共振碎石化技术在角江路改造中的应用

易光杰林同国际工程咨询（中国）有限公司福建分公司（361000）

0 引言

随着城镇化的不断推进，早期修建的水泥混凝土路面出现了不同程度的破坏，极大地影响了交通的舒适性和安全性，因此路面的“白改黑”改造成为当前较为迫切的需求。经实践证明，共振碎石化技术有效解决了旧水泥混凝土路面改造中的反射裂缝问题，改造效果显著。

1 共振碎石化技术概述

共振碎石化技术是通过机械产生的高频率、低幅值的振动波，通过水泥混凝土板进行传播，并与之形成共振，使得水泥板之间相互挤压碎裂。共振碎石化后路面形成碎石层上层嵌挤、下层嵌锁的结构特点，可以在相邻的结构中形成互补的稳定结构，避免了在裂缝、接缝处的水平及竖向位移，有效防止了反射裂缝的产生，同时碎石化层仍保有一定的强度。

2 共振碎石化技术在角江路改造中的应用

2.1 工程概况

角江路提升改造工程位于漳州台商投资区，道路西起324国道、东止角海路（厦漳同城大道），路线全长7.675 km，道路红线宽50 m，道路等级为城市主干路。现状路面为水泥混凝土路面，其病害主要为纵、横向断板、板角断裂及网状碎裂等，部分路段出现了不均匀沉降。

2.2 路面改造方案

对角江路“白改黑”提升改造进行多角度的方案比选，具体见表1。角江路主车道断板率为24.92%＞20%，等级评定为差，提升改造需重点考虑对交通的影响，同时兼顾节省工程造价，因此主车道采用共振碎石化后加铺沥青混凝土面层方案。

角江路交通等级为重交通，根据碎石化层顶面当量回弹模量，并将碎石化层作为柔性基层，按规范计算确定加铺沥青混凝土面层厚度，具体见表2。

表2 共振碎石化后加铺沥青混凝土面层方案

2.3 共振碎石化技术的施工工艺要求

2.3.1 施工前准备工作

1）碎石化路段与既有桥涵、挡墙及其他构筑物相连时，应在共振施工前开挖出不小于0.2 m宽、0.8 m深的隔振沟，以确保构筑物的安全。

表1 水泥混凝土路面“白改黑”方案比选表

2）通过弯沉检测，初步确定路基软弱路段，将软弱路段原有基层翻挖后，先用C20混凝土恢复基层，再用C35混凝土恢复面板，达到强度后再同步进行碎石化。

3）碎石化施工前，对已存在的沥青混凝土修补块应破除清除，用C35混凝土恢复，达到强度后再同步进行碎石化。

4）碎石化施工前，应先行修复和疏通既有排水系统，做好路面排水，确保路基处于干燥状态。

2.3.2 试验路段

在正式碎石化施工前应选取有代表性的路段作为试验路段，试振后，开挖样坑，检查碎石化层的粒径、检测碎石化层的回弹模量。若均满足要求，则确定振动频率、振幅、前进速度、透层乳化沥青用量等施工技术参数。共振碎石化工艺参数建议值见表3。

表3 共振碎石化工艺参数建议值

2.3.3 施工工艺要求

1）沿着车道方向，由外侧车道边缘开始向内进行破碎。单次破碎宽度约为20 cm，为防止过度破碎和提高破碎效率，每次破碎区域应间隔2～4 cm。

2）共振碎石化一个车道，实际破碎宽度应超出一个车道，与相邻车道搭接部分的破碎宽度不得少于15 cm。

3）在破碎后、碾压前，应对破碎层进行清理：①应人工清除碎石化层原水泥混凝土路面的填缝料；清除碎石化层表层尺寸大于10 cm的碎块，并采用粒料回填；②当碎石化层表面有钢筋外露时，若钢筋埋深较浅且条件允许，应全部移除；否则应将外露部分剪除至与碎石化层顶面齐平。

4）碎石化层碾压：①碾压按初压、复压、终压三个阶段进行，采用不小于10 t的高频、低幅振动双钢轮压路机，碾压遍数宜为4～6遍（一个来回为一遍），碾压速度不得大于5 km/h；②直线和不设超高的平曲线段，应由两侧向路中心碾压；设超高的平曲线段，应由内侧向外侧进行碾压；③碾压前应先洒水，使碎石化层保有一定的含水量，一般为4%～6%。

2.4 特殊路段处理方案

2.4.1 脱空路段处理

1）碾压完毕后，碎石化层表面竖向位移大于2 cm、小于10 cm以内的区域，应选用级配碎石回填。

2）若竖向位移超过10 cm时，则顶面10 cm以内部分用级配碎石回填；10 cm以下部分用5%水泥稳定碎石回填。

3）若脱空区域共振碎石化后的粒径过大，则应挖除该破碎层，按上述脱空处回填处治要求进行。

2.4.2 弹簧路段处理

由于过渡破碎或原路基回填料较差而造成的“弹簧土”现象，应将该区域内的“弹簧土”挖除，并采用5%水泥稳定碎石＋10 cm级配碎石换填处理。

2.4.3 弯沉过大路段处理

碎石化层洒布乳化沥青透层后，必须进行全线弯沉检测以控制质量。对弯沉值为70～200（0.01 mm）的路段采用注浆处理方案进行补强，采用42.5普通硅酸盐水泥制浆，适当添加减水剂，水灰比不大于0.55。对弯沉值大于200（0.01 mm）的路段采用开挖换填处理方案进行补强。补强方案如下：

1）对弯沉值为 70～110（0.01 mm）的路段，注浆深度为1.0 m，间距为1.5 m，呈梅花型布置。

2）对弯沉值为 110～200（0.01 mm）的路段，注浆深度为1.5 m，间距为1.5 m，呈梅花型布置。

3）对弯沉值大于 200（0.01 mm）的路段，应开挖查明具体原因，并采用5%水泥稳定碎石＋10 cm级配碎石换填处理。

4）摊铺下面层沥青混凝土后，需对原弯沉不合格路段进行弯沉复测，对弯沉值仍不满足设计要求的路段进行局部点二次注浆处理。

3 共振碎石化技术应用效果评价

第三方检测单位通过现场检测计算得出：碎石化层顶面当量回弹模量为217.1～409.7 MPa，均值为313.4 MPa；碎石化层回弹模量（静态）为390.8～686.6 MPa，均值为538.7 MPa。检测计算结果与参考文献[2]的分析结果接近，碎石化层具有足够的结构承载力。

角江路提升改造工程已顺利竣工验收，路面改造各项指标均满足规范及设计要求。自2018年竣工通车至今，路面使用状况良好，尚未发现裂缝、车辙等病害，达到了预期效果。

从共振碎石化技术在角江路改造中的应用效果来看，其优势主要体现在：①施工工序简便，速度快、振动小、噪声小，效率高；②缩短了施工建设周期；③施工期间交通组织便利，对交通影响小；④解决了旧水泥混凝土路面改造中的反射裂缝问题；⑤节约了大量基层材料，大幅降低了工程造价，同时解决了碎块垃圾的处理问题，减轻“白色污染”。

4 结语

共振碎石化技术在“白改黑”路面改造中具有较大的优势，达到了理想的改造效果。