論高等級(jí)公路大修工程中共振碎石化技術(shù)的應(yīng)用研究

羅春平

摘要：為解決水泥混凝土路面加鋪瀝青層后易出現(xiàn)反射裂縫病害的問(wèn)題，提高高等級(jí)公路水泥混凝土路面維修改造工程質(zhì)量，本文依托常德市沅澧快速干線一號(hào)大道工程，對(duì)共振碎石化技術(shù)在高等級(jí)公路大修工程中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。系統(tǒng)分析了共振碎石化技術(shù)設(shè)備參數(shù)、施工要點(diǎn)、注意事項(xiàng)、應(yīng)用效果以及經(jīng)濟(jì)效益，為共振碎石化技術(shù)在高等級(jí)公路水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：共振碎石化;高等級(jí)公路;水泥混凝土路面;應(yīng)用研究

引言

隨著交通荷載的快速增長(zhǎng)，使得早期修筑的大量高等級(jí)公路出現(xiàn)了路面損壞。水泥混凝土路面維修，常采用碎石化處理方案，再加鋪瀝青路面。本文系統(tǒng)分析共振碎石化技術(shù)設(shè)備參數(shù)、施工工藝注意事項(xiàng)、應(yīng)用效果以及經(jīng)濟(jì)效益等。

1工程概況

本文依托公司中標(biāo)的常德市沅澧快速干線一號(hào)大道工程2標(biāo)進(jìn)行研究，沅澧干線一號(hào)大道鼎城段位于常德市鼎城區(qū)，本項(xiàng)目基本沿G207路線走廊帶進(jìn)行布設(shè)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)公路，全線為老路改擴(kuò)建工程。2標(biāo)起止樁號(hào)為K46+000-K50+340，為雷公廟鎮(zhèn)望仙橋村至蔡家崗鎮(zhèn)舒公殿村，全長(zhǎng)4.34km。設(shè)計(jì)有25cm水泥混凝土面板碎石化89636m2。

2共振碎石化技術(shù)介紹

共振碎石化技術(shù)是利用共振設(shè)備產(chǎn)生的振動(dòng)能量，通過(guò)破碎錘頭傳遞到水泥板塊里，與重錘將水泥板塊“打斷”的沖擊作用不同。共振碎石機(jī)動(dòng)量高，和板塊接觸時(shí)間短，是瞬間均勻地“擴(kuò)展”到板塊底部，不會(huì)破壞基層結(jié)構(gòu)。

3共振碎石化施工要點(diǎn)及注意問(wèn)題

3.1施工前的準(zhǔn)備工作

（1）施工前應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)構(gòu)造物做出明確標(biāo)記，施工過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控;

（2）共振碎石化施工的豎直向安全距離和水平向安全距離（見(jiàn)表1及表2）;

（3）共振碎石時(shí)，將根據(jù)構(gòu)造物的實(shí)際情況和標(biāo)記出的安全施工距離，采取減小激振力、降低頻率、提高錘頭、加快行進(jìn)速度等方法對(duì)不同的構(gòu)造物進(jìn)行處理。遇到有實(shí)在不能振的構(gòu)造物（例如路面檢查井），采取迂回跳過(guò)的方式躲開(kāi)。為此留下的施工縫，在鋪筑面層之前增設(shè)防止反射裂縫的措施;

（4）舊道路存在上跨構(gòu)造物，應(yīng)滿(mǎn)足凈空要求且該路段舊路面共振破碎直接加鋪后凈空不足的情況下，當(dāng)采取先清除破碎層后修復(fù)層再加鋪等措施后可同時(shí)滿(mǎn)足承載力和凈空要求時(shí)，可采用共振碎石化技術(shù);否則不得采用共振碎石化技術(shù);

（5）板塊破碎嚴(yán)重造成板體松散、滲水基層以致基地松軟彈簧、路基翻漿沉陷的局部路段不得采用碎石化施工，應(yīng)按照相關(guān)要求作為特殊路段進(jìn)行處理;

3.2共振破碎機(jī)施工控制參數(shù)確定

（1）試振區(qū)應(yīng)設(shè)置在路面狀況具有代表性的路段，檢查坑選在試振區(qū)的中央部位，數(shù)量1—3個(gè);

（2）若發(fā)現(xiàn)檢查坑處碎石化層，不滿(mǎn)足碎石化要求，則試振區(qū)的施工參數(shù)不滿(mǎn)足要求，應(yīng)仔細(xì)檢查調(diào)整施工參數(shù)，只至滿(mǎn)足要求為止，最后擇優(yōu)確定共振碎石機(jī)的施工控制參數(shù)。

3.3共振破碎施工

（1）碎石化施工順序一般由外側(cè)車(chē)道邊緣開(kāi)始破碎，破碎時(shí)宜從路拱的低處向高處依次進(jìn)行破碎;

（2）每一條錘頭破碎寬度約0.2m，與相鄰板塊搭接部分的破碎寬度不應(yīng)少于0.1m，以消除原有接縫;破碎一條車(chē)道宜控制在15—18條;

（3）對(duì)于連續(xù)配筋混凝土或基層為素水泥混凝土等水泥面板強(qiáng)度過(guò)高或板塊過(guò)厚的路段，應(yīng)適當(dāng)增大振動(dòng)頻率或在破碎前采用打裂等其他手段對(duì)舊水泥砼面板進(jìn)行預(yù)裂處理;

（4）對(duì)于碎石化施工路段內(nèi)，發(fā)現(xiàn)構(gòu)造物開(kāi)裂和位移等異?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停止施工，應(yīng)在查明原因并采取相應(yīng)的保護(hù)措施后方可繼續(xù)施工;

（5）共振碎石不得留邊、留死角，不得依靠非共振設(shè)備進(jìn)行輔助破碎。確保不形成由于施工方式不同造成的施工縫，避免日后反射裂縫的產(chǎn)生。

3.4碎石化層的碾壓

（1）碎石化層碾壓按初壓、復(fù)壓、終壓三個(gè)階段進(jìn)行，直線段由兩側(cè)路肩開(kāi)始向路中心碾壓;平曲線段由內(nèi)側(cè)路肩向外側(cè)路肩進(jìn)行碾壓;

（2）為加強(qiáng)碾壓效果，宜在初壓和終壓前灑水。應(yīng)盡可能提高碾壓遍數(shù)，以壓穩(wěn)壓平不再產(chǎn)生輪跡印為準(zhǔn);

（3）嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成的路段上掉頭或緊急制動(dòng);

3.5碎石化層的保護(hù)

（1）施工時(shí)交通車(chē)輛的控制：嚴(yán)格控制碎石化層上的交通，禁止通行與施工無(wú)關(guān)的車(chē)輛;

（2）雨水的防治：碎石化后應(yīng)及時(shí)碾壓，防止碎石層被雨水浸泡;

（3）碎石化層的交通開(kāi)放：如果出現(xiàn)交通壓力大或基礎(chǔ)較差，確實(shí)需要通行車(chē)輛的情況，可在破碎碾壓后及時(shí)噴灑瀝青透層油，放行車(chē)輛速度應(yīng)嚴(yán)格限制在30km/h以下，同時(shí)應(yīng)灑水養(yǎng)生。車(chē)輛的碾壓也能夠使軟弱基礎(chǔ)及早曝露，及早處治，在瀝青攤鋪之前將病害消滅于無(wú)形。共振碎石后很長(zhǎng)時(shí)間才鋪瀝青面層的話，在鋪油之前應(yīng)重新整理（掃除浮石和積水，填平坑洼）和壓實(shí)共振碎石面，以確保完整穩(wěn)固的基層表面。

3.6特殊路段處理

（1）軟弱土等不良路段，應(yīng)降低振幅、增大相鄰兩條破碎施工間距等措施;

（2）嚴(yán)重病害的路面可直接破除損壞的水泥混凝土板，挖除部位的回填可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，依據(jù)設(shè)計(jì)文件指定的方法處治。零星挖除部位的回填，下部可用低標(biāo)號(hào)水泥混凝土填滿(mǎn)，距舊水泥路面頂面以下15～20cm的范圍內(nèi)采取級(jí)配碎石或?yàn)r青碎石回填;

（3）共振碎石化之后，小的脫空會(huì)在車(chē)輛的碾壓下自然擠密，大的脫空會(huì)形成塌陷。產(chǎn)生針對(duì)脫空處的凹陷，可參照上述局部下陷的處理方法。

4共振碎石化施工效果分析

4.1施工質(zhì)量檢測(cè)

（1）本文采用GZL-600型全浮動(dòng)式共振碎石機(jī)進(jìn)行舊水泥混凝土路面碎石化施工，施工控制參數(shù)如表3所示。

（2）利用承載板法和貝克曼梁法對(duì)碎石化后路面性能進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表4和表5所示，級(jí)配檢測(cè)結(jié)果如表6所示：

（3）由表4至表6中檢測(cè)結(jié)果可以看出，碎石化處理后水泥混凝土路面當(dāng)量回彈模量、回彈彎沉以及粒徑分布均符合要求，但是結(jié)果變異性偏大，路面當(dāng)量回彈模量變異系數(shù)接近限制，路面彎沉結(jié)果變異系數(shù)相對(duì)較小。對(duì)比行車(chē)道和應(yīng)急車(chē)道檢測(cè)結(jié)果可以看出，應(yīng)急車(chē)道處當(dāng)量回彈模量和回彈彎沉變異系數(shù)均大于行車(chē)道處結(jié)果變異系數(shù)，表明應(yīng)急車(chē)道處碎石化后路面均勻性要比行車(chē)道處差，這可能與兩處共振碎石機(jī)的振動(dòng)頻率不同有關(guān)，在后期應(yīng)用中應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)水泥混凝土板的固有頻率計(jì)算。

4.2經(jīng)濟(jì)效益分析

本文依托工程主線舊水泥混凝土路面大修改造設(shè)計(jì)采用了兩種改造方案：方案一為“連續(xù)配筋混凝土+瀝青面層”，方案二為“舊水泥混凝土路面共振碎石化+瀝青路面”。本項(xiàng)目4.34km的舊水泥路面采用了方案二共振碎石化施工技術(shù)，舊水泥路面共振碎石化面積為89636m2，工程造價(jià)相比直接加鋪連續(xù)配筋復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)每平方可節(jié)約108.38元，建設(shè)成本降幅達(dá)31%，合計(jì)節(jié)約971.48萬(wàn)元，同時(shí)節(jié)約原材料碎石約3.36萬(wàn)噸，減少了水土流失。

5、結(jié)論

本研究依托工程實(shí)踐，為今后修正共振碎石化技術(shù)施工參數(shù)提供依據(jù)，本文對(duì)舊水泥混凝土共振碎石化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，主要得到以下結(jié)論：

（1）共振碎石化技術(shù)應(yīng)在施工準(zhǔn)備階段重點(diǎn)調(diào)查工程附近構(gòu)造物，監(jiān)控施工過(guò)程，保證相關(guān)構(gòu)造物安全;對(duì)于施工參數(shù)應(yīng)通過(guò)試振確定，保障施工質(zhì)量;碎石化后應(yīng)注意雨水防治，注重排水系統(tǒng)設(shè)置;

（2）工程實(shí)踐表明，共振碎石化技術(shù)適用于高速公路水泥混凝土路面的碎石化處理，且碎石化后碎石層粒料均勻性較好，可有效預(yù)防加鋪瀝青層后反射裂縫的產(chǎn)生;

（3）采用共振碎石化技術(shù)可有效降低施工成本，節(jié)省成本約31%，并能充分利用廢舊路面材料，節(jié)約資源開(kāi)采，具有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]元中華.碎石化技術(shù)在水泥混凝土路而養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2017;

[2]林志陽(yáng).基于共振碎石化技術(shù)的“白加黑”工程施工技術(shù)研究[J].福建交通科技，2019（05）：6-9;

[3]姜獻(xiàn)東.舊水泥路而共振碎石化技術(shù)的應(yīng)用[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2017，34（08）：98-101;

[4]簡(jiǎn)斌，古有軍.共振碎石化技術(shù)在水泥路面改造工程中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2012，35（09）：43-44.

[5]譚詩(shī)樵.共振碎石化技術(shù)在公路水泥混凝土路而再生利用中的應(yīng)用[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2018，14（01）：163-165;

[6]佘滿(mǎn)漢，鄧星鶴.濕熱地區(qū)重載交通條件下舊水泥混凝土路面加鋪瀝青路面的技術(shù)研究[J].湖南交通科技，2019，45（01）：16-19+103;

[7]李劍.分析舊水泥混凝土路面共振碎石化及瀝青加鋪技術(shù)[J].智能城市，2019，5（19）：159-160;

[8]周祖蘭.碎石化技術(shù)在舊水泥混凝土路而改造施工中的應(yīng)用[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2018，35（09）：105-108;

[9]曾益玲.共振碎石化技術(shù)在水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用[J].門(mén)窗，2019（04）：146-148.

[10]曹征磊.共振碎石化技術(shù)在舊水泥路而改造施工中的應(yīng)用[J].交通世界，2019（14）：28-29;