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摘要：本文对水泥混凝土路面改造技术进行深入研究，通过试验测算和施工技术应用，经过不断改进。并与传统工艺和国外技术相比较，总结形成了一套成熟简便、切实可行、应用范围广的水泥混凝土路面改造施工击碎新技术。
关键词：混凝土路面；击碎技术；应用
由于水泥混凝土路面强度高、施工简便、养护工作量小，20世纪90年代在我国公路、机场、市政道路工程中大面积推广铺筑，但该路面结构在日渐增加的重载交通下易出现断裂、脱空、错台、唧泥等损坏现象；接近或达到设计使用年限后，修复改造困难。临沂市于90年代修筑的多条水泥混凝土路面也不同程度的出现了上述损坏现象，严重影响了市民的交通出行。对水泥混凝土路面进行改造，传统做法是将混凝土路面挖除后，重新修筑路基路面，或对破损率较小的水泥混凝土路面进行注浆处理，或对旧水泥混凝土路面进行碎石化处理后罩面。但上述做法时间长、费用高、垃圾量大不环保，并且施工局限性大、工序繁琐，需增加施工专用机械，这些都不适合机场或市政道路的旧混凝土改造利用技术。为减少改建维修费用、节约社会资源、保护环境，2004年9月至2006年11月我们在临沂市蒙山大道改造工程中对旧水泥路混凝土面层进行了击碎利用技术的研究和应用，成功开发了适合城市、工矿道路、机场等地下管线、构筑物较多，沿线情况复杂的水泥混凝土路面击碎利用技术，取得了成熟的施工经验和良好的社会经挤效益。
一、研究方案的设计思想
水泥混凝土路面击碎利用技术是利用工程通用机械——液压破碎锤，将需要改造的水泥混凝土路面结构适当击碎，并经压实后作为新路基结构使用的技术。
通过分析可知，水泥混凝土道路路面板边受荷时，板下基础承受的压力分布呈半盆形状态。与板中相比。荷载应力更加集中，单位压力较大，在行车荷载的反复作用下，其塑性变形累积变大，使面板局部脱空失去支承，并更加重了上述应力集中现象，当应力达到或超过水泥混凝土的极限应力后，面板就会断裂。击碎后，打破了旧混凝土面板在荷载反复作用下路基累积的塑性变形，对行车荷载的应力集中现象在不提高基层弹性模量的前提下通过击碎水泥混凝土路面降低模量与之匹配。并经抛洒石硝填充嵌缝、重型振动压路机压实稳固、热沥青灌缝等措施形成密实嵌挤结构，同时符合路面结构强度和刚度自上而下递减的规律安排，相邻层材料的模量比趋向合理，形成新的路基加以利用。变废为宝。
研究方案首先通过对旧混凝土路面系统的调查实验，确定其结构承载能力、水泥混凝土板底脱空状况、接缝传荷能力、路面破损状况、平整度等结构及使用性能，选择不同损坏程度的路段做实验性不同点距的击碎处理，并抛洒石硝填充嵌缝、重型振动压路机压实稳固、热沥青灌缝、沥青混凝土罩面等工序处理。在以上过程中及时采集实验数据，找出击碎点距与破碎率、破碎率与处理后路基承载力、沉降压缩率和弯沉差与压实效果的关系并加以分析论证，最后通过测定撒油罩面后路面弯沉值验证处理效果。形成施工参数指导施工。
在该项目研究过程中发现，原路面结构底基层具有不同密实度、含水量等技术特性，在压实时会产生不同的沉降量；混凝土板不同程度的击碎也带来了不同程度的体积增减，给以沉降压缩率为主要参数的压实效果评价方法带来很多不确定因素。经过努力，我们找到了采用落锤式弯沉仪(FWI))并施分级荷载测定击碎后的混凝土路面结构承载能力、压实效果实验数据的方法，克服了利用传统贝克曼梁弯沉仪测量受破碎后块状混凝土板影响偏差较大的弊病；另外，通过准确测定水泥混凝土路面结构承载能力、板底脱空状况、接缝传荷能力，以及旧路击碎后结构承载能力、压实效果等有关参数。和对各实验段击碎、压实、灌缝、罩面各个工序，测定不同点距的击碎压实实验段数据，同沉降压缩率一起加以对比分析指导施工。
液压破碎锤击碎后会在混凝土路面留下粉碎性破坏孔洞，对路基强度产生的不良影响，为解决这一问题我们通过试验确定了利用石硝嵌缝、级配碎石灌孔等措施，有效加强了地基承载力的连续性变化，消除了这种不良影响。
二、研究内容、路线及方法
该项技术研究的内容主要为：一、调查确定水泥混凝土路面击碎处理利用技术适用道路情况；二、试验确定击碎、碾压的强度、方式及控制指标；三、研究确定合理的水泥混凝土路面击碎处理工艺。
本项目研究主要分三步走。第一步，旧路调查并测算相关参数确定试验段；第二步，在试验段内按不同点距用破碎锤作击碎处理，并经重型压路机碾压后，测算不同施工组合的承载力变化情况；第三步，热沥青撒布，罩面后采集数据并验算弯沉，调整数据和工艺后推广至全段使用。
1 旧路调查
(1)原水泥混凝土路面结构承载能力是指路面在达到预定损坏状况之前，还能承受的行车荷载作用次数，它能预测现有路面剩余寿命和分析路面出现损坏原因。为旧路面改造和加铺层结构设计提供设计参数和依据。路表在荷载作用下的弯沉值可以反映路面的结构承载能力，路面结构破坏可能是由于过量的变形造成的，可以采用最大弯沉值表征结构的承载能力；也可能是由于某一结构层的断裂破坏造成，这就需采用路面在荷载作用下的弯沉盆表征结构的承载能力。所以旧路调查不仅需要测算回弹弯沉值，还要测定相应的回弹弯沉盆。
(2)旧板底脱空状况、接缝传荷能力，以一定保证率下板角最大弯沉值和板角弯沉差作为混凝土面板板底脱空的弯沉判断依据。
(3)路面破损状况、平整度按《城市道路养护技术规范》CJJ36－90规定执行。
2 试验测算
确定试验段后，以20米为一段，在各段分别采用1.0米、0.8米、0.6米、0.4米、0.2米点作击碎试验，采用不同吨位振动式压路机压实，并测算不同的击碎破坏率。同时按测算不同点距击碎后的每平方米破碎率、不同强度压实后的沉降量压缩率和弯沉差。
3 强度检验
压实后撒布3.5kg/m2热沥青灌缝作为加铺隔离层，铺筑5emAM－20沥青碎石和4emAC－13沥青混凝土罩面后测定路面回弹弯沉值，检验处理后的路面强度，验证处理方案。
数据调查分析需解决三个关键问题：(1)击碎处理时击碎点距和破碎率的关系；(2)破碎率和弯沉值即路基承载力的关系；(3)压实处理时沉降压缩率和弯沉差与压实效果的关系。
数据调查可以分为击碎前、击碎后和罩面后三个阶段。主要通过路表回弹弯沉值来反应处理前后道路强度。
1、破碎率和弯沉值即路基承载力的关系
利用1r=i+zas测算出每一试验段的弯沉代表值，并将不符合要求的弯沉特异值(超出1±(2－3)s)舍弃后，重新计算弯沉代表值与破碎率关系如下表：
通过坐标图分析可知击碎后破碎率和弯沉值成线性 关系，当破碎率在40％－48％时路面回弹弯沉值符合柔性路面特征。
2、击碎处理时击碎点距和破碎率的关系
通过坐标图分析可知击碎时击碎点距和破碎率成简单曲线关系，当击碎点距为35－40cm时，破碎率变化范围在40％-48％符合回弹弯沉值要求。
三、总体性能指标与国内外同类先进技术的比较
目前国内外对水泥混凝土路面处理比较先进的方法是公路上采用的冲击压实处理技术。
冲击压实处理技术主要是利用具有高冲击能量的专用冲击压实机械，在路面行走时不断将巨大势能转化为动能，对路面进行冲击夯实，达到击碎和稳固的目的。目前在我国主要应用五边形冲击轮，当冲击碾一角立于地面，向前碾压时产生强烈的冲击波，冲击碾质心交替升降，巨大的冲击碾不断向前连续冲击地面，瞬间产生巨大的能量，从而提高击碎稳固的效果。但是这种巨大冲击波影响范围广，“可深达地下5米左右”(《公路》2005，11，冲击压实技术在水泥混凝土路面改造中的应用)。冲击压实处理技术不仅要购置进口大型专用冲击压实机，单位造价高，不便推广，并且会对工程沿线房屋、桥涵、管道等构筑物造成破坏，不适合城市、工矿、机场等沿线情况复杂、含有大量管线或居住区道路的改造。在2004年和2006年临沂市蒙山大道改造工程中，我们对该技术进行了研究试验和推广利用，经过不断的技术改进，克服了施工中存在的难题，总结形成了一套成熟简便、切实可行的施工工艺，取得了良好的经济和社会效益。
四、研究结论
1 水泥混凝土路面击碎利用技术是一种简便实用的施工工艺，可适用于绝大部分水泥混凝土路面的改造(混凝土强度大于C20)，特别是工矿、城市等沿线情况复杂的道路改造，具有良好的社会经济效益和推广应用前景。
2 利用落锤式弯沉仪(FWD)测量，可克服传统贝克曼梁弯沉仪受破碎后块状混凝土板影响测量结果偏差较大的弊病，准确测定击碎后路面弯沉值从而有效分析击碎后的路面结构承载能力、压实效果。
3 利用石硝嵌缝、级配碎石灌孔等措施，可有效减轻液压破碎锤击碎后在混凝土路面留下粉碎性破坏孔洞对路基强度产生的不良影响；压实后撒布热沥青灌缝作为加铺隔离层，有利于增强路面沥青混凝土的强度和稳定性。
该水泥混凝土路面击碎利用技术采用常见的通用工程机械，不需采购专用混凝土破碎机械或冲击压实机械；不需封闭交通施工，对交通影响轻微；处理过程中震动小，不危害地下管线、沿线建构筑物，不影响沿线居民正常生活；施工简易，质量控制简便，便于推广应用，特别适用于工矿、城市等沿线情况复杂的道路改造；对近年来推行的村村通工程，待其水泥混凝土道路交通量增长后可以采用该技术进行升级改造，实现道路分期修建的原则，达到前期工程为后期提高道路等级利用的目的；该项目开发了水泥混凝土道路改造施工的新技术，开创了城市水泥混凝土道路改造施工的新工艺，降低了水泥混凝土道路改造施工的准入门槛。它成功的开发应用，必将带来该技术的迅速普及，必将创造良好的经济效益和社会效益。
关键词：混凝土路面；击碎技术；应用
由于水泥混凝土路面强度高、施工简便、养护工作量小，20世纪90年代在我国公路、机场、市政道路工程中大面积推广铺筑，但该路面结构在日渐增加的重载交通下易出现断裂、脱空、错台、唧泥等损坏现象；接近或达到设计使用年限后，修复改造困难。临沂市于90年代修筑的多条水泥混凝土路面也不同程度的出现了上述损坏现象，严重影响了市民的交通出行。对水泥混凝土路面进行改造，传统做法是将混凝土路面挖除后，重新修筑路基路面，或对破损率较小的水泥混凝土路面进行注浆处理，或对旧水泥混凝土路面进行碎石化处理后罩面。但上述做法时间长、费用高、垃圾量大不环保，并且施工局限性大、工序繁琐，需增加施工专用机械，这些都不适合机场或市政道路的旧混凝土改造利用技术。为减少改建维修费用、节约社会资源、保护环境，2004年9月至2006年11月我们在临沂市蒙山大道改造工程中对旧水泥路混凝土面层进行了击碎利用技术的研究和应用，成功开发了适合城市、工矿道路、机场等地下管线、构筑物较多，沿线情况复杂的水泥混凝土路面击碎利用技术，取得了成熟的施工经验和良好的社会经挤效益。
一、研究方案的设计思想
水泥混凝土路面击碎利用技术是利用工程通用机械——液压破碎锤，将需要改造的水泥混凝土路面结构适当击碎，并经压实后作为新路基结构使用的技术。
通过分析可知，水泥混凝土道路路面板边受荷时，板下基础承受的压力分布呈半盆形状态。与板中相比。荷载应力更加集中，单位压力较大，在行车荷载的反复作用下，其塑性变形累积变大，使面板局部脱空失去支承，并更加重了上述应力集中现象，当应力达到或超过水泥混凝土的极限应力后，面板就会断裂。击碎后，打破了旧混凝土面板在荷载反复作用下路基累积的塑性变形，对行车荷载的应力集中现象在不提高基层弹性模量的前提下通过击碎水泥混凝土路面降低模量与之匹配。并经抛洒石硝填充嵌缝、重型振动压路机压实稳固、热沥青灌缝等措施形成密实嵌挤结构，同时符合路面结构强度和刚度自上而下递减的规律安排，相邻层材料的模量比趋向合理，形成新的路基加以利用。变废为宝。
研究方案首先通过对旧混凝土路面系统的调查实验，确定其结构承载能力、水泥混凝土板底脱空状况、接缝传荷能力、路面破损状况、平整度等结构及使用性能，选择不同损坏程度的路段做实验性不同点距的击碎处理，并抛洒石硝填充嵌缝、重型振动压路机压实稳固、热沥青灌缝、沥青混凝土罩面等工序处理。在以上过程中及时采集实验数据，找出击碎点距与破碎率、破碎率与处理后路基承载力、沉降压缩率和弯沉差与压实效果的关系并加以分析论证，最后通过测定撒油罩面后路面弯沉值验证处理效果。形成施工参数指导施工。
在该项目研究过程中发现，原路面结构底基层具有不同密实度、含水量等技术特性，在压实时会产生不同的沉降量；混凝土板不同程度的击碎也带来了不同程度的体积增减，给以沉降压缩率为主要参数的压实效果评价方法带来很多不确定因素。经过努力，我们找到了采用落锤式弯沉仪(FWI))并施分级荷载测定击碎后的混凝土路面结构承载能力、压实效果实验数据的方法，克服了利用传统贝克曼梁弯沉仪测量受破碎后块状混凝土板影响偏差较大的弊病；另外，通过准确测定水泥混凝土路面结构承载能力、板底脱空状况、接缝传荷能力，以及旧路击碎后结构承载能力、压实效果等有关参数。和对各实验段击碎、压实、灌缝、罩面各个工序，测定不同点距的击碎压实实验段数据，同沉降压缩率一起加以对比分析指导施工。
液压破碎锤击碎后会在混凝土路面留下粉碎性破坏孔洞，对路基强度产生的不良影响，为解决这一问题我们通过试验确定了利用石硝嵌缝、级配碎石灌孔等措施，有效加强了地基承载力的连续性变化，消除了这种不良影响。
二、研究内容、路线及方法
该项技术研究的内容主要为：一、调查确定水泥混凝土路面击碎处理利用技术适用道路情况；二、试验确定击碎、碾压的强度、方式及控制指标；三、研究确定合理的水泥混凝土路面击碎处理工艺。
本项目研究主要分三步走。第一步，旧路调查并测算相关参数确定试验段；第二步，在试验段内按不同点距用破碎锤作击碎处理，并经重型压路机碾压后，测算不同施工组合的承载力变化情况；第三步，热沥青撒布，罩面后采集数据并验算弯沉，调整数据和工艺后推广至全段使用。
1 旧路调查
(1)原水泥混凝土路面结构承载能力是指路面在达到预定损坏状况之前，还能承受的行车荷载作用次数，它能预测现有路面剩余寿命和分析路面出现损坏原因。为旧路面改造和加铺层结构设计提供设计参数和依据。路表在荷载作用下的弯沉值可以反映路面的结构承载能力，路面结构破坏可能是由于过量的变形造成的，可以采用最大弯沉值表征结构的承载能力；也可能是由于某一结构层的断裂破坏造成，这就需采用路面在荷载作用下的弯沉盆表征结构的承载能力。所以旧路调查不仅需要测算回弹弯沉值，还要测定相应的回弹弯沉盆。
(2)旧板底脱空状况、接缝传荷能力，以一定保证率下板角最大弯沉值和板角弯沉差作为混凝土面板板底脱空的弯沉判断依据。
(3)路面破损状况、平整度按《城市道路养护技术规范》CJJ36－90规定执行。
2 试验测算
确定试验段后，以20米为一段，在各段分别采用1.0米、0.8米、0.6米、0.4米、0.2米点作击碎试验，采用不同吨位振动式压路机压实，并测算不同的击碎破坏率。同时按测算不同点距击碎后的每平方米破碎率、不同强度压实后的沉降量压缩率和弯沉差。
3 强度检验
压实后撒布3.5kg/m2热沥青灌缝作为加铺隔离层，铺筑5emAM－20沥青碎石和4emAC－13沥青混凝土罩面后测定路面回弹弯沉值，检验处理后的路面强度，验证处理方案。
数据调查分析需解决三个关键问题：(1)击碎处理时击碎点距和破碎率的关系；(2)破碎率和弯沉值即路基承载力的关系；(3)压实处理时沉降压缩率和弯沉差与压实效果的关系。
数据调查可以分为击碎前、击碎后和罩面后三个阶段。主要通过路表回弹弯沉值来反应处理前后道路强度。
1、破碎率和弯沉值即路基承载力的关系
利用1r=i+zas测算出每一试验段的弯沉代表值，并将不符合要求的弯沉特异值(超出1±(2－3)s)舍弃后，重新计算弯沉代表值与破碎率关系如下表：
通过坐标图分析可知击碎后破碎率和弯沉值成线性 关系，当破碎率在40％－48％时路面回弹弯沉值符合柔性路面特征。
2、击碎处理时击碎点距和破碎率的关系
通过坐标图分析可知击碎时击碎点距和破碎率成简单曲线关系，当击碎点距为35－40cm时，破碎率变化范围在40％-48％符合回弹弯沉值要求。
三、总体性能指标与国内外同类先进技术的比较
目前国内外对水泥混凝土路面处理比较先进的方法是公路上采用的冲击压实处理技术。
冲击压实处理技术主要是利用具有高冲击能量的专用冲击压实机械，在路面行走时不断将巨大势能转化为动能，对路面进行冲击夯实，达到击碎和稳固的目的。目前在我国主要应用五边形冲击轮，当冲击碾一角立于地面，向前碾压时产生强烈的冲击波，冲击碾质心交替升降，巨大的冲击碾不断向前连续冲击地面，瞬间产生巨大的能量，从而提高击碎稳固的效果。但是这种巨大冲击波影响范围广，“可深达地下5米左右”(《公路》2005，11，冲击压实技术在水泥混凝土路面改造中的应用)。冲击压实处理技术不仅要购置进口大型专用冲击压实机，单位造价高，不便推广，并且会对工程沿线房屋、桥涵、管道等构筑物造成破坏，不适合城市、工矿、机场等沿线情况复杂、含有大量管线或居住区道路的改造。在2004年和2006年临沂市蒙山大道改造工程中，我们对该技术进行了研究试验和推广利用，经过不断的技术改进，克服了施工中存在的难题，总结形成了一套成熟简便、切实可行的施工工艺，取得了良好的经济和社会效益。
四、研究结论
1 水泥混凝土路面击碎利用技术是一种简便实用的施工工艺，可适用于绝大部分水泥混凝土路面的改造(混凝土强度大于C20)，特别是工矿、城市等沿线情况复杂的道路改造，具有良好的社会经济效益和推广应用前景。
2 利用落锤式弯沉仪(FWD)测量，可克服传统贝克曼梁弯沉仪受破碎后块状混凝土板影响测量结果偏差较大的弊病，准确测定击碎后路面弯沉值从而有效分析击碎后的路面结构承载能力、压实效果。
3 利用石硝嵌缝、级配碎石灌孔等措施，可有效减轻液压破碎锤击碎后在混凝土路面留下粉碎性破坏孔洞对路基强度产生的不良影响；压实后撒布热沥青灌缝作为加铺隔离层，有利于增强路面沥青混凝土的强度和稳定性。
该水泥混凝土路面击碎利用技术采用常见的通用工程机械，不需采购专用混凝土破碎机械或冲击压实机械；不需封闭交通施工，对交通影响轻微；处理过程中震动小，不危害地下管线、沿线建构筑物，不影响沿线居民正常生活；施工简易，质量控制简便，便于推广应用，特别适用于工矿、城市等沿线情况复杂的道路改造；对近年来推行的村村通工程，待其水泥混凝土道路交通量增长后可以采用该技术进行升级改造，实现道路分期修建的原则，达到前期工程为后期提高道路等级利用的目的；该项目开发了水泥混凝土道路改造施工的新技术，开创了城市水泥混凝土道路改造施工的新工艺，降低了水泥混凝土道路改造施工的准入门槛。它成功的开发应用，必将带来该技术的迅速普及，必将创造良好的经济效益和社会效益。