旧砼路面碎石化技术在市政道路改造过程中的应用
摘要：在市政道路改造的施工过程中，水泥混凝土路面的反射裂缝问题一直是影响加铺层使用寿命与使用性能的最直接的原因。
针对这种普遍存在的现象，文章依次从碎石化技术的应用及其优缺点进行了阐述。
毕业论文网 关键词：市政工程；碎石化；优缺点 近十年来，全国各地都在大力开展城市化建设。
建设初期市政道路普遍采用了水泥混凝土路面，但是随着年限的增长和超载车辆的破坏，早期修建的水泥混凝土路面大多损坏严重,如何翻修的问题已日益成为市政公用养护管理部门必须面对和必须解决的技术问题。
目前，对旧水泥混凝土路面方面进行沥青化改造已经在部分省份进行了许多探索和尝试,主要技术包括:压浆后加铺面层、破碎清除后加铺基层和面层、重建等，但是水泥混凝土路面的反射裂缝问题一直是影响加铺层使用寿命与使用性能的最直接的原因。
我市老城区90年代修建的城市主干道基本上采用了水泥混凝土路面,时至今日路面碎板、断板、纵横向裂缝、角隅断裂、错台、唧泥、脱空、接缝料散破坏严重,为改善路面状况,提高行车能力,最大限度预防反射裂缝产生,首次采用碎石化新工艺对城市道路进行改造。
本文就碎石化施工在市政道路改造工程中应用的优点和缺点进行评价。
1 工程概况 1.1 实施范围 根据《工农路(立交桥—扬子路)改造工程》设计图纸，本次工农路改造工程北起立交桥，南至扬子路，长度为2615米,道路总宽36米。
1.2 断面形式 道路一般路段为三块板的断面形式，具体为：4 m人行道+4m非机动车行道+3m绿化分隔带+14m车行道+3m绿化分隔带+4m非机动车行道+4m人行道。
1.3 路面结构层 ①一般路段水泥混凝土路面黑色化加铺结构为：4cmSMA—13+8cmSup20（改性）+稀浆封层+平均20cm水泥稳定碎石+原板块碎石。
②交叉口渠化范围及绿化带拆除段 结构为：4cmSMA—13+8cmSup20（改性）+稀浆封层+平均20cm水泥稳定碎石+22cm水泥稳定碎石+20cmC20素砼垫层+15cm碎石垫层+基础夯实。
③真州路、解放西路交叉口、绿化带断口老沥青路面改造部分 老沥青完好处：4cmSMA—13+6cmSup20（改性）+稀浆封层+20cm水泥稳定碎石； 老沥青破损处：4cmSMA—13+6cmSup20（改性）+稀浆封层+20cm水泥稳定碎石+20cmC20素砼垫层+基础夯实。
2 碎石化的原理 碎石化技术于20世纪后期起源于美国，此项技术在美国是专门针对沥青铺装层反射裂缝问题而开发出的一种快捷而有效的路面改造技术。
该方法是利用特殊的施工机械(如多锤头水泥混凝土路面破碎机)，将原有的旧水泥混凝土路面彻底打碎，消除原有路面存在的病害和面板下空洞的隐患，将打碎的水泥混凝土面板经压实后再生利用作为基层或底基层，再加铺新的基层或面层。
破碎后的水泥路面碎块粒径自上而下逐渐增大，上部小颗粒之间经压实后形成平整表面易于摊铺，上、下部颗粒之间形成嵌挤结构，有效强化路基，经撒布乳化沥青稳定后,有效防止“白改黑”后的反射裂缝问题,延长路面的使用寿命。
在结构上可以将其看作半刚性基层或类似沥青碎石基层的柔性基层。
3 碎石化技术采用的设备 本工程中使用的是多锤头水泥路面破碎机。
3.1多锤头水泥路面破碎机 多锤头破碎设备后部有2排重锤，具有橡胶轮胎，以柴油机作为动力源。
该机械所携带的重锤分2排成对装配在整台机械的尾部(后排重锤对角地装配在前排重锤间隙中心)。
每对重锤单独地以一套液压提升系统为动力，在破碎时按一定规律下落，锤头的提升高度可在一定高度之间调节。
利用该机械可对破碎后的颗粒尺寸进行控制，较好的其颗粒范围在7．5～30 cm之间。
控制破碎后颗粒尺寸可通过控制重锤下落高度和力距来实现。
3.2专用振动压路机 Z型钢轮压路机为单压实轮，自装配动力，携带Z型钢箍通过螺栓固定在压实轮表面，振动压路机的最小毛重不低于25 t，而且能进行振动压实。
其作用为保证轮下颗粒不至于向外挤出以及使表面颗粒有更好的压碎效果，更有利于表面平整。
振动钢轮压路机为单振动轮，自装备动力，最小自重不小于14 t，施工中应采用振动压实，在Z型压路机之后压实破碎后的混凝土表面，为乳化沥青罩面提供较为平坦的工作面，也用于修复破碎后通车的特殊路段。
4 路面碎石化前的处理 （1）路面碎石化施工前,应先移除所有将破碎的混凝土板块上存在的沥青罩面层和部分沥青表面修补材料,以免影响碎石化质量。
（2）在路面破碎之前应对出现严重病害的软弱路段进行修复处理: ①清除破碎的旧混凝土路面板块； ②清除松散的三碴基层直至路基稳定层； ③换填C20混凝土作为垫层,顶面高程与三碴基层相同； ④对已经清除旧混凝土路面板块的地段采用浇筑C30商品混凝土的方式回填，并进行适当的振捣,尺寸与旧混凝土路面板块相同。
（3）按照规范《旧水泥混凝土路面碎石化技术规程》（DB37/T1160—2009）的规定：施工前应对路段上现有构造物和管线进行标记和保护: ①埋深在1m以上的构造物(或管线)不易因路面碎石化受到破坏,可以正常破碎;埋深在0.5～1m的构造物(或管线)可能因路面碎石化而受到一定影响,可以降低锤头高度进行轻度打裂;埋深不足0.5m的构造物(或管线)以及桥涵等,应禁止破碎,避让范围为结构物端线外侧3m以内的所有区域。
②距路肩10m以外的建筑物不宜因路面碎石化受到破坏,可以正常破碎;对于路肩外5～10m范围存在建造物的路段,施工时应降低锤头高度对路面进行轻度裂;对于路肩外5m以内存在建筑物的路段,应禁止破碎。
③对于不同埋深的构筑物、地下管线、房屋等,应采用不同标志的红色油漆标注清楚,用以区别破坏,保证安全。
（4）在有代表性路段设置高程控制点,以便在施工中监测高程的变化,指导施工。
（5）交通管制。
建议在条件允许的情况下一次性封闭施工路段,至少应实行半封闭施工。
5 路面碎石化施工 5．1 试验区与试坑 (1)在路面碎石化施工正式开始之前,根据现场调查, 选择沿山河路—学军路段长205m、宽14m的路面作为试验段。
根据经验一般取落锤高度为1.1~1.2m,落锤间距为10cm,逐级调整破碎参数对路面进行破碎,目测破碎效果,当碎石化后的路表参数对路面进行碎石化的效果能满足规定要求,记录此时采用的破碎参数。
(2)为了确保路面被破碎成规定的尺寸,在试验区内随机选取2个独立的位置开挖不小于1m2的试坑,试坑的选择应避开有横向接缝或工作缝的位置。
试坑开挖至基层,以在全深度范围内检查碎石化后的颗粒是否在规定的颗粒范围内。
如果破碎的混凝土路面颗粒没有达到要求,那么设备控制参数必须进行相应调整,并相应增加试验区,循环上一过程,直至要求得到满足,并记录符合要求的MHB碎石化参数备查。
在正常碎石化施工过程中,应根据路面实际状况对破碎参数不断作出微小的调整。
当需要对参数作出较大调整时,则应通知监理工程师。
5．2MHB破碎 (1) 碎石化要把75%以上的水泥混凝土路面破碎成表面最大尺寸不超过7.5cm,中间不超过22.5cm,底部不超过37.5cm的粒径。
(2)一般情况下,MHB应先破碎路面两侧的车道,然后破碎中部的行车道。
在破碎路肩时应适当降低外侧锤头高度,减少落锤间距,既保证破碎效果,又不至于破碎功过大而造成碎石化过度。
(4)机械施工过程中要灵活调整行进速度、落锤高度、频率等,尽量达到破碎均匀。
5．3 凹处回填 不应修整破碎后混凝土路面或试图平整路面以提高线形,这样将破坏混凝土路面碎石化以后的效果。
在压实前发现的大于5cm的凹地应用密级配碎石料回填并压实到要求。
5．4原有填缝料及外露钢筋清除 在铺筑面层以前所有松散的填缝料、胀缝材料、切割移除暴露的加强钢筋或其他类似物应进行清除,如需要,应填充以级配碎石粒料。
5．5 破碎后的压实要求 破碎后的路面采用Z型压路机和单钢轮压路机振动压实,压实遍数1～2遍,压实速度不允许超过5km/h。
在路面综合强度过高或过低的路段应避免过度压实,以防造成表面粒径过小或将碎石化层压入基层。
5．6 乳化沥青透层 为使表面较松散的粒料有一定的结合力,宜使用慢裂乳化沥青做透层,用量控制在2.5kg/m2左右。
乳化沥青透层表面再撒布适量石屑后进行光轮静压,石屑用量以不粘轮为标准。
8.在此基础上进行回弹模量和弯沉检测，合格后摊铺水泥稳定碎石基层和沥青面层（8cmSup20中粒式沥青混凝土和4cmSMA细粒式沥青混凝土）。
6 碎石化改造技术的优点 （1）碎石化技术是目前解决路面改造后出现反射裂缝问题的最有效方法。
（2）破碎后并经压实的混凝土路面,形成内部嵌挤、紧密结合、高密度的材料层,从而为沥青罩面提供更高结构强度的基层或底基层。
（3）施工简便,改造周期短,综合造价低。
（4）就地再生,环保无污染。
将破碎后的碎块直接做为基层或底基层,节约了路基材料及运输成本,加快了施工进度,大大降低了工程费用,同时也解决了丢弃水泥碎块垃圾的环保问题。
7 碎石化改造技术的缺点 （1）旧混凝土板块破碎后，弯沉检测后测点数据呈离散状态，由此计算均方差后数值较大，不能作为道路基层的评定依据； （2）MHB破碎机在施工过程中噪音大，破碎过程中扬尘较多，易对施工场地周围城市环境产生一定的污染； （3）对埋设管线（燃气、自来水、供电、通信、路灯等）较多的地段，破碎时产生的冲击波容易对管线造成破坏； （4）碎石化路段再开挖很困难且难以修复,这就为日后管线改造带来相当大难度； （5）碎石化路段与非碎石化路段的搭接位置仍然存在缝隙，在今后的通车过程中反射裂缝不可避免； （6）按照规范《旧水泥混凝土路面碎石化技术规程》（DB37/T1160—2009）的规定，碎石化部分区域占75%。
也就是说剩余25%处于打裂而不是破碎状态（尤其对于软土地基和存在地下管线的路段），如果处理不当今后在路面上也可能出现反射裂缝、纵向裂缝和车辙现象； （7）碎石化后的路段如果存在地下管线尤其是自来水管，则有可能出现管道爆裂、漏水的情况，水侵入碎石化基层造成路面、路面迅速破坏。
8 结束语 以上综述，在道路改造建设中, 碎石化技术是目前解决反射裂缝问题的最有效方法。
破碎工艺简单、工期短、综合造价低、污染少,且施工时车辆仍可通行, 虽然很值得大力推广，但是对于在市政工程中的应用尤其对老城区市政道路改造来说，碎石化必须与其工程特点相结合，这今后的工作中还须进一步深入研究。