馬正英 東斌蘭

0 引言

目前,水泥混凝土路面(以下稱水泥路面)已進(jìn)入修復(fù)期,且有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)。公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)工作者面前的迫切問題就是在不影響已有安保設(shè)施功能、環(huán)境保護(hù)的條件下,如何既節(jié)省資源,又節(jié)約資金,并快速、徹底的解決大量水泥路面脫空、唧泥、破損、行車噪聲增大、舒適性變差等一系列難題。

1 碎石化簡(jiǎn)介

采用MHB碎石化施工機(jī)械將病害嚴(yán)重(破損率大于20%)的水泥路面進(jìn)行沖擊破碎、整形、碾壓(這個(gè)過程稱碎石化),再經(jīng)過熱瀝青灌入式調(diào)平、穩(wěn)定后作為路面底基層,并在其上面鋪筑瀝青穩(wěn)定碎石柔性基層、瀝青混凝土面層的過程,稱為水泥路面白改黑。水泥路面碎石化底基層強(qiáng)度形成機(jī)理:

1)碎石化后表層約2 cm～5 cm,在壓實(shí)過程中顆粒被壓密,形成嵌擠薄層,通過灑布透層油有較高的粘結(jié)力,并具有一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性;

2)碎石化層上部厚度約10 cm,強(qiáng)度一是來源于顆粒間內(nèi)摩阻角,粒徑越大則內(nèi)摩阻角越大;二是來源于預(yù)應(yīng)力,水泥混凝土面板在破碎時(shí),混凝土產(chǎn)生側(cè)向體積膨脹,混凝土顆粒的粒徑越小,膨脹趨勢(shì)越大,產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力越大;

3)碎石化層下部厚度約10 cm范圍是“裂而不碎、契合良好、聯(lián)鎖咬合”的塊體結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)靜定且自穩(wěn),具體表現(xiàn)為各種形式的咬合梁、拱結(jié)構(gòu),在外力作用下產(chǎn)生咬合嵌擠作用,比普通嵌鎖作用更大,提供的強(qiáng)度更高,具有更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定特性。

2009年,西安公路管理局對(duì)G108周城路段的8.23 km水泥路面進(jìn)行了白改黑工程措施,收到理想的工程效果。為更好的推廣碎石化新技術(shù)的應(yīng)用,現(xiàn)以該工程施工為例,介紹一下水泥路面白改黑施工相關(guān)技術(shù)。

2 施工工藝過程

2.1 碎石化工藝主要流程

碎石化工藝主要流程為:調(diào)查構(gòu)造物結(jié)構(gòu)→清除路面雜物→水泥路面碎石化→調(diào)平層封層→攤鋪瀝青碎石基層→鋪瀝青混凝土面層。

2.2 調(diào)查構(gòu)造物結(jié)構(gòu)、位置與標(biāo)記

1)碎石化前要將沿線公路結(jié)構(gòu)物(包括橋涵、地下管線、路側(cè)擋土墻、建筑房屋等)的平面位置、結(jié)構(gòu)材料及類型調(diào)查清楚,以便調(diào)整破碎形式。

2)調(diào)查舊水泥路面的結(jié)構(gòu)尺寸和強(qiáng)度,針對(duì)不同類型混凝土結(jié)構(gòu),通過試驗(yàn)段確定落錘頭落距和落錘頭高度,為大面積施工提供技術(shù)指導(dǎo)數(shù)據(jù)。

3)與橋梁連接段應(yīng)標(biāo)明破碎的位置,根據(jù)實(shí)際情況,可以破碎到橋頭搭板的后端,或根據(jù)路面設(shè)計(jì)高程破碎到監(jiān)理指定位置。要求新鋪瀝青混凝土面層與橋面銜接順適。

2.3 清除水泥路面上的瀝青修補(bǔ)層

1)清除水泥路面上的瀝青修補(bǔ)層,由于瀝青修補(bǔ)層能消耗落錘頭巨大的沖擊功能,嚴(yán)重影響水泥路面的破碎效果,故在碎石化施工前,應(yīng)清除水泥路面上的瀝青修補(bǔ)材料。

2)清除水泥路面上散落碎石等雜物,由于這些散落的雜物同樣可以消耗落錘沖擊能量,影響碎石化效果。故在碎石化施工前,應(yīng)對(duì)水泥路面進(jìn)行徹底的清掃,確保水泥路面表面干凈無雜質(zhì)。

2.4 碎石化

1)本項(xiàng)目選用碎石化機(jī)械主要技術(shù)參數(shù)。型號(hào):PS360;工作速度:120 m/h;行駛速度:8 km/h;工作錘數(shù)量:12個(gè);側(cè)翼錘數(shù)量:4個(gè);額定功率:268 kW;轉(zhuǎn)速:2 100 r/min;最大破碎寬度:4 m;最小破碎寬度:0.8 m;破碎頻率:30次/min～35次/min。

2)破碎技術(shù)參數(shù)。根據(jù)水泥路面強(qiáng)度、厚度,通過試驗(yàn)段確定落錘高度和落錘間距見表1。

表1 落錘高度、間距表

3)碾壓破碎。采用MHB破碎機(jī)將舊水泥路面破碎后的表面粒徑偏大,既不均勻,也不穩(wěn)定,應(yīng)采用 YZ18(Z型輪)振動(dòng)壓路機(jī)補(bǔ)充破碎并壓實(shí)其表面,使破碎后的水泥混凝土塊形成內(nèi)部嵌擠、高密度、高強(qiáng)度的新結(jié)構(gòu)層。

4)交通管制。破碎后的混凝土碎塊表面在沒有進(jìn)行熱瀝青(或乳化瀝青)調(diào)平層之前不允許開放交通,避免行車損壞經(jīng)碾壓已穩(wěn)定的碎石化表層。建議在條件允許時(shí)進(jìn)行封閉施工路段,若條件不允許,應(yīng)采取半幅封閉施工。

2.5 調(diào)平層、封層

1)調(diào)平層,碎石化后應(yīng)采用級(jí)配碎石對(duì)平整度較差的混凝土塊表面進(jìn)行調(diào)平、穩(wěn)壓,并用熱瀝青(或乳化瀝青)進(jìn)行下灌處理。

2)封層,為消除雨水下滲、確保柔性基層和調(diào)平層的粘結(jié),采用同步碎石封層。

2.6 攤鋪瀝青柔性基層、瀝青混凝土面層

柔性基層選用8 cm密級(jí)配ATB-25瀝青穩(wěn)定碎石;面層選用4 cm密級(jí)配AC-13F型瀝青混凝土。

3 工藝過程中應(yīng)注意的問題及對(duì)策

3.1 碎石化

由于水泥路面在長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)工程中處治方案的差異,導(dǎo)致水泥路面結(jié)構(gòu)形式、厚度尺寸、混凝土強(qiáng)度等方面不同,這就要求操作人員要隨時(shí)根據(jù)試驗(yàn)段數(shù)據(jù)和破碎情況及時(shí)調(diào)整碎石化機(jī)械工作,確保破碎效果符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)碎石化機(jī)械未能破碎或者不便破碎的混凝土板塊,采用小型破碎槌進(jìn)行打碎。為確保碎石化段落和結(jié)構(gòu)物銜接順適,并不引起裂縫、跳車等現(xiàn)象,我們?cè)谌嵝曰鶎酉虏考愉侂p向抗拉強(qiáng)度為60 kN/m的玻纖格柵進(jìn)行防裂穩(wěn)定處理,效果理想。

3.2 調(diào)平層、封層

1)調(diào)平層,級(jí)配碎石調(diào)平層厚度不宜過大,一般控制在3 cm以內(nèi),超過3 cm的宜采用瀝青穩(wěn)定碎石混合料進(jìn)行調(diào)平,以確保底基層穩(wěn)定。調(diào)平層灌入熱瀝青(或乳化瀝青)后,應(yīng)采用最大粒徑為8 mm的集料(通過0.075 mm粒徑的顆粒小于0.5%)進(jìn)行嵌縫,用量以不粘輪胎為準(zhǔn)。2)封層,封層采用同步碎石工藝,瀝青用量保持在1.0 kg/m2～1.2 kg/m2;采用最大粒徑為 8 mm的集料,用量7 m3/km2～9 m3/km2。封層后即開放交通,以消除脫空的混凝土碎塊之間咬合梁或拱結(jié)構(gòu),確保其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,以免引起面層損壞。

3.3 柔性基層

柔性基層選用8 cm密級(jí)配ATB-25瀝青穩(wěn)定碎石混合料。混合料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)為:穩(wěn)定度8.3 kN,流值3.001 mm,孔隙率4.4%,瀝青飽和度65.1%,理論密度 2.593 g/cm3。

3.4 瀝青混凝土面層

面層選用4 cm密級(jí)配AC-13F瀝青混凝土。

瀝青混凝土各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)為:穩(wěn)定度9.3 kN,流值2.57 mm,孔隙率3.2%,瀝青飽和度77.1%,理論密度 2.558 g/cm3。

4 白改黑效果

MHB碎石化改造技術(shù)充分利用舊路殘余強(qiáng)度,不僅消除了傳統(tǒng)施工方法所產(chǎn)生的反射裂縫,而且能快速、有效地實(shí)現(xiàn)路面功能恢復(fù)。由于碎石化后加鋪的瀝青混合料結(jié)構(gòu)層厚度較小,不影響已有安保設(shè)施功能,節(jié)約資源,消除了廢料污染環(huán)境。其工程效果、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都非常顯著。

5 結(jié)語

舊水泥路面采用碎石化技術(shù)改造已得到廣泛應(yīng)用,本文是我們?cè)谒嗦访姘赘暮谑┕ぶ械囊恍┚唧w做法,具有一定的局限性。望我們共同總結(jié)、交流碎石化施工經(jīng)驗(yàn),推動(dòng)這項(xiàng)新技術(shù)發(fā)展。

[1] 崔志珍.淺議水泥穩(wěn)定碎石基層的施工技術(shù)[J].山西建筑,2009,35(8):307-308.