旧混凝土路面碎石化处理技术.pdf

2 0 1 2 年 3 月第 3 期 城 市道桥与 防洪 道路交通 4 3 旧混凝土路面碎石化处理技术 张 宗明 李念广 张学旺 ( 1 聊城 三 山公 路 工程 监理有 限公 司 ， 山东 聊城 2 5 2 0 0 0 ； 2 山东 省聊城 市东 昌府公 路管 理局 ，山东 聊城 2 5 2 0 ) 摘要 ： 该 文 介绍 了 旧水 泥混 凝 土路 面 碎石 化 处理 技术 的基本 原 理 、 适 用情 况 、 主要 措施 ， 以及 碎石 化处 理 的技 术存 在 的问 题 。 关键 词 ： 旧混凝 土路 面 ； 碎石 化 ； 处理 中图 分类 号 ： U4 1 8 8 文 献标 识码 ： B 文章 编 号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 0 4 3 0 3 0 前 言 山东 省省 道 $ 3 3 3线宁 阳新泰 交 界至磁 窑段 原路面为水泥混凝土路面， 建成于 1 9 9 3 1 9 9 4年 。 经 过 1 8 a的运行 ，路面 出现 了不 同程 度的破坏 。 经设计论证 ，决定将原路 面碎石化处理后铺 筑沥 青 面层 。旧混凝土路面( 俗称“ 白” 色路面 ) 改建为 沥青路面( 俗称“ 黑 ” 色路面) 是旧混凝土路面改 造 的一种较理想 的方法 。其要解决 的主要 问题是 防止 旧路面板 的温度变形 、翘 曲应力上传 至沥青 路 面而引起沥青路面过早产生反射裂缝 ，缩短沥 青路面的使用寿命 。而碎石化处理技术是先把混 凝 土面板 坡破碎到较理想的尺寸 ，形 成破碎板块 相互嵌挤 的结构层 ，所 以碎石化的主要作用与 目 的就是从 “ 根源 ” 上消除或减少 旧混凝土板 的集 中 应力 与变形 ， 避免消散应力 的集 中 ， 阻止较大应力 与变形的产生 ， 避免上覆沥青层反射裂缝的产生。 1 碎石化工艺与“ 白 +黑” 其他工艺的比较 旧混凝土路面改建成为沥青路面的措施 比较 多 ， 早期 主要针对板底 脱空和断板采 取注浆 ， 对边 角破损采取修补后加铺玻纤格栅，以上方法只是 一 种 “ 消极 ” 的“ 抗 ” 的措施 ， 最后 的实际效 果是延 缓 了反 射裂缝的出现 ， 但并 没有最终解决 “ 反射裂 缝 ” 这一难题 。为 了最终解 决 “ 反射裂缝 ” 这 一难 题 ， 最近 1 0 a国外( 尤其是美国等国家) 尝试使用 冲击压 实 ( 例如蓝派断裂稳固技术 ) 、打裂压稳 、 碎石化等技术 ， 并开发研制了相应的机械设备 ， 最 终 以“ 放” 为 主 ， 达 到释放原 混凝土 面板 的能量 和 避免应力集 中 ，从而彻底 阻断 了旧板变形 和能量 的上传 。 1 1 冲击压 实处理“ 白色” 路面技术 以蓝派断裂稳 固处理 旧混凝土路 面的 “ 五棱 收稿 日期 ： 2 0 1 卜 l 2 0 1 作者简介 ： 张 宗 明( 1 9 7 3 一) ， 男 ， 山东聊城 人 ， 工程 师 ， 从 事公 路 工程 监理 工作 。 形 ” 设备为代 表 ， 其工艺原理是通过牵引机车拖 动 非 圆形压实轮( 以正五边形为主 ) 以一定 的速度行 走 。通过压 实轮的棱角和带肋钢筋达到对混凝土 路 面的高冲击压实机揉搓 ，促使混凝土路面 的断 裂 ， 达到稳 固的 目的。 通过一定的压实遍数钢 凸形 轮使旧混凝土路面先产生横向裂缝 ，并逐渐延伸 产生纵 向裂缝 ，使 旧混凝土板形 成相互嵌挤的路 面结构层 ，但板最终破 裂的尺寸并不 是非 常理想 ( 几何尺寸一般控制在 5 0 7 0 e m为限 ) 。 1 2 打裂压稳处理“ 白色” 路面技术 打裂压稳所采用 的破碎设备为 门式剪刀破碎 机，其门式冲击锤的重量在 5 t 以上 ，宽度约有 2 4 m， 冲击锤提升到一定高度后( 高度一般依据 混凝土路面的厚度而定 )自由下落产生巨大的 冲击力 将 旧混凝 土 路 面横 向打裂 ，再 通 过振 动 压 路机 碾压 使 旧路 面产 生纵 裂并 稳 固 。其 最 终 效 果 是 7 5 的 面 板 不 规 则 开 裂 ，尺 寸 控 制 在 0 4 0 6 m范 围 内 ， 但 整个 面板 的开裂 情况 并不 均匀 。 1 3 碎石化技术处理“ 白色” 路面 目前 国内引进 的美 国多锤头破碎机 ( MHB ) 和 共振式破碎机是最终 改变 旧混凝土路 面结构强度 和模量的一套设备。该设备能使旧混凝土路面结 构层 的下层 3 7 5 c m、 中层 2 2 5 c m、 上层 最大 尺 寸不超过 7 5 c m的碎石结构层 。 该设备 由动力系统和破碎系统组成 ，中间备有 2 排各 3 对 6 5 0 k g 的锤头， 两侧各有一对 8 6 5 k g 的 翼锤 ，每对锤头的高度可以根据 混凝土板得 强度 和厚度调节 。最终以实际效果 为准。 以上几种处理 旧混凝土路 面的设备技术性 能 特点 比较如表 1 所 列 。 2 碎石化处理技术要求 2 1 破碎前处理 在破碎之前应修复软弱基层与底基层 ， 车辙 、 错 台 、 翻浆等缺陷也应进行相应 处理 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 4 道路交通 城市道桥 与防洪 2 0 1 2 年 3 月第 3 期 2 2 路面破碎要求 碎石化要把 7 5 的混凝土路面破碎成表面最大 尺寸不超过 7 5 c m， 中间层不超过 2 2 5 c m， 底部不超 过 3 7 5 c m的颗粒。 若破碎后的块径超过最大尺寸， 可 采用再预裂的方法进行再破碎或清除， 采用密级配的 破碎粒料替换并压实到满足规范要求。在某些特殊的 区域， 破碎难度大， 可能不能达到以上粒径要求 ， 这些 暂时不予处理的路段 ， 可采用预裂并压实的工艺进行 处理。 在任何 隋况下 ， 表面的最大尺寸不应超过 3 0 e m 且大部分裂缝应延伸到混凝土路面的全部深度。 2 3 试验段与试坑 在碎石化规模施工前 ，施工单位应完成试验段， 并应在试验段内开挖 2 个试坑， 施工单位应记录不同 的破碎情况相对应的 M H B的设置，如锤头高度、 频 率和地面速度等。为确保路面被破碎成规定的尺寸， 根据监理工程师指定的位置， 施工单位应开挖 2 个面 积为 0 9 2 9 m 2 的试坑。 试坑不能选择在有横向接缝或 工作缝的位置， 路面破碎深度应在全深度内检测， 试 坑应用密级配碎料回填并压实。 如果破碎的混凝土路 面粒径没有达到要求 ， 那么破碎程序必须进行相应调 整， 并相应增加试验段以保证结构满足要求。最终符 合要求的M H B的设置应记录备查。 破碎的程序应得 到业主 、 监理和施工单位的共同认可， 确定 的程序将 用于试验段之外的路面破碎。 2 4 破碎后的压 实要求 压实 的主要作用是将表 面较长 的颗粒进一步 破碎 ，紧固下层块料以增加结构强度并提供一个 用于沥青 照面 的平滑表面。在潮湿条件下不应进 行压实操作 ， 以避免损坏下 面底基层 。 应 避免过度 压实特别是在稳定性有 问题 的地方 。 2 5 破碎混凝土路面的检验性压 实 检验性压实 ，是指在有 问题 的区域有 意识地 用荷载检验破碎后 的混凝土路面和路基基层 结合 料 的稳定性 。 按监理 的指令 ， 用加 载的双轴卡车进 行 。该过程有利 于确定在破碎或压实过程 中未发 现 的薄弱 区域 ， 但仅在沥青罩面操作之前进行 ， 使 用方法必须避免过度压实对破碎基层 的损坏。 2 6 破碎 混凝土路面的养护 除了指定 的用 于开放 横穿交 通 的区域 外 ， 破 碎后的混凝土路面的任何路段均不得开放交通 ( 包括不必要 的施工 运输 ) ，在横穿交通区域 的开 放时间不得超过 2 4 h ， 施 工单位应 以监理满意 的 方式养 护这些路段 ，如果破碎材料 因为开放交 通 而松散 或不稳定应进行重新压实。不稳定路段 的 处理应按 照软弱地基路段进行处 理。 2 7 罩面之前破碎 混凝 土路面 的压实 在沥青罩面铺设之前， 重新振动压实 2 遍， 由罩面 施工造成的混凝土路面扰动， 也应在摊铺之前进行再 压实， 或改变罩面程序以减 对混凝土路面的扰动。 2 8 破碎后混凝土路面的扰动 施工车辆的通行次数与载重量应降低到最小 程度 ，运送沥青料 的车辆仅在摊铺点附近才能驶 上破碎后 的混凝 土路 面表 面。 3 碎石化技术存在 的问题 碎石化技术尽管是一种 比较成熟的应用技术 ， 在 “ 白 +黑” 的应用方面 ， 美 国从 1 9 8 8年开始应用 ， 至今在美国的各州已经得到了推广， 中国从 2 0 0 2 年 引进， 已完成了相当多的“ 白+ 黑” 工程项目， 但该技 术的应用还是有很多值得研究和探讨的问题。 ( 1 ) 碎石化 的均匀性问题 。 碎石 化设备 的锤头 落距是根据路面的强度和模量 随机设定 的 ，实 际 施工时是由技术人员根据已破碎路面的破碎程度 随机 “ 人为” 调整 的。这对于长 2 0 k m的混凝土路 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2 年 3 月第 3 期 城 市道桥 与防洪 道路交通 4 5 面 ， 实 际上 各段的强度 、 厚度 和模 量离散性还是相 当大 的 ， 这样势 必造成 整个路 面在“ 人为 ” 的操控 下进行破 碎 ， 肯定影 响破 碎的整体效果 ， 最终导致 破碎板 的尺寸大小不均 ，结构 的破坏程 度很难把 握到最佳区域。 研究资料表明， 破碎后水泥混凝土 路 面的有效模 量随着结构 的破坏程度 的增大而减 小 ，而反射裂缝 出现的可能性 随着结构层破 坏程 度 的减小而增 大 ，最佳 区域是指正常使 用期 内不 出现反射 裂缝 、 比较理想 的结构破坏程度 。 最终改 造“ 白色” 路面的效果从一开始便形成了非常大的 不均匀性 ，对 改造后上 覆层 的使用效果产生不 良 的“ 根 源 ” 性影 响 ， 而 固定落锤 高度也会对 不 同厚 度和强大 的混凝 土板破 碎粒径和尺寸造成不均匀 的结果 。 ( 2 ) 透层 油数量 的确定 。碎石化后 ， 为 了消除 表面的薄层混凝土 片 ，并对 旧混凝土路面进一步 碾压稳 固和形成稳定 的碎石层 ， 采用 “ z ” 形压路机 和振动光轮压路机进行 碾压 。碾压后 的表层 约在 5 7 a m 的范围 内， 旧混凝 土路面 的表层 被破碎成 石 屑 ( 石 粉或砂 粉 ) 这层 深 5 7 e m左 右 的块 径低 于 7 5 a m的碎 石层 的稳 定性 ， 对上覆 沥青 层 的稳 定性 和厚度将产生很大影响 。 在省道 $ 3 3 3线改造 工程 中 ， 原设计 为碎石化后采用 沥青表面处置 ， 后 变更为 沥青 透层油 +封层油 ，透层油 的量是根据 多个试 验段 的观测确定 的。碎石化后表层石屑层 的处理 没有很规范 的方法 ，而实际上碎石化后表 层碎石 屑层没有相关规范 与标 准依据 ，更没有理 ( 上 接 第 3 1页 ) 式 ( 4) 中： 局部水头损失， m； 局部阻力系数 ； 管道流速， m s ； 重力加速度 ， 9 8 1 m s 。 实际计算局部水头损失比较复杂，在设计工 作中常取管道沿程水头损失的 1 0 1 5 作为局 部水头损失值， 能够满足设计要求。 设计 支管时 ， 主要依据 喷洒 均匀 的原则 ， 同一 条支管上任 意两个 喷头之 间的工作压力 差应在喷 头设计工作压力 的 2 0 以内。 2 4 喷灌控 制系统 喷灌 控制系统分为 自动控制 系统和手动控制 系统两大类6 1 。 根据郑州市郑东新区道路绿化带的 分 区管理制度 ， 本次采用半 自动化控制系统 ， 即采 用无线 电池 控制系统。设计 时在 每个控 制支管 的 电磁 阀上 配套安装无线接 收器 ，通 过人 工编程器 控制接收器 ， 实现电磁阀的开启和闭合， 达到控制 论计算 ， 只能通 过观察确定透层 油 的数量 。透层 油 的确定方 法见表 2所列 。 由表 2 ， 最终采用的沥青透层油数量为 4 5 k g m ， 这 种根 据专 家 的经 验 和现 场 的试 验 段效果 确定 表 2 透层 油数 量 的确 定试 验 汇总表 位置 3 5 k g , m 2 4 0k g m 4 5 k g m 5 0 k g m Ks + 姜 透5 8 进c m 深；5 8 c m度 6 5 进c m 2 5 cm 左 右 4 5 cm 左 右 左 右 K8 +1 8 0 透 进 透 进 透 进 透 进 2 3 e m左右4 3 a m左右5 5 a m左右6 6 e m左右 K8 + 2 0 0 透 2 6 e2 6 4 5 进 c m 5 6 进 e m 6 9 进 e m m左右 左右 左右 左右 K8 + 2 2 0 透 2 5 进 en 进 5 透 7 进 cm 深 i；5 c m 46 e m 5 7 a m 6 4 进 am茎 左 右 左 右 有 左 右 的透层油量不是该层受力最佳的油量。 ( 3 ) 碎石化后的表层平整度也是 比较难保证 的， 这给上覆 沥青层 的平整度带来 了一定 的隐患 ， 无 疑厚度不 均匀的上覆层 又会带来沥青路面 的受力 不均衡 。 ( 4 ) 碎石化后的路面结构层排水通路无法确定 ， 由于碎石化后 的老路基层受 到一定 的破坏 ，实际 新建路面结构层的水下渗后没有 比较理想的排水 通路 。 由于碎石化后 的表 面并不平整 ， 透层沥青也 无法起 到封层 的作用 ，所以路面结构水有可能对 新 旧路 基层 和 碎石 化 后 的石 屑层 产生 不 良的影 响 ， 致使新老路之间的连接强度受到破坏 。 喷头的喷洒 目的。人工编程器相当于遥控器， 可以 通过程序来控制 电磁阀的开启 和闭合 时间实现喷 灌 系统的半 自动化控制 。 3 结语 郑州 市郑东新 区道 路绿化带采用 喷灌系统进 行灌溉， 不仅节水 、 省工， 而且增加了景观效果、 美 化 了城市环境 ， 为郑 州市“ 绿城 ” 称 号奠定 了坚 实 的基础。 参考 文献 I 1 周世 峰 喷灌 工程 学I M 北 京 ： 北京 工业大学 出版社 ， 2 0 0 4 2 赵 岩 园林绿 地节水措施研 究 J 管 理观察 ， 2 0 0 9 ( 7 ) ： 2 1 2 3 3 】 罗嘉欢 园 林节水喷灌系统的应用 l 给水排水， 2 0 1 0 ， 3 6 ( 9 ) ： 7 3 7 5 4 侯鹏 飞 ， 谭 国栋 喷灌 系统在绿化绿 地 中的应 用【 J J 东北水利 水 电 ， 2 0 0 5 ( 5) ： 4 9 5 1 5 丁文铎 城市 绿地喷灌 M】 北京 ： 中国林业 出版社 ， 2 0 0 1 6 郑艳玲， 付广春， 徐君鹏 P L C在喷灌系统中的应用 J j _ 河南科 技 学院学报 ( 自然科学 版 ) ， 2 0 0 7， 3 5 ( 4) ： 9 3 9 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m