共振碎石化在水泥混凝土路面改造中的应用

刘增晖

(同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司，上海 200092)

0 引言

从20世纪80年代至今，我国道路建设有了飞跃式发展，其中大量为水泥混凝土路面。随着道路使用年限的增长，早期修建的水泥混凝土路面不同程度的出现了破碎、断板、错台、开裂、脱空等破坏及病害。同时随着近年来沥青混凝土路面技术的发展成熟，以及其相对水泥路面在行驶舒适性、力学性能及噪声等方面的优势，使“白改黑”逐渐成为道路改造的趋势。

常用的水泥混凝土路面加铺沥青层设计方法主要有设置应力/应变吸收夹层、设置裂缝松弛/延缓层、沥青层锯切横缝及共振碎石化等方法，各种方法主要针对问题均为反射裂缝的防治。经实践证明，共振碎石化方法在防治反射裂缝方面效果较好。下面结合晋江市世纪大道改造工程中共振碎石化技术来进一步探讨，并着重对设计及施工过程中的技术难点进行阐述。

1 工程概况

晋江市世纪大道改造工程，项目位于福建省晋江市，道路南起晋光路，北止于晋江人路口，道路总长度约为9.6km，其中1.3km(迎宾路—湖光西路)道路红线宽度为60 m，其余路段为70 m，道路等级为城市主干道。本工程晋光路—长兴路、双龙路—晋江人路段中心线位维持现状，这两段采用对现状水泥混凝土板进行共振碎石化后加铺柔性基层沥青混凝土路面结构;长兴路—双龙路路段因新建新华街下穿通道，需进行大开挖施工，仅对少量现状水泥路面进行共振碎石化利用，其余均挖除现状路面后新建基层沥青混凝土路面结构。

2 共振碎石化技术原理

共振碎石化技术是利用共振碎石化机械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，将水泥混凝土板块震裂并将表面的“裂纹”均匀的扩展至板块底部，该作用不会破坏基层结构。共振破碎后水泥板块产生的裂纹是斜向的，与路面成35°～40°角，这种独特的斜向嵌紧结构，可以有效保持水泥板的承载力，同时可以有效避免产生反射裂缝和车辙现象。共振碎石化后水泥混凝土颗粒的粒径一般不大于40cm，并且颗粒最大尺寸的分布情况基本为表面不超过7.5cm，中间不超过22.5cm，底部不超过37.5cm。共振碎石化技术应用广泛，即使水泥混凝土板块完整性和结构性较差也可适用。共振破碎后原水泥混凝土板块成为“高强粒料基层”，然后在上面加铺沥青面层补强。

3 共振碎石化施工要点

1)试破碎。

在正式施工前应先确定共振机的技术参数，选取实验路段进行试破碎，之后开挖样洞，检查水泥板破碎后的粒径能否满足要求。如满足要求，则确定共振机的频率、配重、振幅、前进速度等参数作为施工控制参数。

2)破碎层整平碾压。

共振破碎后，根据道路设计标高及加铺层的设计方案进行整平、碾压。局部不平整的范围采用级配碎石进行填补找平。

碎石化层碾压按初压、复压、终压三个阶段进行，分别采用钢轮振动压路机、轮胎压路机、钢轮振动压路机。直线和不设超高的平曲线段，由两侧路肩开始向路中心碾压;设超高的平曲线段，由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。

4 共振碎石化在设计和施工阶段中的技术要点

1)道路加宽处路面结构设计。

旧路改造工程除了“白改黑”以外往往还伴随着道路拓宽改造，本工程即为此类。此类工程除解决旧路反射裂缝问题外，还需解决新建部分与共振破碎部分可能存在的不均匀沉降问题。对于水泥破碎基层与新建路面交界处的处理，为做好两者衔接，路基可采用挖除现状水泥混凝土路面宽度1 m，并在新旧基层间跨缝铺设宽度为2 m的聚酯玻纤布，在沥青面层间跨缝铺设2 m宽玻纤格栅的措施;对于两侧共振碎石化中间新建(原侧分带位置)的情况，为保证道路路面结构之间的连续性，减少结构性沉降，本工程在原侧分带位置采用与原水泥混凝土路面相同的结构层，待达到设计强度后，再与两侧原水泥混凝土路面一起进行破碎处理。

2)道路纵坡及横坡找平。

由于老路存在部分沉降、隆起，路面破碎后与设计标高之间高差不一，道路纵坡、横坡度与设计存在差异，此类情况如进行等厚加铺则无法满足技术指标要求。由于本工程采用柔性基层路面结构，针对不同的高差采用下述衬垫方式进行相应处理:H≤25cm，旧路面碎石化后采用连续型碎石找平;25cm＜H≤40cm，旧路面碎石化后采用密级配沥青混凝土衬垫;H＞40cm，高差较大，旧路面可不进行碎石化，直接加铺级配碎石衬垫。

3)现状涵洞位置的处理。

对于已探明盖板涵等设施，在共振化过程中应注意避让，在距离涵洞1 m范围内不进行共振处理，防止破坏其结构，未共振区域采用铣刨处理，铣刨厚度为1cm，在摊铺沥青前喷洒粘层沥青，并在基层之间和面层之间跨缝设置2 m宽玻纤格栅，减少不均匀沉降。

4)施工过程中遇到的问题及病害处理。

a.软弱基层路段处理。施工过程中需对共振碎石化后的基层进行弯沉检测以控制质量。部分路段可能会存在弯沉值较大的情况，此类情况可能包含两种原因:一是确为软弱基层，需进行补强处理;二是由于旧混凝土板共振破碎后的粒径较大，虽经过碾压处理，仍可能因贝克曼梁放置的位置不合适而产生一定几率的检测误差。针对这种情况，可先不进行补强处理，待加铺底层沥青混凝土后再进行复测，弯沉值仍超过设计要求的路段可采用压力注浆方式进行基层加固，这样可以有效避免因测量误差造成不必要的浪费。

b.弹簧路段的处理。对于部分共振碾压存在弹簧现象的路段，应查明现状弹簧土路面具体原因，对于原土基回填料较差原因造成的弹簧现象，应采用挖除原填充料，重新填筑路基。

c.现状井位脱空的处理。对于现状管线井，可能存在程度不一的脱空现象，可采用挖除现状井周围路面结构层，并新建水泥混凝土结构层的方式进行加固处理。

5 共振碎石化应用效果评价

晋江市世纪大道改造工程已顺利验收，竣工验收评定为优良级。根据最终验收路面结构弯沉等技术参数的检测结果，道路改造各项指标均满足设计及规范要求。该工程自2013年竣工通车以来至今尚未发现任何反射裂缝和车辙等相关病害，道路使用性能良好。从共振碎石化技术在该工程中的应用效果来看，其工作程序简便、施工效率高、施工周期较短，施工过程中产生的扬尘、噪声等环境污染较小，施工期交通组织便利，对交通产生的影响较小，原水泥混凝土面层合理利用，无需作为垃圾进行外运处理，有效杜绝“白色污染”，同时节约建设材料，社会效益及经济效益较高。

6 结语

目前国内共振碎石化技术应用并不是特别广泛，施工机械和队伍极少，通过其在晋江市世纪大道改造工程及近年来国内外类似工程中的实际应用，证明共振碎石化技术在“白改黑”项目中确实具有较大优势和众多优点，改造效果显著。相信在不久的将来，该项技术在道路改造工程中的应用会越来越广泛，相关技术研究会越来越深入，逐步推动中国水泥混凝土路面改造的发展。

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