魏萍

（甘肃省兰州公路事业发展中心高速公路养护所，甘肃 兰州 730200）

0 引言

水泥混凝土路面因为具有造价低、取材方便等优点而成为我国道路工程的重要组成部分。20世纪60年代中期，各地区就开始广泛修建水泥混凝土路面。随着现代社会的发展，道路交通荷载明显增加，尤其是超重车辆的增加，导致水泥混凝土路面被破坏，影响正常通行，对路面的建设养护也成为各地区交通部门工作的重点。水泥混凝土路面碎石化白改黑技术通过机械设备将病害严重的各部位进行冲击破碎、整形与碾压后，再通过热沥青灌入式调平与稳定后作为路面底层，再在上面铺筑沥青稳定碎石柔性基层与沥青混凝土面层，实现水泥混凝土路面的白改黑[1]。而从技术发展现状来看，碎石化白改黑技术可以将原本水泥混凝土路面变成沥青混凝土路面，保证车辆行驶舒适度，提升城市档次。本文对水泥混凝土路面碎石化白改黑技术的应用方法以及注意事项展开深入分析，希望为全面提升路面建设养护效果提供参考。

1 碎石化白改黑技术特征

1.1 碎块规格均匀

在碎石化白改黑施工中通常使用共振碎石技术，而因为共振频率可以随时调节，确保共振破碎的力度与深度随时可控，最终使水泥板块均匀破坏。因此在碎石化施工后，碎块的粒径通常被控制在2.5～15.2cm之间。

1.2 碎块的结构稳定

施工中在锤头的作用下，振动能量发散性向下传递，使整个结构的受力出现明显衰减，导致水泥面板的上部会被完全碎石化，其碎块粒度较小，而水泥面板的下部则会出现网状与水泥路面呈35°～45°夹角的裂纹。在上述结构的基础上，上方碎石层可以变成新的应力吸收层，在抑制反射裂缝形成的同时，下部裂纹则能与碎石相互锁定，形成稳固的结构[2]。因此在该施工技术方案中，上部透水而下方不透水，能够降低积水对道路使用年限的影响，有助于提升耐久度。

1.3 可解决路基受冲击的问题

在传统的路面建设养护中，路基受冲击是难以解决的问题，但是在碎石化白改黑技术中，锤头直接作用在水泥面板上产生振动，通过共振能够打破水泥表面的结构，完成碎石化。而在施工环节，因为路基与下层管线的频率不同，可以解决路基遭受冲击的问题，不会影响路基的平整度与密实度。

2 工程项目路面损坏状况

某水泥混凝土道路的总长约为10.26km，设计速度80km/h，已运营超20年。在改造前根据路面损坏状况指数（PCI）的调查结果显示，道路路面的损坏形势严峻，对道路进行建设养护迫在眉睫。PCI的计算方法如公式（1）所示。

式中：

DPijk——第i种病害与j种轻重程度与k范围所扣除的分数；

Wij——多种病害与严重程度以及k的扣分值；

mi——病害的轻重等级数。

经计算后结果显示PCI为42.5分，评估结果为“差”，因此确定需要大修。

3 路面碎石化白改黑施工技术的应用

3.1 施工准备

（1）案例项目在施工准备过程中，将原路面清扫干净后，现场采用人工施工法清除水泥混凝土面层裂缝之间的填料，清理现场与周围的垃圾，确保施工顺利进行。同时应确保旧碎石混凝土路面与基层、底层干燥状态，确保碎石施工可以取得满意效果。

（2）完善项目周围路表排水与边缘排水。

（3）根据项目前期的调查结果，若水泥混凝土板发生严重破坏或者判定存在软弱地质的区域，应严格按照规范处理软弱地基部分。

3.2 碎石化施工

案例项目中共振碎石化施工的相关数据如表1所示。

表1 碎石化施工参数

（1）在碎石化施工中应充分考虑现场周围其他构造物与建筑物安全性，因此该项目在施工前就标注了燃气与给水管线的分布，制定碎石机安全施工方案，避免因为施工而影响周围居民正常生活。

（2）碎石层的碾压。在本项目施工中，压实的目的是将破碎后的道路颗粒进一步破碎，并达到稳固下层的效果，为后续沥青层施工提供良好条件。因此该项目在路面破碎后，用Z型压路机与钢轮振动压路机压实，其中针对综合强度过高的路面应警惕过度压实，否则可能导致表面粒径偏小而压入基层中[3]。压实现场不设置平曲线段，从道路两侧路肩开始逐步向中心碾压。

该项目中的压实方案为：在压实前现场洒水，洒水的含水量达到约5%时，用Z型压路机振动碾压两次，之后铺筑石屑调平层，用钢轮振动压路机振动碾压3次，再静压2次。碾压过程中注意保证质量，其中相邻碾压痕迹的重叠宽度应控制在200～230mm以内，压路机折回时采用静压方法；针对大型施工设备难以抵达的部位，可用自重约2t的振动压路机进行碾压。

（3）碎石化施工中的相关注意事项：

①在碎石化后应及时清理碎石化层，并检查现场是否存在刚度不足的情况，通过做好碎石化层保护消除潜在质量缺陷。

②在碎石化层清理中，针对不同规格的碎石可采取不同的应对措施，例如碎石化表层清除尺寸大于5cm的碎块，并采用石屑回填；对竖向大于5cm的凹地，同样采用石屑回填。同时在该项目施工中发现，部分碎石化层存在外露钢筋的问题，增加了施工难度，技术人员决定将外露部位钢筋切除至碎石化层顶面平齐，未外露部分保留。

③碎石化层的保护方案。在碎石化施工中应做好现场交通管制，包括严禁与施工无关的车辆通行、禁止车辆在碎石化层随意刹车或者启动等。做好雨水防治也是该项目质量管理的重要内容，如在施工前设置路面排水系统，避免水分聚集。

3.3 碎石化施工质量验收

根据案例工程项目的经验可知，加铺层反射裂缝问题成为影响水泥混凝土路面碎石化白改黑技术施工质量的重要因素，因此在施工前需对碎石化施工质量进行评估，所以该项目重点检查碎石化层的粒径范围以及回弹模量等指标。而现场检测结果显示，经过上述施工后，老旧水泥土板块被破碎成粒径8～20cm的混凝土块，且破碎后的粒径上部小、下部大，破碎后的碎石纹路规则排列，并与路面形成35°～40°夹角。

3.4 沥青混凝土加铺

案例工程项目中的路面改造方案为：SBS改性沥青玛蹄脂碎石（4cm）+中粒式改性沥青混凝土（6cm）+SBS改性沥青碎石层（1cm）+沥青稳定碎石（3cm）+碎石化旧路面。该项目中路面结构如图1所示。

图1 沥青混凝土路面结构图

3.5 边缘排水系统布设

设置边缘排水系统的主要目的是清除内部积水，因此该项目在路面结构边缘位置设置一个深度为70cm、宽度20cm的渗沟；在渗沟中填满砂砾，砂砾粒径5～8cm。沟底根据工程实际情况铺设Φ10透水软管。

3.6 施工要点

在水泥混凝土路面碎石化白改黑技术施工阶段，应重点关注以下内容：

（1）因为水泥路面被破碎后导致结构改变，造成表面颗粒松散，路面略有膨胀，路面标高略有提升。为确保水泥混凝土板破碎后自由膨胀，避免相邻水泥土板干扰，所以在施工前可在路面设置纵向切缝[4]。

（2）在施工过程中为避免尘土飞扬污染环境，在破碎前可洒水湿润车道表面。

（3）经过破碎后，碎石粒径会不断减小，因此破碎机需往返多次，实现反复破碎，其目的是将水泥块粒径控制在理想范围内。

3.7 施工注意事项

3.7.1 做好技术交底

技术交底是保障水泥混凝土路面碎石化白改黑施工质量的重要组成部分。在该项目中，技术人员为避免发生质量问题，保证施工质量，在技术交底中应明确以下技术规范：

（1）粒径验收的相关标准。其中0～1/2板厚的粒径应＜7.5cm，不足1/2 板厚以下粒径应控制在7.5～23cm左右。

（2）压实度是影响白改黑施工效果的重要因素，因此案例工程采用智能压实度仪检测压实度值。其中压实度值应≥70，压实度值曲线平滑≥90%等。

（3）在弯沉值控制中提出详细技术规范，其中碎石化层弯沉值应≤70。

（4）回弹模量控制中，碎石化层的回弹模量应控制在200～1000MPa之间。

3.7.2 强化现场管理

在现场管理中应针对可能出现的质量隐患问题进行控制，例如在施工前应完善道路施工安全设施设置的要求，包括开展交通管制、禁止占用对向车道超车等，最大限度上满足行车安全技术要求。

3.8 施工过程中的技术问题与对策

3.8.1 碎石化问题

根据本项目的施工情况可知，因为道路途经不同地区，由于各地区在水泥混凝土路面养护管理工作上的差异，使水泥混凝土路面在厚度尺寸以及结构形式等方面存在明显差异，可能会导致施工过程中出现质量缺陷。为解决该问题，在施工期间要求工作人员能够密切掌握不同试验段的施工数据以及路面破碎情况调整施工方案，确保其施工质量取得预期效果[5]。针对破碎后粒径不达标的情况，可考虑增加破碎次数或者通过人工的方法进行处理。同时为避免碎石化段落与构筑物衔接效果满意，可考虑在柔性基层下方铺设抗拉强度为60kN/m的玻纤格栅，以达到防裂稳定的效果。

3.8.2 调平层与封层处理问题

在调平层施工中，应严格控制级配碎石参数，一般其误差应控制在3cm以内，若大于3cm可用沥青稳定碎石混合料调平，维持底基层稳定。在调平层灌注热沥青等材料后，应用8mm以下集料嵌缝，其用量无详细技术规范，一般以不沾轮胎为标准。

封层施工中采用同步碎石工艺，案例项目中沥青用量控制在（1.15±0.05）kg/m2内，并且使用的最大粒径为8mm。在封层结束后可开放交通，进而消除脱空的混凝土碎块之间咬合梁或拱结构，确保整个结构稳定。

3.8.3 柔性基层

该项目中柔性基层选择ATB-25沥青稳定碎石混合料，其中的技术指标为：流值3.001mm，稳定度8.3kN，沥青饱和度65.1%，孔隙率4.4%。

4 施工质量评价

根据施工后的现场检测结果发现，该项目的施工质量符合质量管理技术规范，并且施工中有效减少环境污染，对居民影响小。从项目现场的抽检结果可知，碎石化层粒径满足验收技术规范，合格率≥80%；碎石化层0～8mm的级配在级配碎（砾）石范围内；碎石化层经碾压之后的回弹模量实测为321～568MPa，满足≥200MPa的设计要求。根据项目建成后的现场调查结果发现，道路的稳定性好，行车感觉舒适，原本水泥混凝土路面存在的噪音等问题得到解决，周围居民的满意度高，因此可以认为，案例工程项目的施工效果满意，具有技术先进性。

5 结束语

在公路建设养护中，水泥混凝土路面碎石化白改黑技术可以显著提升施工质量。根据案例工程项目的施工经验可知，该项目所采取的碎石化白改黑技术具有先进性，其施工质量满意。案例工程项目中的相关施工技术方案已经取得满意效果，将品质提升、综合节约以及环保利用等理念整合在一起，符合低碳公路项目建设的要求，对于类似工程项目有一定的借鉴、指导作用，值得推广。