淺談碎石化技術(shù)

韓前進(jìn)　黃秋風(fēng)

摘要:對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行改造,重要的是防止反射裂縫出現(xiàn),延長(zhǎng)路面壽命。本文結(jié)合實(shí)例著重介紹,碎石化技術(shù)應(yīng)用于“白改黑”工程中的主要技術(shù)要領(lǐng)和施工工藝。

關(guān)鍵詞:舊水泥路面 碎石化 反射裂縫 乳化瀝青

目前我國(guó)已建成的公路中水泥混凝土路面約20萬km,隨著我國(guó)部分早期修建的水泥混凝土路面嚴(yán)重破壞,如何翻修的問題已日益成為公路部門必須面對(duì)和必須解決的技術(shù)問題。雖然我國(guó)有些省份在采用瀝青加鋪層技術(shù)改造水泥混凝土路面方面進(jìn)行了許多有益的嘗試和艱苦的技術(shù)探索,但不可否認(rèn)的是水泥混凝土路面的反射裂縫問題一直是影響加鋪層使用壽命與使用性能的最根本的原因。

S237大練線博愛至溫縣段、S312溫邵線沁陽段,都是90年代修建的水泥混凝土路面,路面嚴(yán)重破壞,為改善路面狀況,提高行車能力,最大限度預(yù)防反射裂縫產(chǎn)生,采用了碎石化新工藝對(duì)這兩條省道進(jìn)行改造。下面就其碎石化施工工藝流程及處理技術(shù),本文進(jìn)行評(píng)價(jià)。

一、碎石化的原理

碎石化起初是為了方便清除水泥混凝土路面和分離路面中的鋼筋而進(jìn)行,的。起源于美國(guó),此項(xiàng)技術(shù)在美國(guó)已相當(dāng)成熟。所謂碎石化就是利用特殊的施工機(jī)械,將原有的舊水泥混凝土路面徹底打碎,完全消除原有路面存在的病害,釋放面板下空洞的隱患,將打碎的水泥混凝土面板再生利用直接作為基層或底基層,再加鋪新的面層。破碎后的水泥路面粒徑自上而下逐漸增大,上部下部顆粒之間形成嵌擠結(jié)構(gòu),有效強(qiáng)化路基,經(jīng)撒布乳化瀝青穩(wěn)定后,在結(jié)構(gòu)上不再是剛性板塊而成為了類似瀝青碎石基層的柔性基層,有效防止“白改黑”后的反射裂縫問題,延長(zhǎng)路面的使用壽命。

二、碎石化改造技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1. 碎石化技術(shù)是目前解決路面改造后出現(xiàn)反射裂縫問題的最有效方法。

2. 破碎后并經(jīng)壓實(shí)的混凝土路面,形成內(nèi)部嵌擠、緊密結(jié)合、高密度的材料層,從而為瀝青罩面提供更高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基層或底基層。

3. 施工簡(jiǎn)便,改造周期短,綜合造價(jià)低。

4. 就地再生,環(huán)保無污染。將破碎后的碎塊直接做為基層或底基層,節(jié)約了路基材料及運(yùn)輸成本,加快了施工進(jìn)度,大大降低了工程費(fèi)用,同時(shí)也解決了丟棄水泥碎塊垃圾的環(huán)保問題。

三、碎石化技術(shù)采用的設(shè)備

目前混凝土碎石化破碎設(shè)備主要有多錘頭破碎機(jī)(MHB)和共振式破碎機(jī)。本工程中使用的是多錘頭水泥路面破碎機(jī)。

1. 多錘頭水泥路面破碎機(jī)

PS360型多錘頭破碎機(jī)是針對(duì)破損水泥路面的改造而開發(fā)的新產(chǎn)品,是舊水泥路面翻修改造的理想方法。PS360型多錘頭破碎機(jī)是自行式破碎設(shè)備,設(shè)備后部平均配備兩排成對(duì)錘頭,這樣在設(shè)備全寬范圍內(nèi)可以連續(xù)破碎,錘頭的提升高度在油缸行程范圍內(nèi)可獨(dú)立調(diào)節(jié),該破碎機(jī)具備一次破碎4米車道的能力。

2. 專用振動(dòng)壓路機(jī)

yz18(Z型)振動(dòng)壓路機(jī)用于破碎混凝土板塊后的表面補(bǔ)充破碎并壓實(shí),使破碎后的水泥混凝土塊形成內(nèi)部嵌擠、高密度、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的新基層或底基層。

3. 單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)

在專用振動(dòng)壓路機(jī)之后,采用18t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)破碎后的混凝土表面,并為瀝青罩面提供較為平坦的工作面。

四、路面碎石化前的處理

1.路面碎石化施工前,應(yīng)先移除所有將破碎的混凝土板塊上存在的瀝青罩面層和部分瀝青表面修補(bǔ)材料,以免影響碎石化質(zhì)量。

2. 在路面破碎之前應(yīng)對(duì)出現(xiàn)嚴(yán)重病害的軟弱路段進(jìn)行修復(fù)處理:

(1)清除混凝土路面;

(2)開挖基層或路基至穩(wěn)定層;

(3)換填監(jiān)理工程師認(rèn)可的材料,頂面高程與破碎混凝土板底相同;

(4)回填料應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄備伜蛪簩?shí),最小尺寸應(yīng)不小于全車道寬和1.2m長(zhǎng),以保證壓實(shí)效果。

3. 施工前應(yīng)對(duì)路段上現(xiàn)有構(gòu)造物和管線進(jìn)行標(biāo)記和保護(hù):

(1)埋深在1m以上的構(gòu)造物(或管線)不易因路面碎石化受到破壞,可以正常破碎;埋深在0.5～1m的構(gòu)造物(或管線)可能因路面碎石化而受到一定影響,可以降低錘頭高度進(jìn)行輕度打裂;埋深不足0.5m的構(gòu)造物(或管線)以及橋涵等,應(yīng)禁止破碎,避讓范圍為結(jié)構(gòu)物端線外側(cè)3m以內(nèi)的所有區(qū)域。

(2)距路肩10m以外的建筑物不宜因路面碎石化受到破壞,可以正常破碎;對(duì)于路肩外5～10m范圍存在建造物的路段,施工時(shí)應(yīng)降低錘頭高度對(duì)路面進(jìn)行輕度裂;對(duì)于路肩外5m以內(nèi)存在建筑物的路段,應(yīng)禁止破碎。

(3)對(duì)于不同埋深的構(gòu)筑物、地下管線、房屋等,應(yīng)采用不同標(biāo)志的紅色油漆標(biāo)注清楚,用以區(qū)別破壞,保證安全。

4. 在有代表性路段設(shè)置高程控制點(diǎn),以便在施工中監(jiān)測(cè)高程的變化,指導(dǎo)施工。

5.交通管制 建議在條件允許的情況下一次性封閉施工路段,至少應(yīng)實(shí)行半封閉施工。

五、路面碎石化施工

1. 試驗(yàn)區(qū)與試坑

(1)在路面碎石化施工正式開始之前,應(yīng)根據(jù)路況調(diào)查資料,在有代表性的路段選擇至少長(zhǎng)50m、寬4m(或一個(gè)車道)的路面作為試驗(yàn)段。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取落錘高度為1.1~1.2m,落錘間距為10cm,逐級(jí)調(diào)整破碎參數(shù)對(duì)路面進(jìn)行破碎,目測(cè)破碎效果,當(dāng)碎石化后的路表參數(shù)對(duì)路面進(jìn)行碎石化的效果能滿足規(guī)定要求,記錄此時(shí)采用的破碎參數(shù)。

(2)為了確保路面被破碎成規(guī)定的尺寸,在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取2個(gè)獨(dú)立的位置開挖不小于1m2的試坑,試坑的選擇應(yīng)避開有橫向接縫或工作縫的位置。試坑開挖至基層,以在全深度范圍內(nèi)檢查碎石化后的顆粒是否在規(guī)定的顆粒范圍內(nèi)。如果破碎的混凝土路面顆粒沒有達(dá)到要求,那么設(shè)備控制參數(shù)必須進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,并相應(yīng)增加試驗(yàn)區(qū),循環(huán)上一過程,直至要求得到滿足,并記錄符合要求的MHB碎石化參數(shù)備查。在正常碎石化施工過程中,應(yīng)根據(jù)路面實(shí)際狀況對(duì)破碎參數(shù)不斷作出微小的調(diào)整。當(dāng)需要對(duì)參數(shù)作出較大調(diào)整時(shí),則應(yīng)通知監(jiān)理工程師。

2. MHB破碎

(1) 碎石化要把75%以上的水泥混凝土路面破碎成表面最大尺寸不超過7.5cm,中間不超過22.5cm,底部不超過37.5cm的粒徑。

(2)一般情況下,MHB應(yīng)先破碎路面兩側(cè)的車道,然后破碎中部的行車道。在破碎路肩時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低外側(cè)錘頭高度,減少落錘間距,既保證破碎效果,又不至于破碎功過大而造成碎石化過度。

(3)兩幅破碎一般要保證15cm左右的搭接破碎寬度。

(4)機(jī)械施工過程中要靈活調(diào)整行進(jìn)速度、落錘高度、頻率等,盡量達(dá)到破碎均勻,初始參數(shù)可參照下表:

原水泥混凝土下臥層強(qiáng)度狀況

強(qiáng)度較高 強(qiáng)度一般強(qiáng)度較低

水泥強(qiáng)度等級(jí) 32.542.532.542.5 32.5 42.5

下落高度(m)1.21.2 1.1 1.11.01.0

錘跡間距(cm)8～106～108～126～108～126～10

3.對(duì)于碎石化施工過程中發(fā)現(xiàn)的部分軟弱基層或路基,應(yīng)進(jìn)行修復(fù)處理。

4. 凹處回填

不應(yīng)修整破碎后混凝土路面或試圖平整路面以提高線形,這樣將破壞混凝土路面碎石化以后的效果。在壓實(shí)前發(fā)現(xiàn)的大于5cm的凹地應(yīng)用密級(jí)配碎石料回填并壓實(shí)到要求。

5. 原有填縫料及外露鋼筋清除

在鋪筑面層以前所有松散的填縫料、脹縫材料、切割移除暴露的加強(qiáng)鋼筋或其他類似物應(yīng)進(jìn)行清除,如需要,應(yīng)填充以級(jí)配碎石粒料。

6. 破碎后的壓實(shí)要求

破碎后的路面采用Z型壓路機(jī)和單鋼輪壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí),壓實(shí)遍數(shù)1～2遍,壓實(shí)速度不允許超過5km/h。在路面綜合強(qiáng)度過高或過低的路段應(yīng)避免過度壓實(shí),以防造成表面粒徑過小或?qū)⑺槭瘜訅喝牖鶎印?/p>

7. 乳化瀝青透層

為使表面較松散的粒料有一定的結(jié)合力,宜使用慢裂乳化瀝青做透層,用量控制在3.0～3.5kg/m2。乳化瀝青透層表面再撒布適量石屑后進(jìn)行光輪靜壓,石屑用量以不粘輪為標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)束語,在道路建設(shè)中,白色水泥砼路面曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)。“白色路面”雖然好看,但時(shí)間一長(zhǎng),行車舒適度差、噪音大、養(yǎng)護(hù)維修難度大的缺點(diǎn)也曝露了出來。很多接近或超過設(shè)計(jì)年限的“白色路面”都通過改建,變成性能更優(yōu)越的黑色瀝青路面。但因無法突破反射裂縫這一技術(shù)瓶頸,一直以來破損水泥路面的修補(bǔ)與更換,需要將老的混凝土板全部砸碎拆除,重新填充新石料鋪筑路面。拆除掉的混凝土板大多廢棄,浪費(fèi)及造成的環(huán)境污染較為嚴(yán)重,且施工過程中耗費(fèi)大量人工,長(zhǎng)期封堵交通,影響安全通行。而碎石化技術(shù)是目前解決反射裂縫問題的最有效方法。破碎工藝簡(jiǎn)單、工期短、綜合造價(jià)低、環(huán)保、無污染,且施工時(shí)車輛仍可通行,很值的大力推廣。