[碎石化技术在水泥混凝土路面改造工程设计阶段中的方法应用]水泥混凝土路面

　　【摘 要】结合国道G310洛阳市新安境尤彰至县城段大修工程的设计，通过对道路进行碎石化后用半刚性基层进行补强设计，而后加铺沥青类面层的设计方案进行论证。并介绍了碎石化技术设计过程，重点阐述了如何控制包括碎石化路段确定、质量控制等诸多设计要素
　　【关键词】碎石化;水泥混凝土路面;设计;沥青面层
　　项目背景：自20世纪90年代以来，我国水泥混凝土路面发展迅速。同样洛阳市的国、省道水泥混凝土路面建设数量的逐年增加和使用年限的不断延长，需要维修和改造的旧水泥混凝土路面也越来越多。在各种大修旧水泥混凝土路面方案中，采用沥青混凝土进行罩面是比较通行的一种大修改造方案，但这种方案很难彻底消除原有路面上的接缝和裂纹。在日益增加的重载、超载车辆的作用下，这些原有的接缝和裂纹会最终反射到新铺路面上，形成反射裂缝，并且发展很快，引起新的破坏，使路面服务期大大缩短。碎石化技术的产生，消除了沥青混合料罩面后固有的反射裂纹、层面分离与脱落、雨水造成的损坏、颠簸、错层、水泥碱化及其他变质反应，是旧水泥混凝土路面改造过程中防止反射裂缝的有效措施。
　　一、工程概况
　　G310新安境尤彰至县城段大修工程起于新安县尤彰村，经侯沟村、游沟村、八陡山村、柳湾村，止于新安县城西，路线全长10.7647公里，原路面为水泥混凝土路面。该项目设计采用二级公路标准。设计行车速度60公里/小时；路面宽15米。该道路为我国东西向的一条重要国道，本次改造段道路位于区域经济发展迅速的洛阳市新安县境，该县煤、电、铝产业为支柱性产业，原材料及成品的运输使得该段交通量较大，且超载车辆较多，使得原有水泥混凝土路面裂缝、断板、错台、翻浆等现象严重。路面亟待改造整治。
　　二、碎石化设计方案过程
　　（一）设计前外业勘测工作
　　1、路面损坏状况调查评定
　　水泥混凝土路面应重点调查以下内容，并根据调查所划分病害种类、范围及程度进行分级。重点调查破碎板块、开裂板块、板边角的破损状况，并逐个记录破损板块的位置和数量或按车道绘出破损状况草图，计算每公里断板率。调查纵、横向接缝拉开宽度、错台位置与高度，计算错台段的平均错台高度；调查脱空位置等。路面损坏状况分为4个等级，各个等级的断板率和平均错台量的分级标准见表1。
　　表 1 路面损坏状况分级标准
　　等 级 优 良 中 次 差
　　断板率(%) ≤5 6～10 11～20 ＞20
　　平均错台量(mm) ≤5 6～10 11～15 ＞15
　　2、对影响造价的路段进行确定
　　详细调查过村镇路段（过村镇路段标高不宜抬高）、挖除新建与碎石化衔接路段，与桥涵构造物相接路段等影响项目工程造价的重点路段。根据经验及相关道路情况，确定弯沉值大于0.2mm小于0.6mm采用碎石化方案。确定老路弯沉值用落锤式弯沉仪(FWD)或贝克曼弯沉仪(BB)进行现场测定。
　　（二）根据外业调查及测量资料进行路面结构设计
　　根据《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)，本路面设计年限为12年，标准轴截采用BZZ-100重型标准，路面厚度采用交通部推荐计算程序“HPDS2006”计算。K770+133.5～K774+689.8、K779+306.5～K780+898.2段（县城外段）将原路面碎石化后进行补强；K774+848.5～K779+306.5段（县城段）将原路面挖除后重新铺设路面结构层。路面结构具体形式经计算采用：
　　2.1K770+133.5～K774+689.8、K779+306.5～K780+898.2段（碎石化路段）：
　　3.5cm细粒式沥青混凝土+4cm中粒式沥青混凝土+0.5cm稀浆封层+22cm水泥粉煤灰稳定碎石+透层+原水泥混凝土面板碎石化路面+原路面基层
　　表二碎石化路段沥青混凝土及基层、底基层材料设计参数
　　层位 结构层材料名称 厚度（mm） 20℃平均抗压
　　模量(MPa) 15℃平均抗压
　　模量(MPa) 容许应力
　　(MPa)
　　1 细粒式沥青混凝土 35 1500 2000 0.47
　　2 中粒式沥青混凝土 40 1300 1800 0.33
　　3 水泥粉煤灰碎石 220 1500 2800 0.27
　　4 24cm水泥混凝土路面碎石化 155
　　2.2K774+848.5～K779+306.5段（穿越县城挖除新建段）：
　　3.5cm细粒式沥青混凝土+4cm中粒式沥青混凝土+0.5cm稀浆封层+18cm水泥粉煤灰稳定碎石+20cm石灰粉煤灰稳定碎石+原垫层
　　表三 挖除新建路段沥青混凝土及基层、底基层材料设计参数
　　层位 结构层材料名称 厚度（mm） 20℃平均抗压
　　模量(MPa) 15℃平均抗压
　　模量(MPa) 容许应力
　　(MPa)
　　1 细粒式沥青混凝土 35 1500 2000 0.45
　　2 中粒式沥青混凝土 40 1300 1800 0.32
　　3 水泥粉煤灰碎石 180 1500 2800 0.27
　　4 石灰粉煤灰稳定碎石 200 1500 3600 0.34
　　5 原垫层 57
　　水泥混凝土碎石化层顶面回弹模量根据相关资料及类似项目经验暂选用155MPa，在施工过程中应在碎石化后进行回弹模量检测，并根据实测结果进一步验算路面结构层厚度。
　　三．设计阶段完成后，在碎石化施工过程中，还应满足以下设计细节要求
　　3.1碎石化前的准备工作
　　3.1.1清除存在的沥青面层
　　在碎石化施工前，应清除水泥混凝土路面上的沥青修复材料，因为这些材料的存在会影响到破碎的效果。
　　3.1.2隐藏构造物的调查与标记
　　结合设计图纸及业主单位提供的有关隐藏构造物，如：暗涵，地下管线等情况进行现场勘察并设置标记，以确定破碎是否会对这些构造物造成损坏。构造物埋深大于1米时，开始施工前，根据试验段的试验结果对控制深度进行调整。由于破碎而带来损坏，不满足条件的可以降低锤头高度对水泥混凝土路面进行破碎，或采用在构造物前后20米范围内路面进行打裂，明板涵还需注浆，注浆材料采用C25小石子混凝土，或采用监理人员认为可行的其他方案。