

1.2 技术特点

⑴减少反射裂缝。

⑵形成内部嵌挤、紧密结合、高密度的基层（底基层）。

⑶就地再生，环保无污染。

⑷节约材料及运输成本，降低工程费用。

⑸施工简便，不必全封闭交通,

⑹改造周期短，综合造价低。

2 MHB碎石化适用条件

2.1基本适用条件

⑴水泥砼路面错台、翻浆和角隅破坏等不小于总接缝长度的20%；

⑵开裂、断板或下沉等需修补面积占总面积的20%～70%；

⑶基层及面层总厚度超过30cm；

⑷断板率介于20%-45%之间。

2.2 不适宜用的情况

⑴改建中遇到的挡墙、桥涵等承载力不足路段；

⑵公路近旁有敏感建筑物或设备（安全距离小于5m）路段；

⑶受净空限制的路段。

3 注意问题

⑴对于损坏严重的水泥混凝土路面，必须判断其基层状态。

⑵路面基层的破损程度是判断是否可用碎石化工艺的重要标准。

⑶排水设施是碎石化的必需辅助工程。

4施工工艺

4.1 路面状况调查

4.1.1 路面破损状况调查

这是选择修复方法的基本出发点。发现唧泥、断裂、沉陷等病害，必须提前处理。

4.1.2路面结构强度评价

用于确定路面的剩余寿命。板底脱空调查可以发现软弱地基，在碎石化前进行处理。基层顶面回弹模量的调查直接影响到碎石化的效果，只有CBR≥5的路段才可进行碎石化。

4.2 碎石化前处理

4.2.1 路面清理

清扫现场的路面上的松散材料，移除沥青类修补材料，以免影响破碎效果。

4.2.2 排水设施

一般要求设置边沟以保证使水能从碎石化区域排出。

4.2.3 特殊路段处理

对出现严重病害的软弱路段进行以下修复处理：

⑴清除路面；

⑵开挖基层或路基至稳定层；

⑶采用与旧水泥混凝土路面相同的材料回填、振实、养生。

4.2.4 构造物标记和保护

⑴采空区上MHB碎石化前，应探明采空区的具体范围、埋深等；

⑵埋深在0.5-1.0m的构造物和管线可以采取降低锤头高度的方式轻度打裂；对于埋深不足0.5m的构造物和管线，应禁止破碎。

⑶路肩外5-10m范围内存在建筑物的路段，应降低锤头高度对路面进行轻度打裂；路肩外5m以内存在建筑物的路段，禁止破碎。

⑷施工前需测量上跨构造物的净空。

4.2.5设置高程控制点：

选择代表性的路段设高程控制点，监测高程的变化。

5 施工工艺流程

5.1 试验区

主要用于设备参数调整，以达到规定的粒径和强度要求。

表1MHB设备主要技术参数

设备参数 要求

锤重范围（㎏） 700-1000

最大落锤高度（㎝） ≥150

最大破碎宽度（㎝） ≥375

工作速度（m/h） 50-120

选择长度≮50m代表性路段的一个车道作为试验段。可参照表2：

表2MHB设备控制的参数范围

控制参数 旧水泥混凝土路面强度状况

强度较高 强度一般 强度较低

水泥强度等级 32.5 42.5 32.5 42.5 32.5 42.5

落锤高度（m） 1.2 1.2 1.1 1.1 1.0 1.0

锤迹间距（㎝） 8-12 6-10 8-12 6-10 8-12 6-10

调整破碎参数，当破碎后的路表呈鳞片状时，表明碎石化的效果能满足要求，记录此时采用的破碎参数。

5.2 试坑取样

随机选取2个独立的位置开挖1㎡的试坑，在全深度范围内检查碎石化后的颗粒粒径；记录最终符合要求的MHB碎石化参数备。

5.3 破碎顺序:

先破碎两侧车道，再破碎中部的行车道。与相邻车道搭接部分，宽度≮15cm。

5.4 检验破碎效果

表3

厚度范围 粒径范围

板块顶面（㎝） ＜7.5

上部1/2厚度（㎝） ＜22.5

下部1/2厚度（㎝） ＜37.5

5.5压实

碎石化后颗粒间形成紧密嵌挤结构。压实的主要作用是将表面的扁平颗粒进一步破碎，同时稳固下层块料，提供一个平整的表面。

5.6撒布透层油、压实

乳化沥青用量3.5-4.0kg/㎡。洒布后的回弹弯沉值为该层的控制弯沉值。

破碎后或洒透层油后均不宜开放交通，以免影响破碎层强度均匀性和透油层粘。

6 注意事项

6.1基层强度过高或面板厚度过大时，宜采用打裂等其他手段先进行预裂，预裂后的路段应重新做试验段，确定碎石化的各个施工参数。

6.2破碎时宜从高处向低处破碎，避免摊铺沥青面层后影响排水；

6.3不得对破碎后路面进行修整以提高路面平整度或改善线形。对5 cm以上的低洼处应用密级配碎石粒料回填压实后再进行全面压实。

7质量控制

7.1一般过程

选择长度≮100米的代表性路段作为试验段，在其中安排不同的锤迹间距（2cm级差）的子区段，每段长度≮50米。

对不同的子区段粒径进行检测，选择对应的设备控制参数指标。

检测回弹模量，验证是否满足要求。如不满足可增加落锤高度和减小锤迹间距，增加破碎程度，降低变异性，达到质量控制指标要求。

7.2 质量标准

7.2.1碎石化后的粒径范围

见表3。

7.2.2顶面的当量回弹模量

路面碎石化后的顶面当量回弹模量是检验MHB碎石化效果的重要参数。碎石化处理后的回弹模量平均值应控制在150～500MPa。此外，强度偏差也是确定施工质量的关键指标。

表4

变异系数 顶面当量回弹模量

低 Cv≤0.25

中 0.25＜Cv≤0.35

高 0.35＜Cv≤0.55

碎石化后沉降量受旧路路况影响较大，不宜作为碎石化技术控指标。

8 应用实例

G205蒙阴县城东外环段改造工程（K791+800～K795+019.274）,路线全长3.219公里,路基宽39米,路面宽32米,人行道宽2×3.5米。中间主车道部分水泥混凝土路面板断板、错台、沉陷等破坏现象严重。在2013年G205综合整治过程中，经综合考虑、多方论证，最终决定在改路段采用MHB碎石化技术进行路面的升级改造。该工程于2013年5月开工，至6月中旬完成表面沥青混凝土铺筑，通车至今，使用状况良好，无典型早期破坏现象发生，路面平整，行车舒适。但是由于通车时间较短，截至目前尚不能充分说明该改造方案足够成功，为此我们还专门成立了后续检测小组，将对该路段进行持续的、不间断的观察和检测。

9、结论

9.1验证了MHB碎石化施工技术的适用范围和适用条件；

9.2 较为系统的总结了MHB碎石化施工技术的施工工艺流程；

9.3 结合相关研究资料，验证了之前提出的质量控制方法和质量控制标准的可用性。

参考资料

1、张玉宏水泥混凝土路面碎石化综合技术研究[D] 南京，东南大学，2006

2、高昌童申家MHB碎石化施工技术研究[J]公路工程，2010年03期

3、王松根旧水泥混凝土路面碎石化技术应用指南[M]北京，人民交通出版社，2007

4、秦仁杰旧水泥混凝土路面状况评价与处置方法应用研究[J]中南公路工程，2005（1）