水泥混凝土路面碎石化是一種舊水泥混凝土路面破碎處治技術(shù)，于上個(gè)世紀(jì)20年代起源于美國(guó)，它將水泥混凝土路面的面板通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備一次性破碎為碎塊柔性結(jié)構(gòu)，因破碎后顆粒粒徑小、力學(xué)模式更趨向于級(jí)配碎石，因而將這種處治技術(shù)命名為碎石化，是對(duì)舊水泥混凝土路面大修或改造的重要手段。多錘頭破碎機(jī)（Multiple Head Breaker，簡(jiǎn)稱(chēng)MHB）是碎石化的主要設(shè)備。多錘頭破碎技術(shù)因其防反射裂縫效果好、施工速度快、功效高、對(duì)環(huán)境和交通影響小等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合國(guó)道324線羅梅公路大修工程研究適合本地區(qū)多錘頭碎石化施工工藝參數(shù)及工藝流程。同時(shí)，在沖羅公路修筑4種含碎石化結(jié)構(gòu)層的試驗(yàn)路分析碎石化結(jié)構(gòu)層的應(yīng)用范圍。
1、羅梅公路碎石化施工
1.1工程概況
    羅梅公路全長(zhǎng)35. 338km，城區(qū)路段路基寬40m，一般路段路基寬21. Sm。本次按水泥混凝土路面一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行路面大修。城區(qū)段對(duì)破損板進(jìn)行挖補(bǔ)，一般路段采用如下大修結(jié)構(gòu)：多錘頭碎石化后的舊水泥混凝土路面+20cm水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石+28cm水泥混凝土。試驗(yàn)路選在了國(guó)道324線羅梅的城區(qū)及附城段的K1216 +300~ K1217 +600處。
1.2碎石化前的路基路面檢測(cè)
    (1)斷板率和錯(cuò)臺(tái)調(diào)查
    由于原路破損比較嚴(yán)重，在使用期間對(duì)嚴(yán)重破損的地方用瀝青或碎石進(jìn)行了填補(bǔ)，但經(jīng)過(guò)雨水的沖刷又出現(xiàn)了嚴(yán)重的坑槽和碎板。在實(shí)施碎石化前，對(duì)所選的試驗(yàn)路段左幅的斷板率、錯(cuò)臺(tái)等其他病害進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表1。該表可以看出，其斷板率高達(dá)63. 8%，表面破損嚴(yán)重。
    (2)芯樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度
    在試驗(yàn)路段內(nèi)，每100m選擇一個(gè)測(cè)點(diǎn)，鉆芯取樣，測(cè)試芯樣的7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。同時(shí)，對(duì)鉆出的芯樣和鉆坑觀察分析水泥混凝土路面是否存在較嚴(yán)重的堿集料反應(yīng)、凍脹、膨脹和松散等破壞，調(diào)查結(jié)果如表2所示。
    由表2數(shù)據(jù)可以計(jì)算出，舊水泥混凝土路面芯樣的平均無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為23. 12 MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為5.48MPa，變異系數(shù)Cv為0.24。
    (3)基層頂面回彈模量和路基填料性質(zhì)檢測(cè)
    開(kāi)挖長(zhǎng)20m、寬3.85m、厚26cm的試坑，采用貝克曼梁法測(cè)試出基層頂面靜彎沉，然后根據(jù)《公路路面基層施工規(guī)范》(JTJ034 - 2000)的經(jīng)驗(yàn)公式反算出基層頂面回彈模量，其平均值為99. 39MPa。同時(shí)還對(duì)路基填料性質(zhì)做了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。
1.3碎石化施工技術(shù)要求
    (1)破碎尺寸控。75%的混凝土路面破碎成表面最大尺寸不超過(guò)7. 5cm，中間不超過(guò)22. Scm，底部不超過(guò)37. Scm的粒徑。若破碎后的塊徑超過(guò)最大尺寸，應(yīng)該用其他方法進(jìn)行再破碎或清除，然后用密級(jí)配的破碎粒料替換并壓實(shí)。
    (2)搭接寬度。與相鄰破碎車(chē)道應(yīng)搭接一部分，搭接寬度至少是15cm。
    (3)破碎混凝土路面的養(yǎng)護(hù)。除了指定的用于開(kāi)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(kāi)放交通（包括不必要的施工運(yùn)輸）。
1.4碎石化后灑布透層油
    (1)灑布透層油前的準(zhǔn)備。透層油噴灑前，人工把碎石化層表面清掃干凈，對(duì)人工構(gòu)造物（如路緣石）進(jìn)行適當(dāng)防護(hù)，以防止污染。
    (2)試驗(yàn)段透層油的施工
    ①透層瀝青選用慢裂的灑布型乳化瀝青噴灑，溫度一般控制在80—120℃。
    ②采用的透層油的液體瀝青用量為2.5~ 3kg/m2，其中瀝青含量50~55%．為保證質(zhì)量，試灑1m×1m的麻布確定行車(chē)速度等參數(shù)。做了兩組灑布量測(cè)定試驗(yàn)，平均灑布量為1.4kg/m2。根據(jù)所測(cè)的灑布量，對(duì)比要求的瀝青用量，噴灑兩遍可以達(dá)到要求。
    ③在碎石化層灑布完透層瀝青后，立即用人工灑
布2~3m3／1000m2石屑一層。碎石灑布完即用20t
的光輪壓路機(jī)穩(wěn)壓2遍，壓實(shí)效果以不粘輪為準(zhǔn)。
1.5加鋪稀漿封層
    本試驗(yàn)段采用慢裂拌合型乳化瀝青鋪筑，一次鋪筑厚度可達(dá)到8~12mm。由于試驗(yàn)段要求稀漿封層的厚度達(dá)到2.5cm左右，所以分兩層進(jìn)行攤鋪。第一次攤鋪結(jié)束后，成型后的平均厚度為12mm，第二次攤鋪在第一次攤鋪30h后進(jìn)行，兩次攤鋪厚度可達(dá)到24mm左右。
1.6碎石化施工工藝參數(shù)的確定
    對(duì)國(guó)道324線羅梅的城區(qū)及附城段的K1216+300~K1217+600段按照落錘高度1.0、1.1、1.2、1. 3m，錘跡間距6、8、10、12 cm，進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。共16個(gè)試驗(yàn)段，每個(gè)試驗(yàn)段長(zhǎng)50~100m．具體布置如表4所示。
    碎石化后對(duì)16個(gè)試驗(yàn)段做了以下試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析（試驗(yàn)對(duì)比分析結(jié)果見(jiàn)表5）：
    (1)篩分試驗(yàn)：在每個(gè)試驗(yàn)段內(nèi)選擇3～5個(gè)測(cè)點(diǎn)，對(duì)碎石化破碎層表面2~ 3cm左右的碎屑進(jìn)行篩分試驗(yàn)，確定小于0. 075mm的顆粒含量。小于0. 075mm的顆粒含量過(guò)多，將會(huì)阻止透層瀝青的滲透，使得碎石化層的頂面成為一個(gè)軟弱夾層。
    (2)粒徑調(diào)查：在每個(gè)試驗(yàn)段選擇3～5個(gè)測(cè)點(diǎn)，并在這些測(cè)點(diǎn)開(kāi)挖面積為Im xlm的試坑，試坑位置為隨機(jī)選取，清除破碎層表面2~ 3cm左右的碎屑至碎石化嵌擠層頂，觀察上部粒徑；然后再開(kāi)挖至基層頂面，測(cè)量下部粒徑，一般測(cè)量多次計(jì)算其平均值。
    (3)透油深度：噴灑完畢幾小時(shí)后即可觀察透層油的滲透效果，在每個(gè)試驗(yàn)段沿垂直行車(chē)方向挖3～5個(gè)平面尺寸為50cm×10cm的試坑來(lái)觀察透層油的滲透效果，其中每個(gè)試坑測(cè)3個(gè)點(diǎn)，取3點(diǎn)滲透深度平均值作為該試坑的透油深度。
    (4)靜彎沉和回彈模量：在每個(gè)試驗(yàn)段選定7個(gè)測(cè)點(diǎn)（每段長(zhǎng)為50m，選擇距每段起點(diǎn)4m、1 Jn．、18m、25m、32m、39m、46m處），在每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)試回彈模量（現(xiàn)場(chǎng)承載板法）和靜彎沉（貝克曼梁法）。
    根據(jù)以下要求對(duì)于碎石化效果進(jìn)行分析：  (1)75 010的}昆凝土路面破碎成表面最大尺寸不超過(guò)7. 5cm，中間不超過(guò)22.5 cm，底部不超過(guò)37. Scm的粒徑，試驗(yàn)段6、8、10、11、12、13、14滿足該要求；(2)透油深度越深越好，可以形成穩(wěn)定的粘結(jié)層，故試驗(yàn)段6、8、10、13較為理想；(3)加鋪封層后即測(cè)的回彈模量和加鋪封層一個(gè)月后測(cè)得的回彈模量都應(yīng)滿足大于150MPa的基本要求，只有試驗(yàn)段8、10滿足。但是試驗(yàn)段8加鋪封層一個(gè)月后測(cè)得的回彈模量比加鋪封層后即測(cè)的回彈模量小，即強(qiáng)度有所衰減；(4)小于0.075mm’的顆粒含量越小越好，可以有效地減緩反射裂縫。
    綜上所述，試驗(yàn)段10碎石化效果最為理想，所以確定的落錘高度和錘跡間距分別為1.1m和8cm。但在施工時(shí)，由于舊路的基層變異性較大，可以根據(jù)具體的碎石化效果進(jìn)行調(diào)整，落錘高度宜在1.1~1. 2m之間調(diào)整，錘跡間距宜在8~lOcm之間調(diào)整。
1.7碎石化施工工藝流程
    結(jié)合16個(gè)試驗(yàn)段的施工過(guò)程及其物理、力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果，確定的碎石化施工工藝流程如下：用MHB破碎一遍；用級(jí)配碎石回填凹處；用20t的Z型壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)2遍；用20t的鋼輪壓路機(jī)靜壓2~3遍；撒布乳化瀝青透層油；破乳后撒布石屑再用光輪壓路機(jī)靜壓2~。3遍；8~ 12h后攤鋪基層及面層。
2、沖羅公路試驗(yàn)路施工方案
    在羅梅公路碎石化技術(shù)施工研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合沖羅公路的具體現(xiàn)狀，試驗(yàn)路選在了K1210+800~K1211+600處，通過(guò)修建不同結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)段分析碎石化層的應(yīng)用范圍。
2.1試驗(yàn)段布置方案
    在沖羅公路修建了4種結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)路，具體路面結(jié)構(gòu)組成如下：
    (1)類(lèi)型I：碎石化后的1日水泥混凝土+透層瀝青+2~2.Scm稀漿封層+水泥混凝土面層
    (2)類(lèi)型Ⅱ：碎石化后的舊水泥混凝土+透層瀝青+2. 5cm AC - 10（密級(jí)配）+水泥混凝土面層
    (3)類(lèi)型Ⅲ：碎石化后的舊水泥混凝土+透層瀝青+ 4cm AC -10（密級(jí)配）+水泥混凝土面層
    (4)類(lèi)型Ⅳ：碎石化后的舊水泥混凝土+20Cm水泥穩(wěn)定碎石基層+透層油+單層瀝青表處滑動(dòng)封閉層+水泥混凝土面層
試驗(yàn)路具體布置如下：K1210+800~K1211+000，類(lèi)型I；K1211+000~K1211+200，類(lèi)型Ⅱ；K1211+200～K1211+400，類(lèi)型Ⅲ;K1211+400～K1211+600，類(lèi)型Ⅳ。
2.2碎石化后基層頂面彎沉和回彈模量對(duì)比分析
    對(duì)4個(gè)試驗(yàn)段碎石化后基層頂面彎沉和回彈模量進(jìn)行了測(cè)試和對(duì)比分析（每20m -個(gè)測(cè)點(diǎn)），結(jié)果見(jiàn)表6，基層頂面的回彈模量都滿足大于150MPa的基本要求。
3、結(jié)論
    本文結(jié)合國(guó)道324線羅梅公路大修工程，根據(jù)舊路調(diào)查、試驗(yàn)檢測(cè)分析及落錘高度和錘跡間距的正交試驗(yàn)結(jié)果分析，提出了適合本地區(qū)多錘頭碎石化施工工藝參數(shù)及工藝流程；在沖羅公路修筑了4個(gè)試驗(yàn)路，并測(cè)試了彎沉和回彈模量。研究得到以下成果和結(jié)論：
    (1)適合本地區(qū)的碎石化最佳落錘高度和錘跡間距分別為1. Im和8cm。由于碎石化技術(shù)和舊水泥混凝土路面及施工機(jī)器的關(guān)系比較大，可以根據(jù)具體的碎石化效果進(jìn)行調(diào)整，落錘高度宜調(diào)整在1.1~1. 2m，錘跡間距宜調(diào)整在8~lOcm。
    (2)提出了適合本地區(qū)的碎石化施工工藝流程：用MHB破碎1遍；用級(jí)配碎石回填凹處；用20t的Z型壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)2遍；用20t的鋼輪壓路機(jī)靜壓2~3遍；撒布乳化瀝青透層油；破乳后撒布石屑再用光輪壓路機(jī)靜壓2~3遍；8~ 12h后攤鋪基層及面層。
    (3)沖羅公路4種試驗(yàn)路基層頂面回彈模量均滿足水泥混凝土路面基層的要求。