共振碎石化技术在旧路面改造中的应用.pdf

126工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工1 工程概况某公路工程修建于 2005 年，设计速度为 80km/h，路面宽度为 16m，路基宽度为 18m，水泥稳定碎石基层厚度为 30cm，水泥路面板的尺寸为 4m2.5m。目前该公路已经累计投入使用了 17 年，待改造施工路线长度为6.97km。考虑到路面改造工程的交通量较大，因此在施工之前，需要对历史交通量进行调查，其中近 8 年中 8月份的历史交通量调查统计结果如表 1 所示。根据表 1 的结果可知，该公路交通量较大，而且车辆数量不断增加，特别是大型车和特大型车的增加量也明显。为确保道路行车的安全性，急需对路面出现的病害进行处治。经多方研究，决定采用共振碎石化技术对旧水泥混凝土路面进行改造处理。2 共振碎石化的技术原理及优势2.1 技术原理共振破碎机是依据共振理论，使高频低幅的能量连续产生，由锤头调节改变其振动频率，使其接近旧水泥混凝土面板的固有频率，激发其产生共振效应，在水泥混凝土路面层内产生均匀的裂纹，从而达到破碎功效。水泥混凝土路面在其共振破裂进程时，路面在其共振破碎机锤头作用下产生共振的同时会急速向前移动，共振破碎机冲击的合力会均匀地破碎旧水泥混凝土路面，使路面破碎成为均匀粒径。粒径与粒径的棱角相互形成嵌锁，大大提高破碎后路面的承载力。某共振碎石机技术参数如表 2 所示。2.2 共振碎石化优势共振碎石工艺优化了路面结构，能使刚性面层变为半刚性的基层，能有效治理旧水泥混凝土上加铺沥青混凝土结构中的反射裂缝问题，解决旧路面改造的技术难点，同时还可与沥青面层形成流水施工，有助于节约工期。旧水泥混凝土经过共振碎石后使用，有效治理反射裂缝的同时也节约了大量的基层材料，从而降低了工程共振碎石化技术在旧路面改造中的应用王韶平摘要：以某年久失修公路为例，对其采用共振碎石化技术进行改造施工，对其技术原理和优势进行了总结，并从施工前的准备工作、施工控制参数确定、共振碎石施工要点等方面对施工技术进行了分析，并提出了施工现场检测方法，对施工效果进行综合评价。结果表明：共振碎石化技术在旧路面施工中的应用，确保了项目的顺利实施，竣工质量验收合格，可为类似项目提供经验参考。关键词：旧水泥混凝土路面；共振碎石化；施工；检测（邢台路桥建设集团有限公司，河北邢台054000）表 1 近 8 年 8 月份历史交通量统计结果 辆年份小型车大型车特大型车总车辆数2015 年1335219221820170942016 年1343020002060174902017 年1351022102250179702018 年1362023302280182302019 年1403023602380187702020 年1425024202470191402021 年1468024902590197602022 年153002560268020540表 2 某共振碎石机技术参数项目参数发动机功率/马力600振动频率/Hz3553振动体配重/kg7000最大破碎深度/mm500锤头宽度/mm200振幅/mm20日生产效率/(m2/d)2000总质量/kg30000CM&M 2023.04127碎效果，确定共振碎石化施工的各项工艺施工。选用 RPB-GP60 型水泥路面共振破碎机进行施工，该机型是水泥路面改造工程的主力机型和碎石化技术比较成功的示范机型。RPB-GP60 型共振碎石机整体工作频率可达到 060Hz，可随水泥板块厚度调节破碎厚度，锤头振动频率可调节，振幅约 1020mm，并满足上小下大、碎块相互嵌锁等要求，施工效率高，振动冲击小。在试振区的横向接缝或工作缝设置 13 个检查坑，观察碎石化后的颗粒是否在规定的粒径范围内。若碎石化粒径不满足要求，则根据碎石化效果调整施工参数，并重新选择试振区进行试振，直至碎石化施工效果满足设计要求，确定施工控制参数。3.3 共振碎石施工3.3.1 破碎施工施工顺序由外侧车道边缘开始向内进行破碎。每一锤头破碎宽度约 0.2m，在破碎一遍后，紧接着破碎第二遍时，第二遍破碎区域间隔应控制在半个锤头宽度以内，严格控制隔行破碎现象，避免漏振。在共振碎石化工艺处理过程中，可针对水泥混凝土路面的强度差异进行差别化的施工参数，并记录下来。共振碎石应采用同一机械对混凝土路面全幅进行全宽度、全方位、全截面、全深度的共振粉碎，且不得留边和死角。不得依靠非共振设备的辅助破碎，以保证不产生因为施工方法不同而导致的施工缝，有效防止日后反射裂纹的出现。施工时遇雨，则应停止施工。造价和日后的维修成本。由于共振成碎石后直接使用，不需要占用大量的场地来堆放旧混凝土板，有效解决了工程垃圾的处理问题，有利于减轻白色污染，响应国家提倡的环保号召。3 共振碎石化施工流程共振碎石化施工流程详见图 1。3.1 施工前准备工作施工前应对改造路段情况进行详细调查，包括附件建筑物情况、地下附属设施情况、道路沿线的井盖、涵洞等情况，以便合理制定施工方案，使后期的施工能顺利进行。对旧路面进行清理以及构造物进行标识，并制定合理的交通管控方案。在施工区进行封道，在施工区的起点及终点设置水马及警戒线，禁止与施工无关的车辆同行，并安排施工员进场现场管控。做好扬尘控制，在施工前、施工中和施工后适量洒水降尘。施工前所准备的主要材料如表 3所示，主要机械设备如表 4 所示。共振碎石化施工竖直向安全距离和水平向安全距离分别如表 5 和表 6 所示。3.2 施工控制参数的确定为保证破碎效果，该项目选择选 K43+900K44+000段右幅典型路段作为试振区，以取得共振破碎机的振动频率、振幅、横向锤间距等工业参数。通过试振区的破表 4 主要机械设备表设备名称数量/台型号规格作用沥青洒布车1达刚 CA126洒布透层油全浮动式共振碎石机1GZL-600破碎水泥路面轮胎式压路机125t 以上稳固板结碎石面单钢轮振动压路机118t 以上压实碎石面层装载机15t配合装料、运料、撒料洒水车112t设备供水、压实前洒水表 5 共振碎石化施工竖直向安全距离构造物或管线埋深/m共振碎石化施工可行性0.8可用,正常施工0.50.8慎用，需充分调研、论证 0.5原则上不用表 6 共振碎石化施工水平向安全距离周边建筑物距路肩水平距/m共振碎石化施工可行性5 可用，正常施工15 慎用，需充分调研、论证 1 原则上不用表 3 主要材料表序号材料名称型号规格1级配碎石2改性乳化沥青喷洒型 PC-23石屑/mm02.36图1 共振碎石化施工流程局部软弱地段处置特殊地段处置施工准备碎石施工破碎层整备破碎层碾压沥青层加铺放开交通128工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工3.3.2 碎石化层的清理对碎石化层上旧水泥混凝土面层接缝、裂缝之间的条状填料进行人工清除。对碎石化表层尺寸大于 5cm 的碎块予以清除，并采用连续型级配碎石回填。对于竖向深度约 5cm 的凹地，也应采用连续型级配碎石回填。3.3.3 碎石化层的保护共振碎石后应按要求设置排水设施。及时进行碾压，防止雨水浸泡。破碎后的碎石化层可以适当开放交通，让自然交通行车的胶轮对碎石进行交错揉碾，加速表层碎石的嵌锁，提高早期强度，防止沥青面层疲劳损伤。3.4 碎石化层压实待碎石化层局部差异沉降稳定后，进行碾压施工。第一次和最后一次压实前都需进行洒水浸润。初压采用振动压路机（关闭振动模式）进行静压 1 遍。复压采用振动压路机振压 3 遍。终压采用振动压路机（关闭振动模式）进行静压 2 遍。为提高碾压效果，宜在初压和终压前洒水，以增强石粉与骨料之间的嵌锁能力。碾压速度不宜超过 5km/h，碾压过程严禁使用强振。3.5 洒布透层在加铺层与碎石化层之间洒布透层改性乳化沥青。洒布透层油前，要将路面上的一切杂物清理干净。4 施工现场检测共振碎石化施工完工后，根据设计要求，取试验段右幅开挖，进行颗粒筛分试验和回弹模量检测。对检测试验数据进行分析，以便对其施工质量进行评价。4.1 颗粒筛分试验开挖试坑取样，分别在试验段右幅行车道与超车道各取一处。干燥试样总量分别为 3917g 与 3557.9g，分别在温度 23、相对湿度 65%的环境下进行水洗干燥后筛分试验。经水洗法筛分称重后进行计算，得到通过率，绘制出级配曲线。结果显示该曲线均未超出级配范围的上下限，由此可知，该破碎粒径满足设计破碎粒径要求。行车道 0.075mm 筛下量为 234.8g，计算可得 0.075mm 的通过率为 6%。超车道 0.075mm 的筛下量为 213.4g，计算可得 0.075mm 的通过率为 6%。将两个车道的 0.075mm 的通过率进行平均，可得平均数为 6%，满足设计要求的不大于 7%的要求。由此说明，该样品所检项目符合设计文件中相关技术要求。4.2 共振碎石化回弹模量试验检测报告该桩号共振碎石化完成后，采用现场土基回弹测定仪（WJ-3）、贝克曼梁弯沉仪（WJ-0.1）百分表（WJ-2）等主要的试验仪器设备，对该桩号的行车道、超车道选取具有代表性区域进行回弹模量测试，测试结果显示均合格。5 效益分析5.1 经济效益该水泥混凝土路面经共振碎石化处理后，路面的承载力可以得到明显提高，可提高路面承载能力 5%10%，能够延长路面使用寿命 23 年，具有较好的经济效益。5.2 社会效益旧水泥混凝土路面经共振碎石化处理后，可以减少车辙、坑槽、沉陷等病害的产生，并可以节约养护费用，延长道路使用寿命，具有较好的社会效益。5.3 环境效益经破碎后的碎石回填后，可减少对地表植被的破坏，具有较好的环境效益。5.4 社会效益经破碎后的碎石回填后，可有效改善原路面排水系统和提高原路表温度，减少因基层破损而产生的反射裂缝对沥青层造成的破坏，具有较好的社会效益。6 结束语本文以某年久失修公路为例，对其采用共振碎石化技术进行改造施工，并提出了施工现场检测方法，并对施工效果进行综合评价。研究结果表明，旧水泥混凝土路面共振碎石化施工技术的应用，有效提高了该项目的质量，延长了公路的使用年限，取得了良好的社会经济效益。参考文献1 李灿.高速公路旧水泥混凝土路面共振碎石化施工技术 J.山 东交通科技,2021(6):104-106.2 张叔林,支喜兰,史仍超,王海俐.旧水泥混凝土路面共振碎 石化施工质量评价方法研究 J.公路交通科技(应用技术版),2017,13(10):55-57.3 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):19-21.4 李兰健.水泥混凝土路面共振碎石化再生技术应用 J.福建建 材,2023(3):91-94.5 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):1-6.6 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.