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【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
層位 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。 3.1.3与桥梁连接段的路面
与桥梁连接段应标明破碎的位置，根据实际情况，可以破碎到桥头搭板的后端，或根据道路设计高程控制要求破碎到适当位置或监理指定位置。未破碎的路面可打裂挖除铺设路面结构层。
3.1.4交通管制
由于破碎后的路面在没有摊铺完沥青面层之前不允许开放交通，所以对交通管制的要求比较严格，建议在条件允许时一次性封闭施工路段，若条件不允许，应至少实行半封闭施工。
3.1.5破碎试验路段
在对水泥混凝土路面展开施工之前，应首先进行实验路段破碎并经监理人员认可。实验路段应在工程项目范围内确定的位置，尺寸为车道全宽，长度不小于200米。并详细记录不同的破碎情况相对应水泥路面破碎机械的数据调整，如锤头高度和地面行驶速度等。
为确保路面被破碎成达到要求的粒径，可根据监理人员的指令，开挖试坑。试坑不能选择在有横向接缝或工作缝的位置，路面破碎数据应记录备查。
試验路段确定的破碎程序将用于本工程。在施工过程中应不断检查破碎作业情况，并根据需要对设备进行细微调整，以确保达到施工质量要求。
3.2碎石化后各结构层实施过程中需注意问题
3.2.1面层采用：细粒式沥青混凝土（AC-13密级配；中粒式沥青混凝土AC-16密级配）
第一层透层采用慢裂乳化沥青，用量控制在1～1.5kg/平方米，乳化沥青透层表面撒布适量石屑后进行光轮静压；第二层透层采用慢裂乳化沥青，用量控制在2.5～3kg/平方米,乳化沥青透层表面撒布适量石屑后进行光轮静压；
3.2.2碎石化路面破碎尺寸：表面最大尺寸不超过7.5cm，中间不超过22.5cm，底部不超过37.5cm的粒径，碎石化处理后用密级配碎石进行调平及调整路拱。
3.3排水系统设置及施工中的防水、排水
3.3.1将原路缘石挖除，并加深至与原路面底面以下4.5cm以下，每间隔10米在路肩上设置横向盲沟，以使水能从该区域内排除，在路面碎石化两周前应使排水系统投入正常运行，将其建成碎石盲沟，道路凹型竖曲线底部及其他低洼点在最低点必须设置盲沟。
3.3.2后续工作要求在碎石化完成后尽快开始，加铺新路面结构前要做好防水工作，如果不能及时摊铺，则应采取临时防水措施（如加盖塑料薄膜等减少雨水措施）。
四、碎石化设计后效果分析
本项目道路于2009年通车，碎石化技术铺筑的沥青混凝土路面表面平整密实，路面未出现网裂、裂缝和坑洞等病害现象，碎石化技术应用有效地控制和延缓了反射裂缝的发生，路面技术状况良好。在此段道路大修改造完成后，笔者又参加了省道S320顾龙线、省道S238常付线、Z002洛阳至小浪底公路专用线等多条道路的碎石化设计及施工，根据修建完工通车状况，现在路面技术状况良好。
五、结语
碎石化技术铺筑沥青混凝土路面能够快速、有效地修建路面工程，施工周期短，环境污染少，节省投资，节约资源。共振破碎机正常作业每台班破碎一条车道1800-3000m，采用流水作业法施工3-5天即可完成单车道铺筑沥青混凝土路面，开放交通。若采用挖除旧水泥混凝土路面板块，重新修筑基、面层，施工周期长，挖除的水泥混凝土板块废弃，极易造成环境污染。在碎石化后加铺补强基层是近年来旧水泥混凝土路面设计的趋势，但是对基层厚度、层数及沥青结构层的确定还需根据当地交通组成，水文地质状况，并结合本地情况进行设计验算确定。
参考文献
[1]黄立葵.湖南大学土木工程学院,水泥混凝土路面碎石化技术
[2]旧水泥混凝土路面碎石化技术规程 DB 37/T 1160-2009
[3]多锤头碎石化（MHB）工艺施工指南
1葛小伟, 1974.1，男，河南洛阳，现职称：工程师，学历：本科，研究方向：公路路桥设计。
【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
層位 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。 3.1.3与桥梁连接段的路面
与桥梁连接段应标明破碎的位置，根据实际情况，可以破碎到桥头搭板的后端，或根据道路设计高程控制要求破碎到适当位置或监理指定位置。未破碎的路面可打裂挖除铺设路面结构层。
3.1.4交通管制
由于破碎后的路面在没有摊铺完沥青面层之前不允许开放交通，所以对交通管制的要求比较严格，建议在条件允许时一次性封闭施工路段，若条件不允许，应至少实行半封闭施工。
3.1.5破碎试验路段
在对水泥混凝土路面展开施工之前，应首先进行实验路段破碎并经监理人员认可。实验路段应在工程项目范围内确定的位置，尺寸为车道全宽，长度不小于200米。并详细记录不同的破碎情况相对应水泥路面破碎机械的数据调整，如锤头高度和地面行驶速度等。
为确保路面被破碎成达到要求的粒径，可根据监理人员的指令，开挖试坑。试坑不能选择在有横向接缝或工作缝的位置，路面破碎数据应记录备查。
試验路段确定的破碎程序将用于本工程。在施工过程中应不断检查破碎作业情况，并根据需要对设备进行细微调整，以确保达到施工质量要求。
3.2碎石化后各结构层实施过程中需注意问题
3.2.1面层采用：细粒式沥青混凝土（AC-13密级配；中粒式沥青混凝土AC-16密级配）
第一层透层采用慢裂乳化沥青，用量控制在1～1.5kg/平方米，乳化沥青透层表面撒布适量石屑后进行光轮静压；第二层透层采用慢裂乳化沥青，用量控制在2.5～3kg/平方米,乳化沥青透层表面撒布适量石屑后进行光轮静压；
3.2.2碎石化路面破碎尺寸：表面最大尺寸不超过7.5cm，中间不超过22.5cm，底部不超过37.5cm的粒径，碎石化处理后用密级配碎石进行调平及调整路拱。
3.3排水系统设置及施工中的防水、排水
3.3.1将原路缘石挖除，并加深至与原路面底面以下4.5cm以下，每间隔10米在路肩上设置横向盲沟，以使水能从该区域内排除，在路面碎石化两周前应使排水系统投入正常运行，将其建成碎石盲沟，道路凹型竖曲线底部及其他低洼点在最低点必须设置盲沟。
3.3.2后续工作要求在碎石化完成后尽快开始，加铺新路面结构前要做好防水工作，如果不能及时摊铺，则应采取临时防水措施（如加盖塑料薄膜等减少雨水措施）。
四、碎石化设计后效果分析
本项目道路于2009年通车，碎石化技术铺筑的沥青混凝土路面表面平整密实，路面未出现网裂、裂缝和坑洞等病害现象，碎石化技术应用有效地控制和延缓了反射裂缝的发生，路面技术状况良好。在此段道路大修改造完成后，笔者又参加了省道S320顾龙线、省道S238常付线、Z002洛阳至小浪底公路专用线等多条道路的碎石化设计及施工，根据修建完工通车状况，现在路面技术状况良好。
五、结语
碎石化技术铺筑沥青混凝土路面能够快速、有效地修建路面工程，施工周期短，环境污染少，节省投资，节约资源。共振破碎机正常作业每台班破碎一条车道1800-3000m，采用流水作业法施工3-5天即可完成单车道铺筑沥青混凝土路面，开放交通。若采用挖除旧水泥混凝土路面板块，重新修筑基、面层，施工周期长，挖除的水泥混凝土板块废弃，极易造成环境污染。在碎石化后加铺补强基层是近年来旧水泥混凝土路面设计的趋势，但是对基层厚度、层数及沥青结构层的确定还需根据当地交通组成，水文地质状况，并结合本地情况进行设计验算确定。
参考文献
[1]黄立葵.湖南大学土木工程学院,水泥混凝土路面碎石化技术
[2]旧水泥混凝土路面碎石化技术规程 DB 37/T 1160-2009
[3]多锤头碎石化（MHB）工艺施工指南
1葛小伟, 1974.1，男，河南洛阳，现职称：工程师，学历：本科，研究方向：公路路桥设计。