混凝土破损路面共振碎石化再生利用技术研究.pdf

江西建材工程技术与应用3432023年6 月混凝土破损路面共振碎石化再生利用技术研究张建明1，环志勇2，江 林31.南通苏恒市政园林有限公司，江苏 南通 226500；2.中如建工集团有限公司，江苏 南通 226500；3.南通职业大学，江苏 南通 226007摘 要：共振碎石化再生利用技术是凭借共振破碎机的共振装置产生低幅高频振动能量，通过破碎锤头传递到水泥混凝土板块内，将旧水泥混凝土板块共振破碎。路面破碎碾压成型后，破碎层相互啮合嵌挤，新的结构层可看作两层，上层为碎石层，下层为板体性较好但有较多裂缝的破裂层。破碎层颗粒具有一定的颗粒级配，更稳定、承载力更高、可更好地消除由于路面病害引起的反射裂缝，可直接作为新铺沥青混凝土路面的基层或者底基层使用。关键词：路面；共振破碎；共振碎石化中图分类号：TU99 文献标识码：B 文章编号：1006-2890（2023）06-0343-03Construction Technology of Compaction Grouting Reinforcement for Damaged Old Road Concrete BaseZhang Jianming1,Huan Zhiyong2,Jiang Lin31.Nantong Suheng Municipal Landscape Co.Ltd.,Nantong,Jiangsu 226500;2.Zhongru Construction Group Co.Ltd.,Nantong,Jiangsu 226500;3.Nantong Vocational University,Nantong,Jiangsu 226007Abstract:Resonance fragmentation recycling technology is to use the resonance device of the vibration crusher to generate low amplitude and high frequency vibration energy,which is transmitted to the cement concrete plate through the crushing hammer,and the old cement concrete plate is broken by resonance.The new structural layer can be regarded as two layers,the upper layer is gravel layer,and the lower layer is the broken layer with good slab property but more cracks.The broken layer particles have a certain particle grading,more stable,higher bearing capacity,can better eliminate the reflection cracks caused by road diseases,and can be directly used as the base or bottom base of the new asphalt concrete pavement.Key words:Road resonance crushing；Resonance crushing；Petrification0 引言目前，早期所建的大量水泥砼道路，经历长时间运营后，已出现不同程度病害，且维修费用高、行车颠簸感较强、噪音大1-2。综合改善交通以及实现交通舒适性、绿色环保等需求，水泥砼路面如何有效改造成沥青路面，成为我国道路建设的重点3。针对该问题，采用道路非开挖快速抢修加固技术效果显著。该技术有效克服了重锤冲击式破碎法的不足。破碎后的碎石尺寸适宜、均匀。由于共振破碎力发生在整个水泥板块厚度范围内，能使板块均匀分裂，通过微调振动频率，以及改变振动的力度，可使破碎后的碎块达到2.515.2 cm的较理想尺寸，使得该项技术在路面养护维修中有广阔的应用前景，具备一定的推广价值。1 工艺原理及技术指标1.1 工艺原理混凝土路面共振破碎技术4-6是利用振动梁带动工作锤头振动，锤头的振动频率约44 Hz左右，振幅为20 mm，通过调节锤头的振动频率，使其接近水泥面板的固有频率，激发其共振，即可将水泥混凝土面板击碎，见图1。共振碎石化再生利用技术是借助专门的共振破碎机产生的低幅高频振动将旧水泥混凝土板块共振破碎。路面破碎后，相互啮合嵌挤，可看作两层，上层为碎石层，下层为板体性较好但有较多裂缝的破裂层。1.2 专业技术指标破碎面在3060，破碎材料自上而下、由小到大，破碎粒径范围2.515.2 cm，粒径集中在2.57.6 cm；粒径大于20.3 cm的含量小于2%。弯沉检测：板块弯沉值平均值在1520（0.01 mm），基本满足碎石化施工要求7。作者简介：张建明（1977-），男，江苏如皋人，本科，高级工程师，主要研究方向为市政道桥绿色施工。江西建材工程技术与应用3442023年6 月图1 共振碎石化后碎裂示意图2 施工工艺与操作要点2.1 施工准备结合天气情况安排施工，确保碎石化和沥青面层避免雨天作业。施工前，做好防雨设施，保证碎石化及碎石化后摊铺沥青面层前的路面不受雨水浸泡。在破碎前，用洒水车在需要破碎的车道上洒水以控制施工扬尘现象，洒水时间与破碎时间宜控制在0.5 h内。对于周围的构造物及建筑物，碎石化施工期间应安排人员进行实时观察，发现开裂现象应立即停止施工，并向监理单位、业主报告，调查分析原因后，采取相应措施保护构造物或建筑物。共振破碎化施工作业面距建筑物或构筑物的最小距离见表1 所示。表1共振破碎化施工作业面距建筑物或构筑物的最小距离m类型桥梁和涵洞挡土墙地下管线和构筑物建筑物最小距离1.51.01.05.02.2 试振并优选共振碎石化频率等工艺参数（1）不同施工段大面积施工期间，应当分别选择具有代表性、长度不小于50 mm的旧混凝土路面作为试振区，并确定与旧路状况相匹配的共振破碎机振动频率、振幅、锤迹横向净距、行进速度等施工工艺参数。（2）如缺乏施工经验数据时，可参考表2 确定共振碎石设备初始试验工艺参数。表2 共振碎石设备初始试验工艺参数参数振动频率/Hz振幅/mm锤迹横向净距/mm行进速度/（kmh-1）参考初始值4420501.62.7（3）根据 JTGTF 312014公路水泥混凝土路面再生利用技术细则要求，对试振区应采用不同的共振碎石化施工工艺参数。现场可明显区分破碎效果，采用44 Hz和45 Hz分段进行共振碎石化试振，并观察碎石化效果，碎石化后若路表呈现出均匀的鳞片状，则效果较好；试坑距路肩距离应为22.5 m，试坑直径不小于1 m，试振长度50100 m。试振后，邀请业主、设计、检测、施工、监理等各方共同讨论，择优选择共振碎石化频率。共振破碎机的主要技术参数要求见表3 所示。表3 共振破碎机主要技术参数要求振动频率/Hz振幅/mm有效破碎深度/mm444512.5204002.3 共振碎石化作业利用振动梁带动工作锤头振动，锤头的振动频率约44 Hz左右，振幅为20 mm。通过调节锤头的振动频率，使其接近水泥面板的固有频率，激发其共振，进而将水泥混凝土面板击碎。（1）先共振碎石化第二车道(中间车道)，再碎石化一、三车道；（2）共振碎石化车道依次由第三车道、第二车道、第一车道(由中向边)开展；（3）由边向中共振碎石化效果较好，或从纵向板缝处开始共振碎石化（便于应力横向依次释放）。共振碎石化前的理论粒径为：大部分在15.2 cm以内；粒径大于20.3 cm含量不超过2%；粒径集中在2.57.6 cm；粉尘含量小于7%。共振碎石化后的实际粒径为：经过工程路段小范围试验，破碎后的碎石尺寸理想、均匀，破碎粒径范围为 2.515.2 cm，大部分集中在2.87.1 cm，粉尘含量保持在5.6%左右。工程实践表明，碎石尺寸在 820 cm时，施工效果较为理想。若超过20 cm，容易造成应力集中，引起反射裂缝的概率急剧增大；尺寸过小，则会使路面的承载力过渡减小。通过目测、挖槽检查，得出结论：上层粒径较小(接近级配碎石)，下层粒径较大并形成有规律的裂纹(裂而不碎，相互嵌挤紧密)。2.4 挖样坑深度的量取经共振碎石化后，现场采取“挖样坑”进行碎石化深度的量取，以便控制共振头上方的配重，同时调整振幅以达到理想的共振碎石化效果。2.5 共振碎石化后清理现场安排专人清理原混凝土板缝间的橡胶条，严禁钢筋外露，存在沥青接缝料、补块，以及碎石化表面出现凹陷深度超过2 cm等现象。原板缝位置及碎石化后不平整部位需采取人工填补找平，确保碾压后的平整性、均一性。2.6 碾压（1）碾压前，通过洒水使碎石化后的级配碎石颗粒表面形成水膜层。在碾压过程中颗粒表面水膜层起到润滑作用，有利于颗粒的嵌挤运动，碾压后密实度得到提高；（2）采用振动压路机，吨位不小于10 t；现场采用XS182J单钢轮振动压路机8，速度控制在1.83 m/s以内，现场的实际平均速度约为1.65 m/s；（3）碾压顺序：由低往高、由边向中、先静后振、先慢后快、高频低幅、轮迹重叠；（4）碾压遍数：初步按最少三个来回控制，不宜超过五遍。2.7 特殊情况处理（1）如遇局部软弹地段，采取注浆或换填 C20 混凝土等措施；（2）碾压遍数，碎石化层碾压不宜超过5 遍，根据破碎程度控制在24 遍；（3）碎石化层碾压后，严禁钢筋外露，不允许有沥青接缝料、补块等存在；（4）摊铺沥青前不允许碎石化表面凹陷深度超过2 m；江西建材工程技术与应用3452023年6 月（5）共振频率由44 Hz调整为45 Hz。3 工程应用实例杨集镇潮河春晓新型社区改造村庄河道整治工程3 200 m、乡村道路含边坡改造22 000 m2，另有公厕2座、绿化广场、景观灯配套设施。路面改造施工采用混凝土路面共振破碎技术，技术先进、安全可靠，大幅缩短了工期，并呈现较高的综合效益。碾压后在试验段采用贝克曼梁进行弯沉检测，结果如下：测定点数36 点；平均弯沉值22（0.01 mm）；标准差13（0.01mm）；代表弯沉值47（0.01 mm）。通过共振碎石化再压实，原混凝土板的应力得到释放，压实后的碎石层为非刚性基层。4 结语（1）破碎后的板块分裂较均匀，达到较理想尺寸，形成上部较小、下部较大的粒度结构，小粒度更好地消除反射裂缝，较大粒度提高路基承载能力。破碎后的碎石纹路规则排列，碎石块之间相互嵌合，压实后相互啮合更紧。（2）共振式破碎机破碎深度可达660 mm，可控制破碎深度，不冲击路基，以保证路基下的管线设施完好无损，保持了原有路基的平整度和均匀的密实度；共振式破碎机振动波衰减较快，传递范围小，一般不影响施工点附近23 m外的构件。（3）共振破碎的振幅较小，锤头与路面共振破碎所产生的噪音不及机器发动机的噪音；每台共振破碎机每天生产能力可达2 000 m2，施工效率高。参考文献 1 田小春.农村公路畅通工程水泥砼路面裂缝的形成和规避J.居业，2019（2）：134-135.2 胡斌.农村道路畅通工程水泥砼路面裂缝的形成及规避措施研究J.工程技术研究，2019，4（9）：80，82.3 张清新.水泥砼路面改建为沥青路面结构的方案探讨J.科协论坛（下半月），2012（2）：9-10.4 杨峻峰.旧水泥混凝土路面共振碎石化施工技术研究J.工程技术研究，2022，7（19）：19-21.5 陈爱莉.共振破碎施工工艺在白改黑路面改造中的应用分析 J.技术与市场，2021，28（6）：107-108.6 骆传军，张小平.试析共振破碎技术在旧水泥混凝土路面改造中应用J.珠江水运，2018（17）：72-73.7 胡伟锋，文良东，张蕾，等.旧路面共振碎石化机理及施工控制技术研究J.城市建筑，2022，19（6）：159-161，165.8 宋楠，张志峰，陈东方.机械式单钢轮振动压路机作业性能研究J.南方农机，2022，53（2）：140-142.得超过15 。（6）为消除质量隐患，现场可多预留一组混凝土试块，根据试块检测结果判断其性能指标。3.2 混凝土雨季施工雨季施工阶段应根据当地气象变化情况选择施工工艺，如避免雨季浇筑混凝土，并在现场布置塑料薄膜等防雨物资。同时，雨季施工中，应随时检测砂石与骨料等关键材料的含水量变化，防止混凝土表面的水泥浆被雨水冲走或混凝土表面起砂。4 结语综上所述，为有效提高土建工程的整体施工水平,保证人们正常有序的生活,施工企业需加强对混凝土施工技术的合理应用,有利于混凝土养生,并提升土建工程的施工效果。同时,有利于缩短土建工程的施工周期,避免造成施工成本浪费,有效提高施工企业的社会和经济效益。参考文献 1 李娜.高层住宅建筑工程混凝土浇筑施工技术分析J.建筑技术开发，2020，47（16）：45-46.2 赵占飞，张勇周.混凝土浇筑施工技术在中高层建筑工程中的运用研究J.工程建设与设计，2022（22）：214-216.3 王光业.高层住宅建筑工程混凝土浇筑施工技术分析J.百科论坛电子杂志，2021（12）：2456.4 阴彦霖.高层住宅地下室筏板大体积混凝土施工技术J.建材与装饰，2021，17（9）：44-45.5 袁干.大体积混凝土浇筑技术在建筑施工中的应用J.中国建筑金属结构，2020（10）：74-75.6 肖进.房屋建筑施工中混凝土浇筑施工技术J.装饰装修天地，2018（20）：305.7 刘乐.住宅小区土建施工中混凝土施工技术分析J.江西建材，2019（9）：128，130.8 申强，王鑫.住宅施工中现浇混凝土内置保温体系施工技术研究J.建筑施工，2022，44（5）：950-952，956.4 结语（1）考虑到工程区地质条件，本文共计设计了三种基础方案，主要按桩径由小至大设计，再通过混凝土用量筛选、成孔效率筛选及承台设计筛选得出大直径桩具有相对更优的适用性，因此，选择方案三作为本次桩基设计方案。（2）通过低应变反射波法和静载试验开展灌注桩施工后的完整性检测和承载力检测，得出两根桩均满足承载力要求，但桩身完整性存在一定不足，尤其16#桩的桩身、桩底明显不足。参考文献 1 刘超.软土地区典型地层预制桩优化分析J.建筑结构，2022，52（S2）：2086-2088.2 林焱，唐波，刘全林.全钢支护体系在滨海吹填区软土基坑的应用分析J.建筑结构，2022，52（S2）：2334-2339.3 徐莉，杨兴健.广东省软土地区大直径灌注桩的设计、施工及检测J.建筑结构，2022，52（S1）：2681-2687.4 李斌，何宝华，李宏波，等.联想后海大厦超高层建筑后注浆灌注桩设计J.建筑结构，2023，53（3）：133-137，151.5 林志豪，陈宏湛，陈仁伟，等.滨海软基后注浆灌注桩承载性状现场试验研究J.地下空间与工程学报，2022，18（S2）：578-586.6 陈祥旭.低应变法在 CFG 桩基完整性检测中的应用效果J.江西建材，2022（12）：69-70.（上接第342页）（上接第340页）