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摘要：水泥混凝土路面碎石化是一种用于就水泥混凝土路面的破碎技术，能够一次性的将水泥混凝土路面面板破碎成为碎块柔性的结构，该技术是目前进行旧水泥混凝土路面维修及改造的首选技术。本文以320国道桐庐段路面大修工程为实例，分析了水泥混凝土路面碎石化技术及其应用。
关键词：国道桐庐段路面；大修工程；设计
中途分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
混凝土路面碎石化技术最初的应用目的是方便断根水泥混凝土路面和分散路面中分布的钢筋。近年来，我国应用该技术进行旧水泥路面改造，较大程度地提高了各项“白改黑”工程的进程，大大减少了改造施工造成的交通不便等问题，且在有效节省改造费用的同时贯彻落实环保理念，并大大提高路基的强度，具有较强的经济环保性、多适应性以及直接利用性等优点，是旧水泥混凝土路面改造的最佳技术。笔者结合工作实际，以320国道桐庐段的“白改黑”工程作为实例，介绍了旧水泥混凝土路面碎石化技术及其应用。
1工程概况
320国道桐庐段全长31.15公里, 按设计时速100Km/h的双向四车道一级公路标准进行设计，随着社会经济的迅速增长，道路上通行的交通量增长非常迅速，经过了多年的运营，路面存在大量错台、断板、裂缝、唧泥等病害，已严重影响行车的安全性和舒适性，近年已逐段进行了路面大修，对余下的K295+550-K309+021段13.471公里实施路面大修已显得非常迫切。设计主要内容为水泥混凝土路面改造为沥青混凝土路面。
2道路现状
2.1标准断面
路基宽30.5米，其中行车道2×7.5米，中央分隔宽2.0米，左侧路缘带2×0.5米，辅道（含右侧路缘带）2×5.75米，土路肩2×0.5米。
2.2路面结构
行車道为混凝土路面，辅道为沥青路面。
填方路段：24cm水泥混凝土面层+25cm水泥稳定砂砾+15cm砂砾垫层
土质挖方路段：24cm水泥混凝土面层+25cm水泥稳定砂砾+25cm砂砾垫层
石质挖方路段：24cm水泥混凝土面层+20cm水泥稳定砂砾+15cm砂砾垫层
辅车道：2cm细粒式沥青混凝土+4cm沥青下贯+25cm水泥稳定砂砾
2.3路面使用状况调查及评价
根据《公路技术状况评定标准》（JTGH20-2007）规定，一级公路路面使用性能指数（PQI）分别用路面行驶质量(RQI)、路面损坏状况指数(PCI) 、路面抗滑性能(SRI)3项技术内容的赋值加权计算得出，公式如下：PQI= PCI×0.5+ RQI×0.4+SRI×0.1。设计采用现场实地量测和检测方法，取得路面损坏状况、路面结构厚度与强度、路面平整度、路面抗滑性能等资料。
经计算，各段路面使用性能详见下表：
3路面设计
3.1路面加铺方案设计
3.1.1路面破碎方案比选
对于水泥路面白改黑设计，各地尝试过各种工艺、方法因此，合理地选择“白改黑”设计方案，对路面的使用寿命致关重要。桐庐近年已实施大修路段，采用挖掘机配破碎锤头对原水泥混凝土路面破碎，压路机碾压后加铺水泥稳定基层和沥青面层，但在投入使用后，出现了较多的反射裂缝等路面病害,因此需选择新的破碎工艺,近年来，国内对水泥混凝土路面破碎引进了不少新工艺，使用较多的有多锤头破碎和高频低幅共振破碎。
（1）采用多锤头破碎机械对老路水泥混凝土面板进行碎石化处理，使老水泥路面产生不同程度的碎裂，灌入乳化沥青，使裂缝间相互粘结，进行碾压，灌入乳化沥青撒铺石屑，压实后直接铺设沥青混凝土面层。
（2）采用RM高频低幅共振破碎机破碎，将水泥混凝土路面的板块一次性碎化为紧密啮合的碎石，通过碎裂技术，将原有的刚性结构变为柔性结构，压实后直接铺设沥青混凝土面层。
（3）本项目的沿线结构物较多，包括1座大桥，2座中桥，5座小桥，20处通道，还有3处上跨结构物，因此，本次设计考虑采用对沿线结构物影响小的高频低幅碎石化技术与多锤头破碎技术进行比较，择优选用，技术经济比较详见下表：
（4）由于高频低幅共振设备少，造价较高，路面强度高不易破碎，需全线纵向割贯穿路面缝，工程实施较困难，而针对多锤头设备多，工艺成熟，虽然破碎的冲击力对沿线结构物存在一定影响，但采用全线桥梁不加高，两端以挖除方案进行接坡，可解决该问题，经经济技术比选后，推荐采用多锤头破碎工艺。
3.1.2路面结构方案确定
沥青路面厚度设计是根据多层弹性连续体系理论，以满足设计弯沉的要求计算得到。
由于本项目计算沥青加铺层厚度的关键是确定碎石化层的模量，因此，设计时先采用假设碎石化层的抗压模量为250MPa（根据研究和国内使用经验表明，破碎后的碎石化层材料的性能要优于一般的的密级配碎石材料，其传递荷载的能力是级配碎石的1.5-3.0倍，将碎石化层当作基层是偏安全的，抗压模量大于250MPa），经计算确定本路段沥青面层厚度取15cm，将沥青面层设为二层式，具体路面结构方案为7cmAC-16C中粒式+8cmAC-25C粗粒式沥青混凝土。
由于碎石化层的抗压模量是为了求得沥青加铺层厚度而预先假设的，故在施工时应对该层的模量进行验证，根据实测的碎石化层回弹模量，一方面是为了对假定值进行校核，同时，根据实测数据，可对路面结构厚度进行适当的调整。
水泥路面在碎石化施工全面开始前，施工单位要先做200m的试验段，将实测的碎石化层回弹模量反馈至设计，另外，也需要对碎石化共振设备进行调试，以取得破碎机的各项施工参数。
破碎后的混凝土面层需洒灌入乳化沥青，其用量为2.5-3.5Kg/m2；撒布一层粒径为3-5mm石屑；沥青层必须在透层油完全渗透入后方可铺筑。
3.1.3路面排水系统
碎石化过程中如遇到雨水渗入基层或路基中，会给将来运行中的路面带来隐患，降低碎石化层的模量，因此，路面使用寿命的长短和碎石化是否成功，关键在于排水的控制，设计采用在两侧混凝土路面外边缘设置纵向排水盲沟，硬路肩设置横向排水盲沟，内设带孔集水管，回填开级配碎石，外包渗水土工布，设置间距为25m，通过纵横向排水盲沟的设置，将渗入路面结构内的水，先竖向渗入破碎后的碎石层，利用横坡把水引入纵向盲沟，由横向盲沟引出路基，使碎石化的混凝土路面保持干燥状态，维持一定的强度；弯道超高路段，纵向盲沟设置在弯道内侧的中央分隔带及硬路肩处，然后把中央分隔带的纵向盲沟与硬路肩纵向盲沟经行车道采用排水管横向连接，设置间距为50m。
3.2病害处治设计
水泥混凝土路面的破损主要分为裂缝类、接缝类、表面类和其他类等。现状路面出现开裂、断板、沉陷、错台、唧泥等病害，经对病害成因分析后，根据路面加铺方案，确定病害处治方案：
沉陷、坑槽：把板块和破损基层挖除，采用水泥稳定碎石进行回填。
翻浆、唧泥：加强路面排水系统，全线设置纵横向盲沟，将路面渗入水及时排出路基处。
裂缝、断板：路面破碎和挖除方案对裂缝、断板病害不作处理。
辅车道沥青路面，挖除中、重度病害范围内的沥青混凝土面层和基层，采用水泥稳定碎石进行回填。
4结束语
水泥混凝土路面碎石化技术的发展与应用为水泥混凝土路面的生存及发展带来了新的机遇。深入研究并不断实践总结混凝土路面的改造技术及再生技术，可有效解决旧路混凝土路面的改造以及维修难题，对混凝土路面的发展具有重要的推动作用。本文结合320国道桐庐段白改黑工程的研究情况，介绍了沥青混凝土路面加铺所应用的关键技术，以期提高混凝土路面的加铺技术水平，目前施工完成已近3年，采用破碎工艺的路段路面基本没有出现病害，效果良好。
关键词：国道桐庐段路面；大修工程；设计
中途分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
混凝土路面碎石化技术最初的应用目的是方便断根水泥混凝土路面和分散路面中分布的钢筋。近年来，我国应用该技术进行旧水泥路面改造，较大程度地提高了各项“白改黑”工程的进程，大大减少了改造施工造成的交通不便等问题，且在有效节省改造费用的同时贯彻落实环保理念，并大大提高路基的强度，具有较强的经济环保性、多适应性以及直接利用性等优点，是旧水泥混凝土路面改造的最佳技术。笔者结合工作实际，以320国道桐庐段的“白改黑”工程作为实例，介绍了旧水泥混凝土路面碎石化技术及其应用。
1工程概况
320国道桐庐段全长31.15公里, 按设计时速100Km/h的双向四车道一级公路标准进行设计，随着社会经济的迅速增长，道路上通行的交通量增长非常迅速，经过了多年的运营，路面存在大量错台、断板、裂缝、唧泥等病害，已严重影响行车的安全性和舒适性，近年已逐段进行了路面大修，对余下的K295+550-K309+021段13.471公里实施路面大修已显得非常迫切。设计主要内容为水泥混凝土路面改造为沥青混凝土路面。
2道路现状
2.1标准断面
路基宽30.5米，其中行车道2×7.5米，中央分隔宽2.0米，左侧路缘带2×0.5米，辅道（含右侧路缘带）2×5.75米，土路肩2×0.5米。
2.2路面结构
行車道为混凝土路面，辅道为沥青路面。
填方路段：24cm水泥混凝土面层+25cm水泥稳定砂砾+15cm砂砾垫层
土质挖方路段：24cm水泥混凝土面层+25cm水泥稳定砂砾+25cm砂砾垫层
石质挖方路段：24cm水泥混凝土面层+20cm水泥稳定砂砾+15cm砂砾垫层
辅车道：2cm细粒式沥青混凝土+4cm沥青下贯+25cm水泥稳定砂砾
2.3路面使用状况调查及评价
根据《公路技术状况评定标准》（JTGH20-2007）规定，一级公路路面使用性能指数（PQI）分别用路面行驶质量(RQI)、路面损坏状况指数(PCI) 、路面抗滑性能(SRI)3项技术内容的赋值加权计算得出，公式如下：PQI= PCI×0.5+ RQI×0.4+SRI×0.1。设计采用现场实地量测和检测方法，取得路面损坏状况、路面结构厚度与强度、路面平整度、路面抗滑性能等资料。
经计算，各段路面使用性能详见下表：
3路面设计
3.1路面加铺方案设计
3.1.1路面破碎方案比选
对于水泥路面白改黑设计，各地尝试过各种工艺、方法因此，合理地选择“白改黑”设计方案，对路面的使用寿命致关重要。桐庐近年已实施大修路段，采用挖掘机配破碎锤头对原水泥混凝土路面破碎，压路机碾压后加铺水泥稳定基层和沥青面层，但在投入使用后，出现了较多的反射裂缝等路面病害,因此需选择新的破碎工艺,近年来，国内对水泥混凝土路面破碎引进了不少新工艺，使用较多的有多锤头破碎和高频低幅共振破碎。
（1）采用多锤头破碎机械对老路水泥混凝土面板进行碎石化处理，使老水泥路面产生不同程度的碎裂，灌入乳化沥青，使裂缝间相互粘结，进行碾压，灌入乳化沥青撒铺石屑，压实后直接铺设沥青混凝土面层。
（2）采用RM高频低幅共振破碎机破碎，将水泥混凝土路面的板块一次性碎化为紧密啮合的碎石，通过碎裂技术，将原有的刚性结构变为柔性结构，压实后直接铺设沥青混凝土面层。
（3）本项目的沿线结构物较多，包括1座大桥，2座中桥，5座小桥，20处通道，还有3处上跨结构物，因此，本次设计考虑采用对沿线结构物影响小的高频低幅碎石化技术与多锤头破碎技术进行比较，择优选用，技术经济比较详见下表：
（4）由于高频低幅共振设备少，造价较高，路面强度高不易破碎，需全线纵向割贯穿路面缝，工程实施较困难，而针对多锤头设备多，工艺成熟，虽然破碎的冲击力对沿线结构物存在一定影响，但采用全线桥梁不加高，两端以挖除方案进行接坡，可解决该问题，经经济技术比选后，推荐采用多锤头破碎工艺。
3.1.2路面结构方案确定
沥青路面厚度设计是根据多层弹性连续体系理论，以满足设计弯沉的要求计算得到。
由于本项目计算沥青加铺层厚度的关键是确定碎石化层的模量，因此，设计时先采用假设碎石化层的抗压模量为250MPa（根据研究和国内使用经验表明，破碎后的碎石化层材料的性能要优于一般的的密级配碎石材料，其传递荷载的能力是级配碎石的1.5-3.0倍，将碎石化层当作基层是偏安全的，抗压模量大于250MPa），经计算确定本路段沥青面层厚度取15cm，将沥青面层设为二层式，具体路面结构方案为7cmAC-16C中粒式+8cmAC-25C粗粒式沥青混凝土。
由于碎石化层的抗压模量是为了求得沥青加铺层厚度而预先假设的，故在施工时应对该层的模量进行验证，根据实测的碎石化层回弹模量，一方面是为了对假定值进行校核，同时，根据实测数据，可对路面结构厚度进行适当的调整。
水泥路面在碎石化施工全面开始前，施工单位要先做200m的试验段，将实测的碎石化层回弹模量反馈至设计，另外，也需要对碎石化共振设备进行调试，以取得破碎机的各项施工参数。
破碎后的混凝土面层需洒灌入乳化沥青，其用量为2.5-3.5Kg/m2；撒布一层粒径为3-5mm石屑；沥青层必须在透层油完全渗透入后方可铺筑。
3.1.3路面排水系统
碎石化过程中如遇到雨水渗入基层或路基中，会给将来运行中的路面带来隐患，降低碎石化层的模量，因此，路面使用寿命的长短和碎石化是否成功，关键在于排水的控制，设计采用在两侧混凝土路面外边缘设置纵向排水盲沟，硬路肩设置横向排水盲沟，内设带孔集水管，回填开级配碎石，外包渗水土工布，设置间距为25m，通过纵横向排水盲沟的设置，将渗入路面结构内的水，先竖向渗入破碎后的碎石层，利用横坡把水引入纵向盲沟，由横向盲沟引出路基，使碎石化的混凝土路面保持干燥状态，维持一定的强度；弯道超高路段，纵向盲沟设置在弯道内侧的中央分隔带及硬路肩处，然后把中央分隔带的纵向盲沟与硬路肩纵向盲沟经行车道采用排水管横向连接，设置间距为50m。
3.2病害处治设计
水泥混凝土路面的破损主要分为裂缝类、接缝类、表面类和其他类等。现状路面出现开裂、断板、沉陷、错台、唧泥等病害，经对病害成因分析后，根据路面加铺方案，确定病害处治方案：
沉陷、坑槽：把板块和破损基层挖除，采用水泥稳定碎石进行回填。
翻浆、唧泥：加强路面排水系统，全线设置纵横向盲沟，将路面渗入水及时排出路基处。
裂缝、断板：路面破碎和挖除方案对裂缝、断板病害不作处理。
辅车道沥青路面，挖除中、重度病害范围内的沥青混凝土面层和基层，采用水泥稳定碎石进行回填。
4结束语
水泥混凝土路面碎石化技术的发展与应用为水泥混凝土路面的生存及发展带来了新的机遇。深入研究并不断实践总结混凝土路面的改造技术及再生技术，可有效解决旧路混凝土路面的改造以及维修难题，对混凝土路面的发展具有重要的推动作用。本文结合320国道桐庐段白改黑工程的研究情况，介绍了沥青混凝土路面加铺所应用的关键技术，以期提高混凝土路面的加铺技术水平，目前施工完成已近3年，采用破碎工艺的路段路面基本没有出现病害，效果良好。