水泥混凝土路面共振碎石化改造技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

劉洪田 高新學(xué)

【摘 要】在水泥混凝土路面改造為瀝青混凝土路面的施工技術(shù)中，對(duì)原有水泥混凝土路面進(jìn)行碎石化處理是改造技術(shù)的關(guān)鍵，本文結(jié)合水泥混凝土路面碎石化處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用展開分析和探討，闡述了碎石化技術(shù)的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)及注意要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】碎石化；共振破碎；碾壓

一、共振碎石化施工技術(shù)概述

碎石化是指在舊水泥混凝土路面大面積破壞，已喪失了整體承載能力，通過局部的挖除、壓漿等處治方式已不能恢復(fù)其使用功能或已不能達(dá)到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的情況下，為了解決通常情況下的加鋪方式存在反射裂縫等問題，而對(duì)舊水泥混凝土板塊采用的一種最終處理方法。該法一般是利用特殊的施工機(jī)械，在對(duì)局部破壞嚴(yán)重的基層進(jìn)行處治后，將舊水泥混凝土板塊破碎成較小的粒徑，碾壓后作為新路面結(jié)構(gòu)基層或底基層，再加鋪新的路面結(jié)構(gòu)。

二、碎石化施工設(shè)備及技術(shù)特點(diǎn)

共振破碎機(jī)械一般使用的是柔性懸浮式共振破碎機(jī)，機(jī)械設(shè)備的工作原理是利用偏振塊帶動(dòng)工作錘頭在緩沖器下工作，錘頭與路面接觸，錘頭的振動(dòng)頻率在42-52Hz左右，振幅為10-20mm。通過調(diào)節(jié)錘頭的振動(dòng)頻率，使其接近水泥面板的固有頻率，激發(fā)其共振。該設(shè)備在工作錘頭上裝有專用傳感器，感應(yīng)路面的振動(dòng)反饋，由電腦自動(dòng)調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率，搜尋被擊物的自有頻率，并引起水泥面板在錘頭下局部范圍內(nèi)產(chǎn)生共振，使混凝土內(nèi)部顆粒間的內(nèi)摩擦阻力迅速減小而崩潰，同時(shí)還可控制被擊碎的碎塊粒度和破碎深度。

共振破碎機(jī)動(dòng)量高，和板塊接觸時(shí)間短，將水泥板塊表面的“裂紋”瞬間均勻擴(kuò)散到板塊底部，高頻振動(dòng)使得整體碎裂均勻，板塊大小和方向極其規(guī)律，板塊產(chǎn)生斜向裂紋，與路面成30-40度夾角。破碎后表層粒徑較小，較松散，下層粒徑較大，嵌鎖良好，達(dá)到“裂而不碎、契合良好、聯(lián)鎖咬合”的塊體結(jié)構(gòu)，并對(duì)路基無損傷，具有良好的“拱效應(yīng)”，能將豎向壓力變?yōu)樗酵屏?，利于從根本上減小或避免反射裂縫的發(fā)生。

本工程施工試坑檢查效果如下：碎石化層破碎后表面層0-8cm內(nèi)小于5cm的比例在40-60%，8cm-1/2板厚部分的粒徑在5-10cm范圍，1/2板厚以下部分粒徑在10-25cm。

破碎效果如下圖所示。

三、碎石化施工技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中的控制要點(diǎn)

本文工程項(xiàng)目為福建省某省道，穿越城市，原有水泥混凝土路面已經(jīng)超過了設(shè)計(jì)使用年限，出現(xiàn)多處病害，為了適應(yīng)日益增加的車流量的需要，設(shè)計(jì)將原有水泥混凝土路面進(jìn)行碎石化處理，加鋪瀝青混凝土面層。

1、做好交通管制及施工調(diào)查等前期準(zhǔn)備工作。

（1）科學(xué)進(jìn)行交通組織，保證施工及通行安全。

該道路位于市區(qū)，為雙向六車道城市道路，由于車流量多，交通量較大，無法全封閉施工，在此情況下，碎石化施工前，經(jīng)交警部門同意，采取了半幅封閉施工的措施。

（2）對(duì)全線進(jìn)行路況調(diào)查并進(jìn)行彎沉試驗(yàn)，采取針對(duì)性措施。

首先對(duì)路段既有結(jié)構(gòu)物、地下管線、窨井等地下結(jié)構(gòu)物、附屬結(jié)構(gòu)物和地面建筑物的位置、分布情況充分調(diào)查進(jìn)行標(biāo)識(shí)并合理避讓，避免造成構(gòu)造物破碎或引起周圍建筑物開裂，當(dāng)水泥混凝土板與周圍構(gòu)造物緊密相連時(shí)，切出應(yīng)力釋放槽。

其次，對(duì)既有路面進(jìn)行彎沉檢測(cè)，對(duì)彎沉值大于設(shè)計(jì)要求的路段進(jìn)行了注漿或者挖除換填處理。

（3）在碎石化施工前應(yīng)認(rèn)真檢查路面排水系統(tǒng)的完好性，及時(shí)疏通、恢復(fù)和整改，避免碎石化層積水而導(dǎo)致質(zhì)量隱患引起后期病害。

2、碎石化施工作業(yè)的過程控制。

（1）進(jìn)行破碎試驗(yàn)段施工，檢驗(yàn)是否達(dá)到破碎的最佳效果。

該項(xiàng)目選擇了K74+450～K74+600左幅150m長(zhǎng)度車道作為試驗(yàn)段，并按照下表中的工藝參數(shù)進(jìn)行共振碎石化試驗(yàn)，以便確定大面積施工的工藝參數(shù)。

共振碎石化工藝參數(shù)

為確保路面被破碎成達(dá)到要求的粒徑，在破碎段落中選取不同位置挖掘1mX1m的試坑3個(gè)，用來判定破碎塊是否達(dá)到特定尺寸要求。對(duì)符合要求的破碎數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄。

多次調(diào)試后，頻率為44HZ，振幅20mm，行走速度3.4km/h時(shí)，效果最佳，破碎后的粒徑較均勻，沒有太大、太碎的顆粒，達(dá)到了良好的效果。為大面積施工提供了可靠的參考數(shù)據(jù)。

破碎后0-8cm取樣篩分結(jié)果如下表，基本能達(dá)到連續(xù)型級(jí)配碎石的組成（已剔除了過大粒塊）。

（2）在實(shí)際大面積施工過程中由于水泥混凝土面板的強(qiáng)度不均勻以及破壞程度的不同，還要不斷檢查破碎作業(yè)情況，并根據(jù)實(shí)際需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，以確保達(dá)到施工質(zhì)量要求。

（3）對(duì)軟弱土、含水量大或下層承載力不足的不良路段，應(yīng)減小激振力、增加行進(jìn)速度、降低振幅。

3、碎石化層的壓實(shí)控制

碎石化后，對(duì)碎石化層施工面的碾壓是一道非常重要的工序，本項(xiàng)目所使用的共振破碎機(jī)械在破碎施工過程中能夠自動(dòng)噴水降塵，并對(duì)破碎面起到了一定的濕潤(rùn)作用，在破碎后，要及時(shí)緊跟碾壓。

經(jīng)過試驗(yàn)段總結(jié)，碾壓最佳含水量控制在4～5%范圍內(nèi)；最佳機(jī)械組合為：先采用鋼輪壓路機(jī)靜壓一遍，再用膠輪壓路機(jī)碾壓2～3遍，然后再采用高頻、低幅震動(dòng)鋼輪壓路機(jī)震動(dòng)碾壓3～5遍，碾壓速度不得大于3km/h。

4、碎石化后碾壓效果的檢測(cè)及處理

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，本項(xiàng)目被碎石化層的碾壓密實(shí)度采用智能壓實(shí)度儀監(jiān)測(cè)，密實(shí)性用CMV值控制。碾壓過程中根據(jù)CMV的變化指導(dǎo)工人進(jìn)行補(bǔ)料，當(dāng)CMV值達(dá)到規(guī)定值90%以上時(shí)，即可停止碾壓。

5、碎石化層的保護(hù)

碎石化碾壓完成后，必須對(duì)未能及時(shí)施工面層的段落進(jìn)行保護(hù)。

一是禁止與施工無關(guān)的車輛通行，禁止車輛隨意在碎石化層上剎車、啟動(dòng)和轉(zhuǎn)彎，避免造成碾壓面的松散或脫落。

二是做好防雨措施和排水措施。在雨天來臨前，用彩條布將已經(jīng)碎石化的面層全部進(jìn)行覆蓋，且保證施工前設(shè)置的路面邊緣排水系統(tǒng)能有效工作，以免雨水滲入基層。

6、對(duì)沿線橋臺(tái)、擋墻等結(jié)構(gòu)物的保護(hù)

當(dāng)碎石化施工路段與沿線的橋臺(tái)、擋墻或大型建筑物及敏感的建筑物緊密相連時(shí)，為了避免共振施工對(duì)上述建筑物造成破壞，在共振施工前將與建筑物相連的混凝土板切割出了不少于20cm寬、深為混凝土板厚的應(yīng)力釋放槽，以確保建筑物的安全。

五、結(jié)語(yǔ)

共振碎石化施工作為當(dāng)今舊路改造中一項(xiàng)不可缺少的技術(shù)，有著其他施工方式無法比擬獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

一是能徹底解決板塊的反射裂縫。

二是施工速度快，破碎機(jī)每臺(tái)班可破碎面積約為1000㎡，工作效率較高。

三是不顯著提高路面標(biāo)高，特別適合于經(jīng)過城鎮(zhèn)的道路改造。

四是可以直接利用，節(jié)能環(huán)保。破碎后的路面直接作為基層，不需清除，減少了白色污染。

本文結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)共振碎石化的整個(gè)原理與控制要點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，如果能對(duì)共振機(jī)械進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)，此工藝將會(huì)得到更加廣泛的推廣，在今后的舊路改造中會(huì)有更廣闊的的空間。

參考文獻(xiàn)：

1、《共振碎石化技術(shù)在水泥混凝土路面“白改黑”工程中的應(yīng)用》熊志欣《交通世界（建養(yǎng).機(jī)械）》 2011.06

2、《共振碎石化技術(shù)在水泥路面改造工程中的應(yīng)用》簡(jiǎn)斌，古有軍《黑龍江交通科技》2012.09