旧水泥混凝土路面碎石化技术施工指导意见

1、G328线仪征段十五里墩收费站青山渡槽路面大修工程旧水泥混凝土路面碎石化技术施工指导意见江苏省交通科学研究院二九年六月目 录第一章 绪 论11.1 项目概述11.2 碎石化（Rubblization）概念11.3 碎石化技术的主要优势及特点21.3.1 主要优势21.3.2 主要特点21.4 碎石化技术专用设备及特点2碎石化技术专用设备21.4.2 碎石化技术专用设备特点3第二章 碎石化施工前的整备工作72.1 碎石化技术适用条件72.2 旧水泥混凝土路面路况调查评定及准备工作82.2.1 交通量（车辆组成及轴载分布）82.2.2 修建、养护历史92.2.3 路面破损状况92.2.4 路面结构

2、强度92.2.5 路面板材料强度调查112.2.6 路基状况112.2.7 构造物分布情况122.2.8 路基、路面排水状况132.3 排水系统的设置132.4 旧水泥混凝土路面的清理整备142.5 其它施工准备14第三章 碎石化施工工艺及碎石化后的整备工艺163.1 碎石化施工流程163.2 碎石化施工技术173.2.1 试验段与试坑173.2.2 MHB破碎183.2.3 预裂要求193.2.4 软弱基层或路基的处理193.2.5 凹处回填193.2.6 原有填缝料及外露钢筋的清除193.2.7 破碎后的压实要求193.2.8 乳化沥青透层193.2.9 破碎路段边缘处理203.2.10

3、雨水的防治20第四章 施工质量控制及验收标准214.1 路面碎石化的施工质量控制方法214.1.1 碎石化工艺试验段设备参数推荐214.1.2 施工质量控制的一般过程214.2 路面碎石化施工中需要特别注意的问题224.3 MHB碎石化施工质量标准234.3.1 路面碎石化后的粒径范围234.3.2 路面碎石化后顶面的当量回弹模量244.3.3 路面碎石化后的回弹弯沉244.3.4 MHB碎石化施工质量标准及检测频率254.3.5 碎石化对周围环境造成的影响控制264.3.6 排水系统验收标准264.3.7 沥青加铺层验收标准26第一章 绪 论1.1 项目概述 G328线仪征段十五里墩收费站青

4、山渡槽路面大修改造项目起点位于十五里墩收费站，桩号为K158+300，终点位于扬州段的终点，桩号为K163+819，全长5.519km。原设计标准双向四车道，设计时速100Km/h，路基宽度23米，路面宽21米，平曲线最小半径700米，最大纵坡2.4%。设计荷载：汽20，挂100，行车道设计横坡1.5%。全线路基成型规则，路基高度0-3.0m，一般高度0-1.0m。该线仪征段建成于1980年，原为水泥混凝土板块路面，1998年进行“白+黑”高速化完善改造，取得了良好的使用效果。经过多年的经营，目前路面病害极其严重，尤其以路面水泥砼板块反射裂缝为主，局部路段排水存在不足导致较严重唧浆现象，路面状

5、况指标很差。1.2 碎石化（Rubblization）概念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。该技术是将水泥混凝土路面的面板，通过专用设备一次性破碎为碎块柔性结构，因破碎后其颗粒粒径小，力学模式更趋于级配碎石，因而将其命名为碎石化。这种结构不仅具有一定承载力，而且具有有效防止或限制反射裂缝发生、发展的作用。碎石化技术根据破碎原理和施工机械的不同，又分为两类：多锤头碎石化（MHB, Multi-Head Breaker）和共振碎石化法（RPB, Resonant Pavement Breaker）。这两种技术相比，共振式碎石化破碎程度

6、较高，破碎后颗粒粒径较小，因而板块强度损失程度也较大，需要加铺的路面结构要求更高，不够经济，因此，多锤头碎石化技术逐步发展成为碎石化的主要技术。由于本次施工采用多锤头碎石化施工，因此本指导意见针对多锤头碎石化（MHB）技术而编制。1.3 碎石化技术的主要优势及特点 主要优势旧水泥混凝土路面碎石化技术使路面结构降低到一定程度，同时能够有效地防止反射裂缝的发生，碎石化后的水泥混凝土碎块可直接作为新路面结构的基层或垫层，如果旧水泥混凝土路面碎石化仍具有较高的强度，能够满足道路承载需求，则可直接作为路面基层在其上加铺路面面层。 主要特点 碎石化能使原水泥混凝土路面板块在平面强度上分布均匀； 碎石化后仍

7、能保留原水泥混凝土路面的一定强度； 碎石化后可以消除水泥混凝土路面病害； 碎石化后的粒径合理，不会产生应力集中现象。1.4 碎石化技术专用设备及特点碎石化技术专用设备实施MHB类碎石化技术，主要设备是MHB多锤头破碎机和Z型压路机。MHB多锤头破碎机携带有8个质量为10001200lb（约450550kg）的重锤，分两排装配在机械的尾部，每对重锤单独装备一套液压提升系统，破碎时按一定规律下落。重锤下落时可产生10008000lbft（138311060Nm）的冲击能量，如下图1-1所示。MHB碎石化后要求采用Z形压路机碾压。Z型压路机是一种在钢轮表面带有Z字状纹理的振动式压路机，自重不小于10

8、t。1.4.2 碎石化技术专用设备特点MHB类设备宽度和垂击功可以调节，所以在某些特殊结构物处可以控制部分重锤避让构造物。第二章 碎石化施工前的整备工作G328线仪征段十五里墩收费站青山渡槽路面大修改造项目在方案设计之前已经进行了比较详细的路况调查与方案的论证，结果表明该路段在大修时采用碎石化技术能够彻底解决目前路面病害情况，是适合本次水泥混凝土改造的最佳选择，其检测数据及碎石化具体路段详见施工图设计，因此对本章提到的部分确定方案所需的检测项目（如交通量、养护历史等）在碎石化施工时可以不做要求，仅作为参考。2.1 碎石化技术适用条件表2-1 进行碎石化的路基承载力要求相关指标土基CBR基层稳定

9、情况板体材料界限或性状> 5基本稳定未出现松散（2）碎石化技术在本项目中应用的可行性分析本项目原沥青路面状况破损严重，而且主要以水泥板接缝反射裂缝为主，尤其在两方向的K160+000K162+000路段，基本上板与板间的接缝都产生了反射裂缝，说明水泥板块接缝损坏严重，其重新利用意义不大；同时路基承载能力都在100MPa以上，CBR均值大于10，满足碎石化施工所需要的承载能力要求；路段现有建筑物距路肩边缘基本在10m以外，碎石化施工对建筑物的影响较小。2.2 旧水泥混凝土路面路况调查评定及准备工作的目的是利用现代化的检测设备对路面进行详细的检测，通过对检测数据的分析、评价，充分掌握现阶段路

10、面性能的总体情况，查找路面现阶段病害发生的主要原因。在了解路面病害发生原因的基础上，“对症下药”制定出科学、合理的改造方案，以指导改造工作的顺利进行。2.2.1 交通量（车辆组成及轴载分布）交通量是路面改造中非常重要的基础资料，为更好的有针对性地制定路面改造方案，项目组收集了项目路历年来的交通流量资料，并分析交流量大小、发展趋势、方向分布情况以及主要车型情况以及各种因素对路面的影响，根据交通量制定科学的路面改造方案。2.2.2 修建、养护历史2.2.3 路面破损状况路面破损状况采用人工现场调查的方法进行统计，调查中对原路面进行了详细的编号，并用红色油漆在板角进行编号，调查人员详细记录了每块板的

11、病害情况。鉴于路况差异，调查过程中建议应将板块分为：好、一般和差三类。好板指原水泥混凝土板表面基本完好，无贯穿全板的裂缝；一般板指原水泥混凝土面板有裂缝和断板现象，但裂缝宽度较窄，板块被裂缝分为34块左右；差板是指原水泥混凝土面板严重损坏，裂缝宽度较宽，板块被裂缝分为4块以上，且有沉陷、唧泥现象出现。2.2.4 路面结构强度通过对路面结构强度的评价进一步确定路面的剩余寿命，即剩余结构承载能力。水泥混凝土路面结构强度评价主要针对板底脱空情况以及基层顶面当量回弹模量等指标。通过这些指标，可以了解旧水泥混凝土路面的基本状况、为碎石化决策提供参考。需要说明的是，由于MHB是将旧水泥混凝土板块碎石化后用

12、作改建沥青路面的基层，因而测定旧水泥混凝土板块的接缝传荷能力是没有意义的，即对于将要碎石化处理的旧水泥混凝土路面，在评价其结构承载力时可不进行接缝传荷能力的评价。（1）板底脱空情况我国公路水泥混凝土路面养护技术规范（JTJ 073.1-2001）规定，水泥混凝土面板脱空情况可采用弯沉法测定，具体方法为： 须用5.4m长杆弯沉仪，及相当于BZZ-100重型标准汽车； 弯沉仪的测点与支座不应放在相邻两块板上，待弯沉车驶离测试板块，方可读取百分表值； 凡弯沉值超过0.2mm的，应确定为面板脱空。在欧美，检测混凝土面板是否脱空一般采用落锤弯沉仪（FWD）法，该方法简单便捷、结果准确，在国内也开始逐步采

13、用，若条件允许时，建议采用该方法。（2）基层顶面回弹模量碎石化施工是以原水泥路面的基层为工作平台展开的，基层顶面的强度直接影响碎石化施工的效果。太软弱的基层上板块不适宜使用MHB进行破碎，因而，有必要对基层顶面的回弹模量进行评价。基层顶面当量回弹模量与原水泥混凝土板表面的质量状况有直接关系，一般质量良好的面板对应的基层质量较好、顶面回弹模量较高；一般质量较差的面板对应的基层质量较差、基层顶面当量回弹模量较低。调查的目的是评价基层的整体性和强度状况，但基层强度调查难度较大，在具体施工前的调查中，可重点调查较差路段的35块板，即一般选取35个试验点。试验点的选择应遵循最不利原则，且各点最好不在同一

14、块板上。基层顶面回弹模量可在移除面板后，采用承载板法测定，供设计时参考，具体技术指标还有待于进一步深入研究，目前也可通过目测，直接判定基层的实际状况，总体原则是：只要没有松散，具有一定的整体性和强度，都符合碎石化的技术要求。（3）路基CBR碎石化技术适用条件一节中明确提出，只有路基CBR大于5%的路段才可采用碎石化施工，因而，在路况调查阶段需要对路基现场CBR进行检测评价。目前，路基CBR现场测定普遍采用的仪器为动力圆锥触探仪（Dynamic Cone Pentrometer，简称DCP），其工作原理是通过测定在额定冲击力作用下贯入杆贯入土基的速率来计算路基现场CBR值的大小。国内现行规范中，

15、测定路基现场CBR值的两种方法在新建公路中比较适用，但在旧水泥混凝土改建项目中应用受现场条件限制较大，难以快速准确地检测现场CBR值。建议在实施碎石化施工时可采用DCP技术进行测定与评价。 路面板材料强度调查2.2.6 路基状况路基承载能力是确定原路面处理方案的重要技术因素，因此需要对路基承载能力进行测试分析。水泥混凝土路面出现较多的开裂、断板等病害，导致雨水可能由路面表面渗入路基等情况的发生，路基强度可能会降低，不能满足相关技术要求，需对之进行补强。因此，对该路基进行强度检测非常必要，采用DCP检测手段，了解土基的回弹模量、强度等指标。同时原有道路加宽，需要对路基承载能力进行测定，以确定加宽

16、的方式、拼宽的位置和路基处理方案。对出现严重病害的路段建议采用以下流程进行修复处理： 清除混凝土路面； 开挖基层或路基至稳定层； 换填监理工程师（或相关技术人员）认可的材料，顶面高程与破碎混凝土板底相同； 剩余的部分，除非有其它要求，应采用HMA罩面层底相同的混合料回填。回填料应进行适当的摊铺和压实，最小控制尺寸应不小于全车道宽和1.2m长，以保证压实效果。有条件的情况下，在破碎后的混凝土路面上可用密集配碎石粒料和HMA的铣刨料（RAP）加铺一层，以增加总的覆盖层厚度。路基以上的基层、破碎混凝土层必须有足够的承载力以便于HMA的摊铺施工。 构造物分布情况2.2.8 路基、路面排水状况2.3 排

17、水系统的设置路基路面排水系统可以大致分为两种：即路面结构内部排水和路面边缘排水。路面结构内部排水即在结构层内部设置排水层或者渗水层，通过在路面结构层内部设置排水管道将雨水收集起来排出。本次改造结合硬路肩的改造将整个硬路肩与碎石化层对应层设置级配碎石可以有效地解决了路面结构内部排水，同时结合路肩横向排水的设置和边沟改造等措施使整个排水体系更加通畅，更加有利于碎石化的质量保障。2.4 旧水泥混凝土路面的清理整备2.5 其它施工准备第三章 碎石化施工工艺及碎石化后的整备工艺3.1 碎石化施工流程3.2 碎石化施工技术3.2.1 试验段与试坑（1）试验段（2）试坑为了3.2.2 MHB破碎 预裂要求3

18、.2.4 软弱基层或路基的处理3.2.5 凹处回填3.2.6 原有填缝料及外露钢筋的清除3.2.7 破碎后的压实要求3.2.8 乳化沥青透层3.2.9 破碎路段边缘处理为防止行车道与硬路肩强度不一导致纵向裂缝，本次在行车道碎石化顶面与硬路肩级配碎石顶面之间铺设1m（两边各0.5m）的聚脂玻纤布。 雨水的防治第四章 施工质量控制及验收标准采用旧水泥混凝土碎石化加铺技术的质量目标：消除旧水泥混凝土路面及路基结构性病害，破碎并稳固水泥混凝土板，使破碎层粒径较小且级配良好，形成高强度的嵌锁机构，为沥青加铺层提供稳固的施工平台，有效减少或消除反射裂缝，同时不至于产生过量车辙，提高改建路面的使用寿命。4.1 路面碎石化的施工质量控制方法 碎石化工艺试验段设备参数推荐4.1.2 施工质量控制的一般过程4.2 路面碎石化施工中