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共振碎石化有哪些正向经济效益

作者: 浏览量:375 发布时间:2019-08-12

  共振碎石化的破碎机理

  共振碎石化技术的原理在于通过使共振设备产生的振动频率与旧水泥混凝土板自身的固有频率相同而产生共振,将旧混凝土板破碎成小的颗粒,然后加铺沥青混凝土。目前该技术能最彻底地解决路面反射裂缝问题,与其他工法相比,其特点在于施工简单、工期短、噪声小、绿色环保。

  水泥混凝土面板的自由振动频率

  水泥混凝土面板的自由振动频率可按薄板振动方程求解,边界条件与面板的破裂状况有关。当面板又有横向裂缝又有纵向裂缝时,可视为四边简支。

  四边简支时,面板的自由振动频率

  式中:a、b分别为面板的长度和宽度;m、n为振动频率的阶数;D为面板抗弯刚度;ρ、h分别为面板的密度和厚度。

  则面板抗弯刚度

  式中:E、μ分别为面板的回弹模量和泊松比。

  1.技术比较

  YL路改造工程确定路面改造方法为“白改黑”,并结合典型工程采用的工艺,提出了3种方案:直接加铺AC(沥青混凝土);多锤头破碎后铺水稳层,再铺AC;共振碎石后加铺AC。

  (1)直接加铺AC的方案经过省内外多条公路的实践,已经证明效果较差。因为原水泥混凝土板是刚性结构,极易产生脆性破坏,造成沥青柔性结构层的反射裂缝。不管采取何种材料和路面结构,该方案都不能根治反射裂缝,最多延缓裂缝的产生,为后期维护和大修带极大的麻烦。

  (2)多锤头破碎后铺水稳层和AC的方案是将800 kg的重锤提升到12~15cm的高度,利用强击振力将水泥混凝土板破碎成不规则的大块。其工程质量的控制极难掌握,仍然有可能产生反射裂缝;同时,多锤头破碎会击碎原路面基层,破坏原有路面结构的稳定性,容易产生新的病害。

  (3)共振碎石后加铺AC的方案是通过共振碎石技术将原路面有规律地击碎,由于共振后的水泥板是上下分层结构,上部碎石能有效隔绝反射裂缝,下部大料嵌锁,保证了结构强度。这种方案既理想又经济,但共振碎石后的结构是介于半刚性基层和柔性基层中间的一种结构,所以要设计好沥青面层,使其既不产生反射裂缝,也不发生疲劳破坏。


共振碎石化有哪些正向经济效益


  综合考虑YL路的老路状况、投资规模、交通组织、施工周期等方面,推荐采取第3种方案即共振碎石化方案。共振碎石工艺不仅优化了路面结构,变刚性面层为半柔半刚的基层,根治了“白改黑”结构产生反射裂缝的难题,解决了旧路面改造的质量问题;又能够作为路面基层直接使用,并与沥青面层摊铺同时流水作业,大大缩短了工期,减少了通行费损失。另一方面,该方案节约了大量基层水稳材料,大幅度降低了工程造价,解决了水泥混凝土碎块垃圾的处理,完全符合业主“保证质量、节省费用”的要求。

  成本比较

  2间接费用

  (1)拌和设备及拌和场建设。多锤头破碎后铺水稳层和AC的方案需2套水泥稳定碎石和沥青混凝土拌和、摊铺施工设备,同时需要2处拌和场,拌和场建设费用按500万元计;而共振碎石后加铺沥青和直接加铺沥青面层方案,只需1套沥青混合料的拌和与摊铺设备,按此计算YL路改造可节约近500万元。

  (2)施工工艺与施工组织。多锤头破碎后铺水稳层和AC的方案使用2种材料、2套设备,施工工序多、工艺复杂,对技术人员要求高;需要开辟多个施工工作面,对施工组织、材料供应、交通管理造成较大的困难,容易出现窝工,影响工期。

  (3)工期。多锤头破碎后铺水稳层和AC的方案由于铺筑水泥混凝土或水稳层需要7 d以上的养生周期,无法流水作业,下道工序只能按部就班地等上道工序完工才能开始施工,施工速度慢,且目前YL公路改造安排工期6个月,时间紧张。

  直接加铺方案由于在加铺前需要对旧水泥板进行压浆、换板、裂缝处治等,并铺设土工合成材料防裂层或应力吸收层,相应的准备周期依然很长,但总工期可节省1个月。

  共振加铺方案中共振碎石和沥青加铺可同时流水作业,施工进度快,正常情况下共振碎石和沥青面层施工一天可完成半幅施工500 m以上,总工期可以节约2个月左右。

  3.社会效益

  对已投入使用的公路,如果采用半幅双向通行方式进行施工,将对人们的出行和运输造成极大影响:轻则车辆大量拥堵,产生环境污染,出行成本提高,时间浪费严重;重则不断引发交通事故,给人民群众的生命财产安全带来极大的隐患。

  采用水泥路面共振碎石技术施工,只要能将来往车辆速度控制在40 km·h-1内,就不会冲击共振碎石下部的嵌锁层,从而保证碎石基层的强度;同时在通行车辆的胶轮碾压下,碎石上部细粒层形成板结体,提升了回弹模量,更有利于上基层的稳定。所以,可以开放交通进行共振施工;同时,碎石层压实后即可直接加铺沥青面层,大大缩短了施工周期。


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