旧水泥混凝土路面碎石化技术施工指导意见1.docx
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旧水泥混凝土路面碎石化技术施工指导意见1
河南凯达工程技术有限公司
郏县农村公路总监办
二零一三年八月
2、构造物、桥梁连接处调查与标记………………………………......................................4
第一章前言
1.1项目概述
郏县Y010上邱线西黄道至常付线段公路改建工程路线基本为南北走向，路线起点位于郏县黄道乡西黄道村（K4+000）、向南经万花山社区、山前李、林村等，终点位于S328常付线（K15+000）。
路线全长11KM，县道二级公路，路基宽度12米、路面宽9米、设计行车速度60公里/小时，水泥混凝土面层。
近几年来，随着郏县经济快速发展，该路段又是郏县重要的能源和原材料运输的重要通道，该路段交通量迅速增加，尤其是重载、超载车辆猛增，致使该路段出现大面积裂缝、破碎板、错台，局部出现唧泥、沉陷等病害，整体路况下降明显，大降低了行车舒适性和行车安全，严重影响当地的经济发展和居民出行，该路段已经达不到县道二级公路的服务水平，需进行大修处理。
为了彻底解决水泥砼板块反射裂缝及路面排水问题，本次改造路段K4+000—K9+650、K10+230—K11+330、K12+010—K14+290采取了对旧水泥面板进行碎石化的处理方案。
为了有效保证碎石化施工质量，特编制此施工指导意见。
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-HeadBreaker）和共振碎石化法（RPB,ResonantPavementBreaker）。
这两种技术相比，共振式碎石化破碎程度较高，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技术而编制。
1.3碎石化技术的主要优势及特点
1.3.1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。
1.3.2主要特点
①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；
②碎石化后仍能保留原水泥混凝土路面的一定强度；
③碎石化后可以消除水泥混凝土路面病害；
④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
1.4.1碎石化技术专用设备
实施碎石化技术，主要设备是多锤头破碎机（MHB型或PS360型）和Z型压路机。
多锤头破碎机设备后部平均配备两排成对锤头，这样在设备全宽范围内可以连续破碎，锤头的提升高度在油缸行程范围内可独立调节，该破碎机具备一次破碎4米车道的能力。
如下图1-1所示。
多锤头破碎机碎石化后要求采用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10t。
这种压路机在使用多锤头破碎机破碎后用于压实，它类似于一般的光轮压路机，只是在钢轮上加了斜向波纹状凸出条纹，这种条纹有以下两方面的作用：
①保证轮下颗粒不至于向外挤出；②对表面颗粒有更好的压碎效果，有利于表面平整。
图1-1MHB多锤头破碎机图1-2Z形压路机
1.4.2碎石化技术专用设备特点
多锤头破碎机机理是通过重锤下落的势能对水泥混凝土板块产生瞬时、点状的冲击作用。
第二章碎石化施工前的准备工作
碎石化施工应根据旧水泥混凝土路况、旧路基层及地基条件、工期要求、工程造价、维修养护费用等因素综合考虑，并考虑对交通、居民、建筑物等周围环境可能带来的影响。
因此，碎石化施工前的整备工作非常重要。
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在碎石化施工时可以不做要求，仅作为参考。
1、旧水泥混凝土路面的清理
主要指清理旧路上铣刨的余留HMA沥青混合料和旧水泥混凝土路面接缝填料。
旧水泥混凝土路面存在的沥青补块或接缝填料，会吸收一部分破碎冲击时的能量，降低破碎机械的工作效果（尤其是存在较大补块时），同时，加铺后，这些沥青等接缝填料是局部软弱区，将会带来安全隐患，故有必要清清除，并用符合要求的粒料进行填补。
2、构造物、桥梁连接处调查与标记
隐藏构造物的调查与标记破碎前，结合设计图纸及业主单位提供的有关隐藏构造物，如：
暗涵、底下管线等情况进行调查，以确定破碎是否会对这些构造物造成损坏。
通常，构造物埋深在1米以下的不会由于破碎带来的损坏，不满足以上条件的可以降低锤头高度对水泥路面进行破碎，或采用监理工程师认为可行的其它方案。
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，或根据路面设计线的高程破碎到监理指定位置。
未破碎的路面应铣刨到可以摊铺同样厚度沥青罩面的程度。
3、其它施工准备
3.1交通控制
在碎石化施工前制订交通管制以及分流方案，对于碎石化范围内的出入口应有醒目的安全标记，禁止无关车辆、人员出入，以满足通车及施工要求。
3.2扬尘控制
在破碎前用洒水车在需要破碎的车道上洒水控制施工中的扬尘现象，洒水时间与进行破碎的时间宜控制在半个小时以内。
3.3夜间施工准备
若准备在夜间施工，则现场需有符合操作要求的照明设备，施工现场设置路灯，对于需要保护的结构物、小桥涵、路面下埋管线等应设置围栏，并悬挂红灯警示标志。
对于高路堤旧水泥混凝土路面的碎石化，应在离路堤边缘1.5m处设置反光警示标志，以防止碎石化机械开过路堤边缘发生危险事故。
第三章碎石化施工工艺及碎石化后的整备工艺
碎石化有四个目标（四个保证）：
第一、将旧水泥混凝土面板破碎到在接缝和裂缝处的位移不足以让沥青加铺层产生开裂，保证起到良好的防止反射裂缝作用；第二、保证旧路路基不被破坏；第三、保证旧水泥混凝土层颗粒尺寸均匀，并使整个破碎层颗粒分布均匀；第四、保证碎石化道路处于良好的排水工况。
碎石化施工工艺要围绕这四个目标而进行。
3.1碎石化施工流程
使用多锤头破碎机设备进行路面碎石化处理并加铺水稳结构层加油层的一般施工流程如下：
Ø设置排水系统；
Ø移除现有的罩面层或表层覆盖（修补块等）；
Ø特殊路段的处理；
Ø构造物标记；
Ø设置测量控制点；
Ø交通管制；
Ø碎石化施工；
Ø修复软弱基层或路基；
Ø废弃材料的清除；
Ø碾压（Z型、振动、胶轮压路机）；
Ø与非碎石化段接缝处治；
Ø水稳层施工；
Ø摊铺沥青砼面层；
碎石化路面的施工流程如下图3-1所示：
图3-1旧水泥混凝土路面碎石化施工工艺流程图
3.2碎石化施工技术
3.2.1试验段与试坑
（1）试验段
旧水泥混凝土路面破碎质量主要受破碎机械自身参数设置、破碎顺序、破碎施工方向以及不同基层强度、刚度条件对破碎机械调整要求等的影响，这些因素均对旧水泥混凝土路面的破碎程度、粒径大小排列、形成的破碎面方向、破碎深度等产生影响。
因此，在正式的大规模破碎化施工前有必要进行试破碎，即设置试验段，通过试验段的试破碎进行破碎机械参数的调试和施工组织措施，以达到规定的粒径和强度要求。
在有代表性的路段选择至少长50m、宽4m（或最少一个车道）的路面作为试验段。
根据经验，一般取落锤高度为1.1~1.2m，落锤间距为10cm，逐级调整破碎参数对路面进行破碎，目测破碎效果，当碎石化后的路表呈鳞片状时，表明碎石化的效果能够满足规定的要求，记录此时采用的破碎参数。
（2）试坑
为了确保路面被破碎成规定的尺寸，在试验段内随机选取2个独立的位置分别开挖1m2的试坑，试坑的选择应避开有横向接缝或工作缝的位置。
试坑应开挖至基层，以在全深度范围内检查碎石化后的颗粒是否在规定的粒径范围内。
如果破碎的混凝土路面粒径没有达到要求，那么设备控制参数必须进行相应调整，并相应增加试验段，循环上一个过程，直至要求得到满足，并记录符合要求的MHB碎石化参数以备查。
在正常碎石化施工过程中，应根据路面实际状况对破碎参数不断作出微小的调整。
当需要对参数作出较大调整时，应及时通知监理工程师和现场技术人员。
3.2.2多锤头破碎机破碎
一般情况下，多锤头破碎机破碎的顺序为由两侧向中间逐步进行。
两幅破碎一般要保证10cm左右的搭接破碎宽度。
机械施工过程中要灵活调整速度、落锤高度、频率等，尽量达到破碎均匀，初始参数见3-1。
表3-1初步选定的设备控制参数范围
项目
原水泥混凝土下卧层强度状况
强度较高
强度一般
强度较低
水泥强度的等级
32.5
42.5
32.5
42.5
32.5
42.5
下落高度（m）
1.2
1.2
1.1
1.1
1.0
1.0
锤迹间距（cm）
8~12
6~10
8~12
6~10
8~12
6~10
3.2.3预裂要求
在一些特殊路段（岩石基层或水泥混凝土基层），建议采用打裂等其它手段进行混凝土路面的预裂，以确保碎石化能够达到预期的效果。
预裂后，根据情况进行试验段施工，重新确定碎石化破碎的施工参数。
3.2.4软弱基层或路基的处理
对于在碎石化施工过程中发现的部分软弱基层或路基，具体要求可参照前文2.2.6。
3.2.5凹处回填
路面碎石化后表面凹处在10cm10cm以内，在压实前可以用密集配碎石回填；10cm10cm以上的应利用沥青混合料找平，以保证加铺沥青罩面层的平整度。
3.2.6原有填缝料及外露钢筋的清除
在铺筑泡沫沥青冷再生之前，所有松散的填缝料、胀缝材料、切割移除暴露在外的加强钢筋或其它类似物应进行清除，如需要，应填充以级配碎石粒料。
3.2.7破碎后的压实要求
压实的作用主要是将破碎的路面的扁平颗粒进一步的破碎，同时稳固下层块料，为新铺筑的罩面层提供一个平整的表面。
破碎后的路面应采用Z型压路机和单钢轮振动压路机压实，碾压遍数建议1~2遍，压路机行进速度不宜超过5km/h。
在路面综合强度过高或过低的路段应避免过度压实，以防造成表面粒径过小或将碎石化层压入基层。
3.2.8雨水的防治
因雨水会严重影响破碎层及其下基层的承载能力，加铺好沥青面层后，滞留的雨水会加速路基路面的损坏，因此，对破碎层，应充分做好防止雨水的工作，如果破碎后不能马上进行碾压摊铺，遇上雨水天气，要注意破碎层的遮盖，同时要保证已安装好的路面边缘排水系统的正常有效地工作。
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
4.1.1碎石化工艺试验段设备参数推荐
多锤头破碎机作为一种施工机械，主要控制的指标是落锤高度和锤迹间距。
这两项指标决定了冲击能量大小和分布密度，从而最终决定了破碎后结构层在整个厚度范围内的粒径分布特性以及其力学性质。
根据经验，推荐的试验段施工时的设备参数见表3-1。
水泥混凝土板块下的基层、土基强度较高时可能造成碎石化困难，所以要对其强度作出定性评估。
土质较好情况的挖方，应属于下卧层强度较高类，土质一般的挖方和填方属于一般强度类，而路基填料土质较差或含水量可能相对较高的情况属于下卧层强度较低类。
需要指出的是，因水泥混凝土路面状况差异较大，上述推荐的施工参数只供试验段调试设备运行参数时参考，具体施工设备运行参数根据试验段得出的结果来调试。
4.1.2施工质量控制的一般过程
施工质量控制应在碎石化大面积施工开始前，施工过程中和施工过程后分别加以控制，其一般过程如下：
（1）选择具有代表性路段作为试验段，其长度最小100m，在该试验段中安排不同锤迹间距（2cm左右级差）的子区段，每段长度不少于50m，其分界要标记清楚。
（2）根据表3-1选择设备控制参数，并根据破碎效果进行调整。
（3）试验段施工结束后，对不同锤迹间距的子区段粒径进行检测，选择对应的设备控制标准。
（4）检测回弹弯沉（或回弹模量），验证其是否满足变异性要求。
推荐采用回弹模量指标，测试的点位随机确定，并应不少于9个。
如果不满足，要增加试验段长度并根据增加落锤高度或减小锤迹间距的方式调节，以使其破碎程度增加，变异性减小，直至达到前述质量控制指标要求。
（5）进行大面积施工过程中，要注意单幅路面长度破碎超过1km时，在破碎粒径发生突变处挖试坑抽检，验证粒径是否满足要求，如果不满足要作小幅调整，在此过程中无需继续检测回弹模量指标，而以试坑粒径状况与试验段有无显著差别作为判断是否合格的依据。
（6）对于下卧层强度差异较大的不同路段要作不同的设备参数调整，可在其中一段控制参数的基础上，做小幅调整以满足其它段的破碎要求。
对粒径的确认应通过开挖试坑后用卷尺量结合目测的方式进行（试坑面积为1m2，深度要求达到基层）。
试坑位置的选取应具随机性，可按前文提出的初步施工参数推荐值为基础进行调整来确定。
试验段测试的内容除颗粒粒径外还有顶面的当量回弹模量（或增加回弹弯沉测试），检测要在乳化沥青洒布之后，粒径规格的试验子区段内进行。
以上测试的试验段测点数至少需要9个。
试验子区段安排过程中应包含开始破碎的前10m和结束破碎前5m，指标的检测不能安排在这一区域进行。
4.2路面碎石化施工中需要特别注意的问题
根据路面碎石化工艺施工特点，施工质量方面需要注意的主要环节有：
（1）排水设施的设置及施工过程中的防水、排水
在进行破碎前应设置好排水设施。
建议在路肩部位设置碎石盲沟，使破碎后的旧路面层、基层和路基处于较好的排水状态，为加铺层提供足够的支撑强度。
旧水泥混凝土板块后很容易受到雨水浸入，所以破碎完成后，加铺新路面结构前要做好防水工作。
要求后续的摊铺工序在碎石化完成后尽快开始，如果不能及时摊铺则应采取及时防水措施（如加盖塑料薄膜等）以减少雨水浸入。
（2）试验段施工及正式施工过程中对破碎情况的监控
因为粒径与破碎层的强度特性直接相关，所以控制破碎粒径是施工工艺中的重要环节。
在正式进行大面积施工前，应安排试验路段进行试破碎，详细了解破碎后的粒径分布情况、强度及均匀性，找出能够满足破碎要求的多锤头破碎机设备控制参数，指导全路段施工。
进行大面积施工时，应密切关注混凝土板表面破碎状况。
当某一施工路段表面粒径发生显著变化时，应通过开挖试坑的方法核查板体内部粒径分布情况，如不满足要求，应及时调整多锤头破碎机设备控制参数，直至满足要求。
（3）施工前后对基层、路基软弱部位的处治
根据国外的经验，对于施工路段存在的基层、路基不稳定的情况，应在采取换填等处治措施后在进行碎石化施工。
这样可以提高路面基层稳定性，消除新加铺结构的安全隐患，为改造后路面长期使用性能提供保证。
从施工工艺总体上看，虽然换填工序要占用较多的时间，但这种时间消耗是必需的。
以上三个问题在碎石化过程中应特别注意，把握好这些关键环节是保证碎石化施工质量的重要手段。
4.3多锤头破碎机碎石化施工质量标准
4.3.1路面碎石化后的粒径范围
水泥混凝土板块的厚度一般在20~26cm之间，破碎后顶面粒径较小，下部粒径较大。
从强度角度而言，碎石化后粒径太小会使强度降低很多，这时虽能减少反射裂缝可能，但也会带来了原板块强度的浪费。
所以碎石化后颗粒粒径不宜过细，而较大也不利于反射裂缝的消除，所以要对粒径范围作出限制。
参照国外资料和国内研究成果，路面碎石化后的粒径是控制未来加铺结构不出现早期反射裂缝的关键参数，作为控制碎石化工艺的关键指标，应满足表4-1。
表4-1碎石化后粒径控制范围
厚度范围
板块顶面上
上部1/2厚度
下部1/2厚度
粒径范围（cm）
<7.5
<22.5
<37.5
4.3.2路面碎石化后顶面的当量回弹模量
水泥混凝土路面碎石化后顶面的当量回弹模量是根据前述新加铺结构设计方法进行设计的基本参数之一。
根据试验段测试结果，一般情况下，对于直接加铺沥青混凝土的路面结构，回弹模量平均值宜控制在150~500MPa之间。
4.3.3多锤头破碎机碎石化施工质量标准及检测频率
为满足直接加铺面层的技术要求，保障加铺层施工质量，根据课题研究和试验路段的测试，结合路面设计的规范要求，提出多锤头破碎机碎石化施工质量标准及检测频率如下表4-2。
表4-2MHB碎石化施工质量检测指标与测试频率
项次
检查内容
标准
保证率
检查方法和频率
1
顶面粒径
<7.5cm
75%
直尺，20m一处
2
上部粒径
<22.5cm
75%
直尺，试验段50m一处；
正常施工不均匀时抽检5%
3
小部粒径
<37.5cm
75%
直尺，试验段50m一处；
正常施工不均匀时抽检5%
4
平整度
<2cm
75%
3m直尺，200m两处
5
纵断高程
±2cm
75%
水准仪，200m两处
6
横坡
±0.5%
75%
水准仪，200m两处
4.3.4碎石化对周围环境造成的影响控制
（1）碎石化施工的时间应与周围居民的睡眠世间错开（尤其是镇区路段的碎石化施工），宜安排在节假日或周末双休日。
（2）碎石化施工过程中，若扬尘现象明显，应洒水控制。
（3）碎石化后，不得对埋设管线或构造物造成碎裂，不等引起周围建筑的开裂。
4.3.6排水系统验收标准
碎石化施工，可能对碎石化前安置的排水系统造成一定的影响，比如引起排水通道堵塞、截断等，从而影响排水系统的正常排水，妨碍排水效果。
应在碎石化后，每隔200m开挖一个检测坑，查看碎石化层情况，必须保证碎石化层处于干燥状态，如果碎石化层潮湿，应仔细检查路面边缘排水系统，及时整改。
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