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、取材廣泛和維護(hù)費用少等優(yōu)點在我國公路建設(shè)中得到了持續(xù)地發(fā)展。近年，這類路面在早期均出現(xiàn)了不同程度的病害，其主要原因有：重載交通的增長，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。多錘頭碎石化這類被用到路面維修的施工中，產(chǎn)生了不小的經(jīng)濟效益。 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)段起訖樁號為K65+254至K70+000，全長4.75公里。路面為水泥砼路面，該路段的修建對沿線地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展起到了重要的作用。隨著沿線地區(qū)經(jīng)濟的快速發(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，原有路面已不能滿足需要，對其進(jìn)行大修成為亟待解決的問題。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，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經(jīng)濟社會效益進(jìn)行了充分比較后，決定對省道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機械設(shè)備的準(zhǔn)備： 1.1.1多錘頭破碎機： 巢廬路混凝土路面大修工程中采用的是山東公路機械廠生產(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錘頭，錘頭的提升高度在油缸行程范圍內(nèi)可獨立調(diào)節(jié)，該破碎機具備一次破碎3.95米車道的能力，其主要技術(shù)參數(shù)為：型號 HB4000-2，工作速度 120 m/h，行駛速度8 Km/h，工作錘數(shù)量12個（包括邊錘數(shù)量4個），發(fā)動機型號：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型振動壓路機： 壓路機采用的是山東公路機械廠生產(chǎn)提供的yz18a Z形振動壓路機，單壓實輪，自裝配，自動力，攜帶Z型鋼箍，通過螺栓固定在壓實輪表面，碾壓時應(yīng)進(jìn)行振動壓實。它是用于破碎水泥混凝土路面后的表層補充破碎。 1.1.3 鋼輪振動壓路機： 該壓路機采用的是徐工集團生產(chǎn)的XS260單鋼輪振動壓路機。單振動輪，自裝備自動力， 21噸，施工中采用振動壓實。該壓路機用于攤鋪瀝青之前，在Z型壓路機之后壓實破碎后的混凝土表面，也用于修復(fù)破碎后通車的特殊路段。施工時按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行。 1.2制定臨時交通管制方案： 由于進(jìn)行碎石化處理的施工路段在沒有攤鋪完瀝青混凝土面層之前是不允許開放道路交通的，因此,在施工期間對交通管制的要求相對就比較高，為了確保碎石化技術(shù)的處理效果, 實行半封閉施工，根據(jù)施工計劃先封閉右半幅，左半幅通車，等右半幅攤鋪完水穩(wěn)后再封閉左半幅，右半幅通車。 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)計圖紙?zhí)峁┑碾[蔽構(gòu)造物的分布情況，如：半幅擴建的涵洞、通道、地下管線等情況進(jìn)行調(diào)查，標(biāo)記結(jié)構(gòu)物的位置。以確定破碎是否會對這些構(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）是不會由于破碎而帶來損壞的，可以正常施工。埋深0.5-1.0m的構(gòu)造物（或管線）可能因為路面碎石化而受到一定影響，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）以及橋梁等，應(yīng)禁止破碎，避讓范圍為結(jié)構(gòu)物端線外側(cè)3m以內(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；對于路肩外5-10m范圍內(nèi)存在建筑物的路段，施工時應(yīng)降低錘頭高度對路面進(jìn)行輕度打裂；對于路肩外5m以內(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，因為這些材料的存在，會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： 在路面破碎前對因基層強度不足而產(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）混凝土面板。 2.1.2排水系統(tǒng)設(shè)置或修復(fù)： 對任何路面而言，要獲得良好的使用性能，完善的排水設(shè)施是必不可少的，在存在下列問題時需要設(shè)置橫向排水盲溝：凹形豎曲線、現(xiàn)有混凝土板塊明顯唧泥、平曲線超高段的底邊及所有其他存在排水問題的區(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、左、右幅中線（車道位置），左右幅邊線用線標(biāo)記點位。測量三點高程，計算設(shè)計與原地面高差。便于調(diào)平層施工依據(jù)作參考。 2.2.2施工要求： 首先，攤鋪面層前的最長間隔時間。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間隔時間不超過48小時。 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)表面最大尺寸不超過7.5厘米，中間不超過22.5厘米，底部不超過37.5厘米。若破碎后的塊徑超過最大尺寸，應(yīng)用密級配的破碎粒料替換并壓實到監(jiān)理工程師滿意。在獨立的軟土地基區(qū)域，破碎難度大，可能不能達(dá)到以上的粒徑要求，這些暫時不予破碎處理的路段，可采用預(yù)裂并壓實的工藝進(jìn)行處理。在任何情況下，表面的最大粒徑不超過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)作隊對路面排水系統(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車道首先破碎是很重要的，特別是超高段多車道為同一坡度時，破碎從路拱高出車道依次開始。 原來挖補的部分有許多是超厚的，對于這些部分，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： 在認(rèn)可水泥路面破碎機破碎程序之前，經(jīng)監(jiān)理工程師認(rèn)可。試驗路段應(yīng)為監(jiān)理工程師在工程項目范圍內(nèi)確定的位置，尺寸為車道全寬，長度為100m進(jìn)行控制。施工時應(yīng)記錄不同的破碎情況下相對應(yīng)的水泥路面破碎機設(shè)置的參數(shù),如錘頭高度和地面行駛速度等。 當(dāng)試驗段完成后，為了進(jìn)一步驗證水泥路面被破碎后的具體尺寸，確保路面被破碎成設(shè)計圖紙規(guī)定的要求。根據(jù)設(shè)計要求、在業(yè)主、監(jiān)理現(xiàn)場旁站的前提下，應(yīng)在兩個獨立的位置開挖0.929平方米的試坑，施工時開挖試坑進(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，試坑應(yīng)用密級配碎料回填并壓實至工程師滿意。通過試驗段破碎，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)增加試驗區(qū)，以保證結(jié)果滿足要求。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糜谠囼瀰^(qū)之外的路面破碎。施工時應(yīng)不斷監(jiān)控破碎操作并在施工過程中不斷地進(jìn)行小的調(diào)整以確保破碎結(jié)果滿足要求，如果為達(dá)到要求，MHB的設(shè)置應(yīng)進(jìn)行大的調(diào)整時，施工現(xiàn)場技術(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)計要求，監(jiān)理工程師同意才進(jìn)行試驗區(qū)以外的路面破碎。 決定將k65+725-k65+925段作為碎石化試驗段，長度為200m。試驗路段確定的破碎程序?qū)⒂糜诒竟こ?。在施工過程中應(yīng)不斷檢查破碎作業(yè)情況，并根據(jù)需要對設(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： 在實踐推廣過程中，該項技術(shù)經(jīng)過最近幾年的不斷優(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型壓路機振動壓實2遍→采用級配碎石回填局部凹處→光輪壓路機振動壓實4~5遍→測回彈彎沉值→挖換彈簧板塊→光輪壓路機靜壓2遍→測回彈彎沉值（底基層面控制彎沉）→得4~12小時后攤鋪調(diào)平層（根據(jù)設(shè)計高程與破碎后路面高程差減去補強厚度（34cm）所得。 2.2.5與相鄰車道的連接： 破碎一個車道的過程中，實際破碎寬度應(yīng)超過一個車道，與相鄰車道搭接一部分，寬度至少是15厘米，這樣，即使臨近車道尚未破碎時，已破碎車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超過已完全破碎的路面而覆蓋未破碎的路面從而影響臨近車道的破碎。 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。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7.5cm，中間不超過22.5cm，底部不超過37.5cm的粒徑。破碎后顆粒尺寸可通過調(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，與相鄰車道銜接寬度應(yīng)大于15cm。破碎后路面不得開放交通，若通車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。 碎石化效果不僅用回彈彎沉或回彈模量作為評價指標(biāo)，還需結(jié)合破碎層的強度變異性進(jìn)行綜合評定。對局部彈簧板塊的挖換，應(yīng)在舊路面破碎后進(jìn)行，換挖板塊需通過回彈彎沉測試確定。 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： 有時部分單獨的軟弱基層或底基層會在破碎施工時發(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似物應(yīng)進(jìn)行清除，如需要應(yīng)填充密級配碎石粒料。 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形，這樣將破壞混凝土路面碎石化以后的效果。在壓實前發(fā)現(xiàn)的5厘米的凹地應(yīng)用密級配碎石粒料回填并壓實到工程師滿意的程度。對于修復(fù)處壓實后的高程，應(yīng)修整出等于或好于周圍混凝土路面狀況的平滑表面。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破碎后的壓實要求： 壓實主要作用是將表面較長較寬的顆粒進(jìn)一步破碎，緊固下層塊料以增加結(jié)構(gòu)強度。在潮濕條件下不應(yīng)進(jìn)行壓實操作，以避免損壞下面底基層。應(yīng)避免過度壓實，特別是在穩(wěn)定性有問題的地方。 首先，Z型鋼輪壓路機振動壓實。壓實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，同時穩(wěn)固下層塊料，為新鋪的水穩(wěn)提供一個平整的表面，破碎后的路面采用Z型壓路機振動壓實3遍，壓路機壓實速度不允許超過5km/h。 其次，光輪壓路機振動碾壓。調(diào)平后的碎石化路面采用光輪壓路機振動壓實3遍，壓路機壓實速度不允許超過5 km/h。在路面綜合強度過高或過低的路段應(yīng)避免過度壓實，以防造成表面粒徑過小或?qū)⑺槭瘜訅喝牖鶎印?最后，破碎混凝土路面的檢驗性壓實。檢驗性壓實，是指在有問題的區(qū)域有意識地用荷載檢驗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進(jìn)行。本過程有利于確定在破碎或壓實過程中未發(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度壓實對破碎基層的損壞。 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放交通（包括不必要的施工運輸），在這些區(qū)域開放交通不得超過24小時，施工時我段采取半幅通車半幅施工的順序，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放交通而松散或不穩(wěn)定而進(jìn)行的重新壓實。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，施工簡便迅速，綜合造價低，特別適合于交通繁忙的主干線舊水泥混凝土路面大修工程，并且環(huán)境保護(hù)較好、無污染。通過與傳統(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的經(jīng)濟優(yōu)勢，同時節(jié)省了天然集料資源和廢料占地費用、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)的對環(huán)境的負(fù)面影響問題。