基于共振碎石化技术的旧水泥路面改造技术分析.pdf

总654期2023年第24期（8月 下）0 引言随着道路使用年限的增加，早期的水泥路面大多已反复产生病害，有些道路已经经过多次改建或改造，早期常规的改造技术就是对现状破坏水泥路面进行挖除废弃，然后新建路面结构处理。此方法会产生大量的老路废弃旧料，一方面产生了大量的废弃物，另一方面污染了环境。因此，旧水泥路面现场碎石化技术以能够实现节能减排的特点被广泛应用1-2。旧水泥路面碎石化处治技术发展于20世纪后期的美国，碎石化技术就是将现状损坏的水泥板进行现场破碎，转化为粒径不同的碎石状材料，作为路面改造后的柔性基层使用，为路面改造建设提供了良好的技术支撑3。目前，根据施工机械特点不同，碎石化技术主要分为共振碎石化技术和多锤头碎石化技术两类4-5。多锤头碎石化技术利用多个锤头进行现场破碎，锤头振动特点为高幅低频率，其碎石后的粒径较小，容易产生石粉，作为柔性基层使用后面层不易产生裂缝，但是当水泥板较薄时，极易对原有路面下部的基层产生破坏，锤头的振幅和振动频率不易控制。共振碎石化技术锤头振动特点为低幅高频，其碎石后的粒径一般为320 cm，粒径较大，不易对原有路面下部结构产生一定破坏，能够提高改造后路面结构的承载能力。基于上述分析，依托实体工程，基于共振碎石化技术对旧水泥路面进行改造，提出了振动频率和振动幅度等施工参数，可为同类工程提供参考。1 工程概况项目起点位于中山市三乡镇古鹤村新国道G105与Y003交叉口，起点桩号为K15+762，路线沿Y003乡道向前至本项目终点，终点桩号为 K19+700，路线全长3.9 km。现状道路为双向两车道水泥混凝土路面，设计速度60 km/h，行车道宽度为9.0 m，硬路肩宽度为3.0 m，土路肩宽度为 1.5 m，路基宽度为 18 m，如图 1 所示。现状为水泥路面，路面结构厚度为：22 cm 水泥混凝土（面层）+12 cm 水泥稳定碎石（基层）。单位：cm图1 原有道路路基宽度原有道路于 2008 年建成通车，该道路年久失修，行驶大量的超载重载车辆，老路在反复荷载的作用下产生严重病害，主要病害为裂缝、沉陷、板底脱空、错台等。经过现场分析，决定对原有道路进行碎石化处理，由于碎石化后，基层强度较为薄弱，可作为柔性基层使用，需要上面加铺一层结构层补强才可满足道路的承载力要求，然后再铺筑面层改造。具体改造后的路面结构自上而下为：4 cm厚细粒式改性沥青混凝土（AC-13C）+6 cm 厚 中 粒 式 沥 青 混 凝 土（AC-20C）+8 cm 厚粗粒式沥青混凝土（AC-25C）+15 cm厚水泥稳定碎石补强层+碎石化柔性基层+老路基层结构。收稿日期：2022-12-22作者简介：梁东方（1991），男，广西桂平人，工程师，从事路桥施工管理方面工作。基于共振碎石化技术的旧水泥路面改造技术分析梁东方（中山市交通项目建设有限公司，广东 中山 528400）摘要：基于共振碎石化技术对旧水泥路面进行改造的理论和施工参数进行了详细介绍，提出了共振锤头的振动频率以及锤头高度等施工参数。以实体工程为依托，对旧水泥路面利用共振碎石化技术进行改造处理，通过改造后路面的平整度和现场弯沉检测结果表明，平整度和弯沉结果满足规定要求，共振碎石化改造技术效果良好，可为同类工程提供参考。关键词：共振碎石化；水泥路面；施工工艺；改造技术中图分类号：U416文献标识码：B50交通世界TRANSPOWORLD2 共振碎石化技术施工参数及施工流程共振碎石化技术是通过共振原理，使旧水泥板与破碎机械产生共振，将旧水泥混凝土板碎裂为上层相互嵌挤、下层相互嵌锁水泥混凝土碎石粒料层，破碎后的碎石形状相邻互补、粒径较小，形成相互嵌挤的稳定结构，解决了原水泥板在接缝处的水平及竖向位移，消除了原有板块接缝向上反射的动力。该层的强度和刚度高于级配碎石，同时对旧路地基的影响也较小，是目前能够有效解决加铺路面反射裂缝问题的技术6。2.1 施工参数确定共振破碎应采用高频低幅共振设备，共振频率应能够达到40 Hz以上，以保证能够适应各种旧水泥面板的频率，使之达到应有的破碎效果，并保证坚硬水泥面板的破碎。共振设备应具有独立的吸尘除尘系统，以避免扬尘污染环境，满足城市道路的环保要求。碎石层的碾压可选择单钢轮振动压路机或轮胎压路机，压路机不宜小于18 t。同时协调好水车，及时做好洒水降尘、碾压、养生等后续工作。基于上述分析，本次施工采用CR-S900边置式共振破碎机，施工时采用的施工参数如表1所示。表1 共振碎石化破碎机的施工参数频率/Hz4246振幅/mm1020锤头横向净距/cm1530施工速度/（km/h）6.5施工前应在现场对构造物作出明确标记，避免影响道路现状结构物，影响其使用功能，施工过程中进行实时监控。共振碎石化施工的竖直向安全距离和水平向安全距离要求见表2和表3。表2 共振破碎机施工竖直向安全距离构造物（或管线）埋深（距路表）0.8 m0.50.8 m0.5 m共振碎石化施工可行性可用慎用不可用表3 共振破碎机施工水平向安全距离周边建筑物水平距离（距路肩）5 m15 m1 m共振碎石化施工可行性可用慎用不可用共振碎石时根据构造物的实际情况和标记出的安全施工距离，采取减小激振力、降低频率、提高锤头、加快行进速度等方法对不同的构造物进行处理。遇到确实不能振的构造物（例如路面检查井），采取迂回跳过的方式避开。为此留下的施工缝，在铺筑面层之前增设防止反射裂缝的措施。2.2 施工流程共振碎石化技术施工主要包括施工前的准备工作，破碎施工以及破碎层碾压等内容，最后开放交通。施工前准备主要是对道路现场进行实地调查，从各方面考虑能够影响施工的因素，以及采用从试验段验证后的施工参数；破碎施工采用共振碎石化技术，选用合适的振动频率和振动幅度，在既不影响老路基层的前提下，又能对现状水泥板进行碎石化处理。破碎层碾压按初压、复压、终压三个阶段进行。直线和不设超高的平曲线段，由两侧路肩开始向路中心碾压；设超高的平曲线段，由内侧路肩向外侧路肩进行碾压，对路面边缘、加宽及港湾式停车带等大型压路机难于碾压的部位，宜采用自重12 t的小型振动压路机或振动夯板进行补充碾压。沥青加铺层完成后，对现场道路进行检测，检测合格后方可开放交通，详细的施工流程如图2所示。图2 共振碎石化技术施工流程图3 共振碎石化施工技术的注意事项共振碎石化施工应严格按照相关规定施工，不可随意省略施工工序，以免影响施工效果，施工过程中的注意事项如下：1）碎石化施工顺序一般由外侧车道边缘开始破碎，也可从相邻水泥板块之间的纵缝边缘处开始破碎。破碎时宜从路拱的低处向高处依次进行破碎，宜从混凝土路面的低处向高处破碎，以便渗透进的水分排出。2）每一条锤头破碎宽度约 0.2 m，破碎一条车道（3.53.75 m）宜控制在1518条。相邻两条破碎区域间隔应控制在一个锤头宽度以内，严格控制隔行破碎。3）共振碎石化一块水泥面板，实际破碎宽度应超出这块面板，与相邻板块搭接部分的破碎宽度不应少51总654期2023年第24期（8月 下）于0.1 m，以消除原有接缝。4）对于连续配筋混凝土或基层为素水泥混凝土等水泥面板强度过高或板块过厚的路段，应适当增大振动频率、增加激振力、降低行进速度等施工参数，或在破碎前采用打裂等其他手段对旧水泥混凝土面板进行预裂处理。5）对于排水不畅且含水率过大的软弱路基路段，宜采取降低激振力、加快行进速度、减小振幅，隔行破碎等措施进行处理，以最大程度保留水泥面板的剩余强度，确保承载力。6）对于碎石化施工路段内的构造物及标定的敏感建筑物，在施工期间应安排专人实时观测，发现开裂和位移等异常现象时，应立即停止施工，在查明原因并采取相应的保护措施后方可继续施工。7）共振碎石必须使用同一设备对水泥路面整幅进行全宽、全断面、全方位、全深度的共振破碎，不得留边、留死角。不得依靠非共振设备进行辅助破碎。确保不形成由于施工方式不同造成的施工缝，避免日后产生反射裂缝。4 改造效果分析本次施工选用18 t钢轮压路机对破碎后路面进行碾压。初压遍数为1遍，复压遍数为3遍，终压遍数为2遍，碾压速度保持在2.53 km/h。振动压路机碾压时相邻碾压带重叠宽度为100200 mm，折回时应先停止振动；轮胎压路机碾压时相邻碾压带应重叠1/31/2的碾压轮宽度。针对碎石层碾压后进行平整度和弯沉检测，平整度按规定要求200 m/处，平整度要求不大于20 mm；弯沉检测采用落锤式弯沉检测方式，每公里检测不少于40个检测点，代表弯沉值不大于容许弯沉值，代表弯沉值计算如式（1）所示。Lr=l+Za S（1）式（1）中：Lr为弯沉代表值；l为实测弯沉平均值；S为实测弯沉值标准差；Za为保证系数（取值1.645）。平整度各测点取10个部位，取平均值为该点的测量值。由于现场数据较多，选取其中 K16+100K17+100段实测数据整理结果如表4表6。通过现场检测结果显示，平整度检测结果均小于20 mm；弯沉值小于容许弯沉值，满足规定要求，说明共振碎石化技术应用于旧水泥路面改造中的效果良好。5 结束语共振碎石化技术改造旧水泥路面，在不破坏老路基层的前提下，能够有效减少反射裂缝，为道路改造应用提供了良好的技术支持。在实际水泥路面改造工程中，应结合现场实际情况，依据老路的道路等级、老路的结构层、水泥板的厚度、老路基层的材料、加铺层厚度等内容，因地制宜，选用合适的破碎方式，然后确定合理的施工参数，以便更好地利用碎石化施工技术提高道路的施工质量。参考文献：1 阳干平.水泥路面碎石化技术在公路改造中的应用研究J.西部交通科技，2022（6）：100-102.2 朱晔.共振碎石化技术在路面改造中的应用J.交通世界，2022（30）：117-1193 关维溢，吕瑞东，杨峻峰.旧水泥混凝土路面共振碎石化及沥青加铺技术应用J.广东公路交通，2022，48（4）：1-6.4 孙梁.路面改造工程中共振碎石化技术的应用J.交通世界，2022（23）：81-83.5 胡伟锋，李国梁，张蕾，等.旧水泥路面共振碎石化处理改造沥青路面施工技术探究J.中国公路，2022（11）：172-175.6 钟榕.共振碎石化技术在路面改造工程中的应用J.交通世界，2021（30）：122-123.表4 左幅平整度允许偏差：20测点桩号K16+200K16+400K16+600K16+800K17+000检测数据/mm11091516112131688133811169114121418111257101099616171381379147166起止桩号：K16+100K17+100左幅816816789916911121011158108平均值1113121110不合格数00000最大值1617181613合格率（%）100100100100100表5 右幅平整度允许偏差：20测点桩号K16+200K16+400K16+600K16+800K17+000检测数据/mm11471915172118119153913141284191181413578713166109119157619141014起止桩号：K23+430K23+630右幅812115121691412411121013871012平均值1210121114不合格数00000最大值1819191517合格率（%）100100100100100表6 碎石化试验段回弹弯沉检测容许弯沉值（0.01mm）：65.6总测点数n（点）标准差S405.2平均值L（0.01 mm）代表弯沉Lr（0.01 mm）5159.552