道路改造項目中的共振碎石化技術(shù)應(yīng)用及其監(jiān)理管控要點

陳李峰，卓高當（杭州信達投資咨詢估價監(jiān)理有限公司， 浙江 杭州 310007）

1 項目概況

某道路提升改造工程（以下簡稱“本工程”）本次實施長度為1 017 m，標準橫斷面寬30 m，車行道寬12 m，雙向2車道，屬于城市次干道等級。因道路建成投入使用已經(jīng)超過20年，為改善周邊地塊居民出行舒適度，提高道路通行效率，經(jīng)相關(guān)主管部門同意，對本道路實施提升改造。本次提升改造為“白改黑”，采用對現(xiàn)狀混凝土路面進行碎石化處理后整體加鋪瀝青混凝土面層的施工技術(shù)。道路共振碎石化前已經(jīng)委托專業(yè)單位對路面現(xiàn)狀進行板塊檢測，道路絕大部分水泥路板塊結(jié)構(gòu)基本完整，路面存在小裂縫，對存在斷板、沉陷嚴重及排水不暢通的路基軟弱路段，采用C25混凝土換填方式處理。

2 共振碎石化施工技術(shù)工藝流程

水泥路面共振碎石化是對舊水泥混凝土路面大修或改造的重要手段之一。其原理是通過專用設(shè)備將水泥混凝土路面的板塊一次性破碎為碎塊柔性結(jié)構(gòu)。其破碎后顆粒粒徑小，一般為25 mm～150 mm，力學(xué)模式更趨向于級配碎石。碎石化技術(shù)根據(jù)破碎原理和施工機械的不同，又分為多錘頭碎石化和共振碎石化法兩類。其中，共振碎石化在DB33/T 2191—2019《公路水泥路面共振碎石化及瀝青路面加鋪設(shè)計和施工技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱“《規(guī)范》”）中有相應(yīng)規(guī)定：使用專用共振碎石化設(shè)備，在水泥混凝土板塊共振頻率或接近其共振頻率的條件下，運用足夠的破碎動能將混凝土板破碎并達到共振破碎狀態(tài)。

本工程共振碎石化施工采用共振式混凝土破碎機（型號CB-900），其基本工作原理為：利用振動梁帶動工作錘頭振動，錘頭與路面接觸。錘頭的振動頻率約44 Hz，振幅為20 mm；通過調(diào)節(jié)錘頭的振動頻率，使其接近水泥板塊的固有頻率，激發(fā)其共振，即可輕而易舉地將水泥混凝土板塊擊碎。共振破碎力發(fā)生在整個水泥板塊厚度范圍內(nèi)，能使板塊較均勻地分裂，通過微調(diào)振動頻率改變振動的力度，可使破碎后的碎塊尺寸達到2.5 cm～15.2 cm的較理想尺寸，通過調(diào)節(jié)振動頻率和振幅，可控制破碎的深度。

本工程共振碎石化施工主要工藝流程為：破碎試驗路段→試驗效果檢查→確定破碎工藝控制→共振碎石化破碎→碎石化后鋼輪振動壓路機來回碾壓3遍以上→撒布乳化瀝青透層油→加鋪瀝青面層（按設(shè)計圖紙要求進行）。

3 現(xiàn)場監(jiān)理管控要點

3.1 共振碎石化施工監(jiān)理要點

（1）督促施工方做好試運轉(zhuǎn)工作。正式作業(yè)前，監(jiān)理部人員應(yīng)督促施工單位檢查機械傳動、安全裝置等，確認設(shè)備運行正常后開始進行試運轉(zhuǎn)，共振碎石化效果滿足設(shè)計要求后方可開始全面共振碎石化作業(yè)。

（2）通過試驗運轉(zhuǎn)來確定合適的共振頻率與幅度。共振碎石使用梁式共振設(shè)備對水泥路面進行調(diào)諧共振破碎。只有通過共振梁調(diào)頻調(diào)幅，才能使得激振力與水泥板固有頻率實現(xiàn)耦合作用，達到裂而不碎的共振效果。

（3）注意周邊環(huán)境保護工作。在共振碎石化作業(yè)中，根據(jù)前期物探及管線調(diào)查成果（通過原有技術(shù)資料調(diào)研、現(xiàn)場踏勘，以及物探、坑探等手段，查明紅線范圍內(nèi)的地上、地下管線的樁號、分布范圍、埋深等信息，了解管線的性質(zhì)、技術(shù)狀態(tài)及使用年限等信息），在路面上有管道或者地下構(gòu)筑物的地方，使用紅漆做出明顯的標識、標線；對于共振碎石化施工路段內(nèi)的構(gòu)筑物、管線及標定的沿線敏感建筑物（一般應(yīng)避開該區(qū)域或路段），在施工期間監(jiān)理人員應(yīng)督促施工單位派專人進行實時觀察，一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)開裂等異?，F(xiàn)象應(yīng)立即停止施工并做好記錄，經(jīng)調(diào)查分析原因并采取相應(yīng)的保護措施后方可再進行施工。

（4）落實旁站工作。督促施工單位按合理的施工順序?qū)嵤┳鳂I(yè)。一般由外側(cè)車道邊緣開始向內(nèi)進行破碎，若相鄰車道沿縱縫進行了切割，亦可由中間向兩邊破碎；每一遍錘頭破碎寬度約0.2 m～0.3 m，在破碎一遍后緊接著破碎第二遍時，第二遍破碎區(qū)域間隔應(yīng)控制在半個錘頭寬度以內(nèi)，嚴格控制隔行破碎現(xiàn)象；共振碎石化一個車道的過程中，實際破碎寬度應(yīng)超出一個車道，與相鄰車道搭接部分寬度至少15 cm。

3.2 碾壓作業(yè)施工監(jiān)理要點

共振碎石化完成后，直線和平曲線段應(yīng)由兩側(cè)路肩開始向路中心碾壓。碾壓時監(jiān)理管控的要點如下。

（1）控制碾壓寬度。采用振動壓路機（不小于15 t）碾壓時相鄰碾壓帶應(yīng)重疊100 m～200 mm，折回時應(yīng)先停止振動；采用輪胎壓路機碾壓時相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3～1/2的碾壓輪寬度。

（2）控制碾壓遍數(shù)不得少于5遍?！?遍”是指在破碎層上碾壓一個來回，碾壓速度不允許超過5 km/h。為提高碾壓效果，可在第1遍和第3遍碾壓之前灑水。在實際施工條件允許的情況下，應(yīng)盡可能提高碾壓遍數(shù)。對路面邊緣、加寬及港灣式停車帶等大型壓路機難于碾壓的部位，宜采用自重1 t～2 t的小型振動壓路機或振動夯板作補充碾壓，碾壓遍數(shù)一般等同于上述主車道碾壓遍數(shù)。

3.3 共振碎石化后檢查驗收要點

根據(jù)《規(guī)范》要求，共振碎石化后，監(jiān)理應(yīng)組織施工管理人員通過現(xiàn)場隨機取芯檢查（芯樣直徑一般為150 mm），對“粒徑大小”“是否咬合”“是否斜向裂縫”等指標共同進行檢查驗收。

（1）為了驗證老舊水泥板塊共振碎石化后是否達到“碎塊結(jié)合呈現(xiàn)碎塊咬合、裂而不散”的狀態(tài)，應(yīng)采用專用取芯設(shè)備隨機在共振碎石化路面進行取芯。取芯比例為：每千米及每個車道，設(shè)一處取芯點；一個施工段不少于一處。對鉆孔取芯芯樣以及孔壁觀察發(fā)現(xiàn)：上部8 cm左右厚的混凝土呈破碎顆粒狀；下部板塊呈明顯的45°～60°斜向裂縫，但不松散（能取出整體芯樣塊）。經(jīng)設(shè)計單位專業(yè)人員查看后確認達到共振碎石化預(yù)期的效果。

（2）較大粒徑碎塊的處理。在項目實施過程中，位于原道路板塊路中縱縫位置出現(xiàn)多處粒徑大于100 mm的混凝土碎塊，根據(jù)《規(guī)范》第7.4.1條“對于碎石層表層局部存在的大于10 cm的碎塊，應(yīng)清除并采用級配碎石回填”的要求，監(jiān)理人員在旁站過程中及時記錄并通知施工作業(yè)人員予以人工清理；后續(xù)在瀝青施工前攤鋪級配碎石并予以碾壓。

4 工程造價對比分析

結(jié)合城市道路常規(guī)結(jié)構(gòu)層設(shè)計參數(shù)，參照本工程類似子項投標價及項目周邊其他市政工程水泥穩(wěn)定碎石層單價進行分析：若考慮挖除（外運）原有混凝土板塊后再重建厚度為23 cm的C25混凝土板塊，則每平方米造價約為50.74（投標價）＋115.18（投標價）＝165.82元；若考慮挖除（外運）原有混凝土板塊后再重建厚度為30 cm的5%水泥穩(wěn)定碎石層，則每平方米造價約為50.74（投標價）＋95（詢價）＝145.74元。

本工程施工單位共振碎石化投標價為39元/m2。按照道路施工面積9 500 m2計算，直接費節(jié)約額在100萬元～120萬元之間。

5 工期對比分析

經(jīng)現(xiàn)場實際測算，共振式混凝土破碎機（型號CB-900）每天能共振碎石化約2 000 m2混凝土板塊，瀝青施工可同步跟上。新建混凝土板塊或者鋪設(shè)水泥穩(wěn)定碎石層2 000 m2約需要2 d～3 d，后期需要封閉交通養(yǎng)護期7 d（水穩(wěn)養(yǎng)護）～20 d（混凝土板塊養(yǎng)護）方可攤鋪瀝青?？梢?，共振碎石化技術(shù)在城區(qū)道路改造中的工期以及施工便利優(yōu)勢顯而易見。同時，共振碎石化后能夠大大降低施工作業(yè)現(xiàn)場的機械和土工作業(yè)時間，減少對道路周邊小區(qū)的交通及建筑噪聲干擾等，幾乎杜絕建筑垃圾外運填埋的工作；同時也能降低施工場周邊環(huán)境PM2.5數(shù)值以及大量工程車輛通行帶來的交通壓力。

6 結(jié) 語

監(jiān)理人員在施工監(jiān)理過程中落實了前期原狀路面混凝土板塊完好程度、地下管線、構(gòu)筑物的物探及調(diào)查工作，在施工過程中合理控制共振碎石化的振幅和頻率，加強對碾壓過程的管控，驗收時檢查碎化粒徑并對大粒徑顆粒及時清理，采用級配碎石填充等一系列管控措施，較好地完成了施工監(jiān)理工作。目前該段路面已經(jīng)完成了粗粒式瀝青的澆筑工作，通過對瀝青路面的彎沉檢測，完全符合設(shè)計要求，達到了預(yù)期的改造提升效果。

實踐證明，采用共振碎石化技術(shù)及加鋪瀝青路面層實現(xiàn)老舊路面的重生和再利用是完全可行的，既能顯著降低舊水泥路面改造升級工程造價，又能夠達到環(huán)保再利用的效果。