1、埤导线水泥碎石化工艺研究及思考 摘要：本课题主要研究丹阳市埤导线旧水泥混凝土路面破碎处治技术，通过专用设备一次性破碎为咬合嵌挤碎块柔性结构，可充分利用旧路残余强度，碾压后可直接作为路面基层或底基层，同时 ,也间接地解决了移除碎块的环境污染问题，是目前最行之有效 ,最为直捷的解决反射裂纹的破碎技术，且保护环境，节约资源。 关键词：埤导线水泥碎石化 水泥混凝土路面碎石化是一种旧水泥混凝土路面破碎处治技术，是对旧水泥混凝土路面大修或改造的重要手段。该技术是将旧水泥混凝土路面的面板，通过专用设备一次性破碎为咬合嵌挤碎块柔性结构，可充分利用旧路残余强度，且保护环境，节约资源。这种结构不仅具有一定的承载力
2、，而且具有有防止或限制反射裂缝发生、发展的作用，破碎后的粒径范围为240cm，力学模式趋向于级配碎石。本项目利用埤导线改造，通过碎石化技术，利用特殊机械将旧水泥混凝土板块破碎成较小的粒径（底部不超过37.5cm，中间不超过 22.5cm，表面不超过 7.5cm），碾压后可直接作为路面基层或底基层，同时 ,也间接地解决了移除碎块的环境污染问题，是目前最行之有效 ,最为直捷的解决反射裂纹的破碎技术。本文针对此课题展开科学研究，旨在为下次施工积累经验。 一、埤导线项目概况 X201 埤导线为四级公路，本次设计段落起点位于建山镇 胡高公路平交处，终点位于其林电灌站平交处，全长 3.323Km。经现场调
3、查，全段为水泥砼路面，目前路面出现了板块断裂、唧泥、错台、角隅断裂等病害。该路段路况日益恶化，服务水平下降，根据公路水泥混凝土路面养护技术规范 （ JTJ073.12001 ）中的要关规定，本项目小组认为必须尽快对上述段落进行大修改造。 二、埤导线老路病害调查： 2 1原路面设计情况 K0+000K3+322.759 段为水泥混凝土路面，全长 3 323Km。路基宽 . cm，路基横断面形式为： 20.5m 土路肩 +5.5m 行车道。路面结构为18cm 水泥砼板 +11cm 二灰石 +15cm 石灰土。 2.2 路面取芯情况 采用钻孔取芯观察，选取具有代表性的 7处。每处的取芯情况分别汇总如
4、表 3-1。 路面取 芯状况一览表 表 2-1 序号 道路 名称 位置 桩号 路面类型 层面厚度（ cm） 基层厚度 （ cm） 状况描述 1 埤导线 左 K2+700 水泥 18.0 11.0 面层侧面孔洞较多，基层成型较好 2 右 K1+900 水泥 17.5 11.5 面怪芯样裂开，基层松散不成型 本次路面芯样代表目前路面结构层的状况，经认真分析芯样情况，可以得出以下结论： 1）面层芯样基本完整，但厚度不足，表明面层整体情况较差； 2）本次改造路段范 围内的基层均为单级配二灰石，基本松散不成型。 2.3 路基、路面状况调查 2011 年 4 月中旬，本项目小组进行现场会面调查，通过全线的
5、路况调查发现，水泥路面的病害主要有纵横斜裂缝、交叉断裂、角隅断裂、唧泥、接缝碎裂、错台、填缝料损失、修补损坏等。 2.4、交通量调查 埤导线年平均日交通量呈现出逐年递增的趋势。 2.5 路面现状评价 2.5.1 水泥路面破损分级标准 路面破损分断裂类、竖向位移类、接缝类、表层类等四种类型。 2.5.2 水泥 路面破损状况评价标准 本项目水泥路面采用路面状况指数（ PCI）和断板率（ DBL）两项指标评定路面破损状况。 主要结论：埤导线（ K0+000K3+3.22.759 ）水泥砼段路面破损等级差，路面断板率高，破坏十分严重，根据公路水泥混凝土路面养护技术规范（ JTJ073-2-2001）中
6、相关规定。该路段需要进行大修补强措施。 三、埤导线老路病害原因分析及修补对策： 3.1 水泥路面 通过老路面芯样情况及路面破损状况 ,总结出各种病害产生的原因如下 : 3.1.1 裂缝 病害产生原因 1) 水泥混凝土板的厚度与强度不足； 2) 二灰碎石基层不成型，强度差； 3) 二灰石基层水稳定性差； 4) 路基或基层不均匀沉降，反射裂缝。 3.1.2 板角损坏 病害产生原因 1）混凝土板浇筑时，模板四角周边漏振或振捣不实； 2）二灰碎石基层强度和稳定性没有达到设计要求，在 外荷载作用下变形过大； 3）过早拆除中面模板，角隅受损伤； 4）开放交通过早，强 度未达到设计标号； 5）昼夜温差过大，
7、板角翘曲应力过大； 6.1.3 沉降 病害产生原因 1）地基、路基和基层的压实度不好； 2）路基和基层的含水量过高； 3）基层与路基材料中细颗粒含量或地基中膨胀土含量 高； 4）附近的地下水位高。 3 2改造思路： 结合本项目各段道路的目前现状，在施工图考虑时建议遵循以下原则： 1） 适时修复病害，恢复原路技术标准； 2） 因地制宜、可操作性强，符合 当地筑路材料供应状 况； 3） 维持现有道路横断面不变。 3 3大修改造方案： 埤导线 K0+000K3+322.759 段现为水泥路面 ,车道破损程度较严重。根据调查，已不能满足行车要求，本项目小组对上述段落提出方案如下：破除老水泥板 +局部修
8、补基层底基层损坏 +加铺水稳碎石补强层 +加铺 24cmC40水泥混凝土路面。具体是对本段落破除老水泥混凝土路面并局部修补基层损坏，采用水稳碎石换填，新做 18cm 水稳碎石基层（破板后，基层损坏数量无法预计，暂以 18cm 厚预估），然后再洒铺 0.5 乳化沥青封层 ,摊铺24cmC40 水泥混凝土 .路面结构为 :24cmC40 水泥砼 +0.5cm 乳化沥青封层+18cm 水稳碎石 . 本段修补后比原路面高 24cm. 3.4 重点解决的关键技术问题是如何破碎水泥砼路面，以及破碎成程度的颗粒、以及碎石化技术专用设备的应用：本项目关键技术问题是： (1)、解决好 MHB的破碎机理：通过重锤
9、的下落对水泥混凝土板块产生瞬时、点状的冲击作用，使整幅车道宽度单次多点破碎；锤击功可以方便调节；破碎效率很高；破碎后颗粒组成特性较好；破碎后的表面平整度较高 ；方便调节，作业灵活。 (2)、解决好碎石化的主要设备为 MHB（ Multipe-Hed Breaker）多锤头破碎机和 Z型压路机的配合使用问题： 一是严格控制多锤头破碎机 (MHB)组成机构，前半部分为柴油发动机动力系统，后半部分为破碎系统，中间备有 2排各 3对 650kg 的锤头，两侧各有 1 对 865kg 翼锤。每对锤头的提升高度可以根据需要随意调节，其最大提升高度 110cm；二是严格控制 Z型压路机的配合，注重在钢轮表面
10、带有 Z状纹理的振动式压路机，自重不小于 10 吨，其作用是进一步碾压碎石化后的路面，为加铺提 供一个平整的表面。 四、埤导线老路水泥碎石化工艺控制节点： （一） 控制路基设计 1、路基宽度： 6。 5m。横断面形式： 22.75Cm 行车道 +20.5m 土路肩。 2、一般路基设计 本次改造基本为老路加铺路面结构层，仅对起终点约 80米范围进行反开挖处理，具体方案为开挖至路床顶面以下 30cm，对原地面进行翻挖 15cm 掺6%石灰处理，压实度按 92%控制，再填筑两层 15cm6%石灰土。 （二）控制各结构层控制弯沉 埤导线设计弯沉 正常 段 24cm 水泥混凝土路面 0.5cm 乳化沥青
11、封层 18cm 水泥稳定碎石 38.0(0.01mm) 修补后老路基层顶面 140.0(0.01mm) 渐弯段 24cm 水泥混凝土路面 0.5cm 乳化沥青封层 18cm 水泥稳定碎石 38.0(0.01) 20cm10%灰土底基层 140.0(0.01mm) 土基 200.0(0.01mm) （三）控制路面，结构形式、配比及参数。 （四）控制原材料及混 合料的技术要求 （五）、控制水泥稳定碎石基层 水稳定碎石水泥掺量按 4.5%设计 ,应选用强度大于 32.5 级硅酸盐水泥 ,初疑时间 3 小时 ,终凝时间 6小时 ,具体掺量施工前通过试验确定。 （七）控制本项目研究试验方法：检查水泥砼路
12、面破碎程度，大修改造后、其路面通行质量情况。 （ 1）：试验掌握路面碎石化后的粒径范围要求： 水泥混凝土板块一般在 2026cm 之间，破碎后顶面粒径较小，下部粒径较大。路面碎石化后的粒径是控制基层强度及新加铺路面不出现早期反射裂缝的关键参数， 作为控制碎石化工艺的关键指标，参照国外资料及国内研究成果，碎石化粒径应满足表要求。 （ 2）试验掌握路面碎石化后顶面的当量回弹模量和回弹弯沉要求： 水泥混凝土路面碎石化后顶面的当量回弹模量是新加铺结构设计的基本参数之一，一般情况下，对于直接加铺沥青混凝土的路面结构，回弹模量平均值宜控制在 150500MPa 之间。碎石化后的回弹弯沉与回弹模量之间存在着
13、联系，在将碎石化后的板块及其下结构层视为同种材料构成的情况下，可以参照路面补强公式得到： Ez=（ 1000pD/l0） m1m2 式中： p-弯沉测定车的轮胎压力； D-与弯沉测定车双圆轮迹面积相等的承载直径； l0-原路面计算弯沉； m1-用标准轴载汽车在原路面上测得的弯沉值与用承载板在相同压强条件下所测得的回弹变形值之比，即轮板比，一般取 1.1； m2-原路面当量回弹模量扩大系数。 （ 3 ）试验掌握 MHB 碎石化施工质量标准及检测频率： 为满足直接加铺面层的技术要求，保障加铺层施工质量，根据课题研究和实验路的测试，结合路面设计的规范要求，提出 MHB碎石化施工质量标准及检 测频率。
14、 技术路线： （ 1）据平整度情况合理合理选择沥青混合撩的型号； （ 2）填充级配碎石找平、碾压后洒布热沥青或乳化沥青，再进行压实； （ 3）采用其他合适的技术措施进行找平。如果不进行找平，可能会影响沥青路面的平整度，影响路面的使用效果。 工艺流程： （ 1）碎石化施工中参照推荐的颗粒粒径和回弹模量推荐范围进行破碎，在此范围内时，沥青加铺层要求采用密级配沥青混凝土，并可考虑加铺防水封层； （ 2）当碎石化后颗粒粒径稍偏大、回弹模量偏高时，可 考虑采用开级配大粒径透水性沥青碎石（简称为 LSPM）加防水封层的结构组合方式，其上沥青混凝土仍需采用密级配； （ 3）当碎石化后颗粒粒径稍偏小、回弹模量
15、偏低时，要保证加铺层总厚度，可考虑设置 FDAC 抗疲劳层，以防止疲劳开裂，其他沥青层仍需采用密级配； （ 4）回弹模量小于 120MPa 时需要考虑增设补强层，按 照新建路面结构设计。 五、结束语 随着公路等级的不断发展，水泥砼路面以渐渐退出历史的舞台，逐渐被沥青砼路面所替代，因此研究此项技术，对于我市农村公路建设 “ 白 改黑 ”具有重要的深远意义。旧水泥混凝土路面采用共振碎石化应用技术，通过破碎将旧水泥混凝土路面结构强度降低到一定程度，防止反射裂缝的发生，同时能够实现两者较好的平衡，且具有快速、有效地修建路面工程，改善路面状况，施工周期短，节约资源，环境污染少 ,有效解决面临水泥混凝土路面改造难题。 参考文献 公路路面基层施工技术规范（ JTJ034-2000）和原技术标准（ JTJ034-93） 注：文章内所有公式及图表请以 PDF 形式查看。
