混凝土路面共振碎石化技术是一种绿色养护手段

作者：浏览量：1432 发布时间：2019-08-29

　　1旧水泥混凝土路面共振碎石化技术

　　共振碎石化技术是利用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，可看成为两层，上层为碎石层，下层为板体性较好但有许多裂缝的破裂层。裂缝多为与水平向成42-46度，即基本沿最大剪切面破裂。目前一般是将共振碎石化水泥混凝土层作为底基层，再在其上加铺沥青混凝土面层。

　　1986年，John Brizzell(纽约州运输部的工程师)首次使用RPB共振破碎机进行道路破碎。RPB共振破碎机发动机功率为257-442kW，总重达27.2-31.8 t，锤头宽203.2 mm，重23 kg,1 d可破碎一条车道1.6-2.7 km。破碎机械将水压能量通过一根方形钢梁(宽46-66 cm)传递给锤头，在偏心轴力的驱动下产生42-46 Hz频率的振动谐波，振幅为10-20 mm，其振动能量(振动力8.89 kN左右，破碎应力52 MPa左右)传递到水泥混凝土板，引起板的共振并迅速破碎开裂。

　　2旧水泥混凝土路面共振碎石化施工流程

　　对于共振碎石化施工流程，国外有不少的使用经验介绍，如aI的预设手册等。结合本市的工程实际和原上海市市政工程管理局的科研课题.‘旧水泥路面碎石化力学机理及加铺技术研讨”.将共振碎石化的施工流程总结如下。

　　2.1破碎前期准备工作

　　主要包括路况实地调查、排水系统的设置以及旧路的清理。

　　在工程实施前，要对道路的路基、桥涵分布、沿线建筑结构等情况详细查明，根据实际情况对共振机械破碎参数进行调整，降低对这些路段或设施的破坏。必要时考虑对旧水泥混凝土路面进行纵向切割.给旧水泥混凝土板块提供一定的伸缩位移空间。

　　是否安置了排水系统，且安置是否合理是决定碎石化路面成功的关键。因此.在碎石化施_E前应提前设置排水系统。同时，破碎前要清理旧路上的沥青补块和接缝填料。2.2试振及开挖试坑检查

　　旧水泥混凝土破碎质量主要受破碎机施工速度、振幅、振动频率、破碎顺序、破碎施工方向以及不同基层强度、刚度条件对破碎机调整要求等的影响。因此，要求先进行试破碎，通过开挖样坑(如图3)，检查破碎粒径分布情况以及均匀程度，确定破碎机施工参数以及施工组织举措。试坑应采用密级配粒料回填并压实。

　　2.3破碎施工

　　在做好交通扼制和扬尘扼制的同时。破碎施工中重点要注意以下方面:

　　(1)若外侧车道边缘有路缘石或其它设施、内侧车道靠中央分隔带边缘阻碍共振机械的施工，即沿着车道纵向破碎时。内外侧车道边缘会有50侧车道边缘成350-50。的角度破碎。

　　(2)破碎施工顺序一般是由外侧车道开始。如果中间车道作了纵向切割，也可由中间向外侧的顺序破碎。破碎施工速度扼制在1.G-2.7 km·车道/d，每一遍破碎宽度约。.2m，一条车道(3.5--3.7 5 m)破碎完需要18-2。

　　(3)在破碎一个车道的过程中，实际破碎宽度应超出一个车道，与相邻车道搭接部分。宽度至少15 cm。

　　(4)施工中，驾驶操作员应随时注意观察机械工作情况、锤头破碎效果.应根据实际情况调整破碎参数，以尽可能达到较好的破碎效果。

　　在实际施工过程中，发现部分路段存在脱空现象(包括水泥板底基层脱空和基层底土基脱空)。若脱空区域较小，则碎石化机械应放慢行进速度，降低振动能量再进行破碎;若脱空区域过大.则应先进行灌浆处理。然后再一并与其它路段进行碎石化处理

　　2.4破碎层的整理

　　路面破碎完，清除旧水泥混凝土接缝之间的松散填料以及较大粒径的碎石块，采用密级配碎石粒料回填。对于破碎后有大约5 cm的凹地，同样应采用级配碎石粒料回填。

　　在摊铺上层结构之前，要加强对破碎层的保护，同时对刚度不足区域进行补强处理。然后对破碎层进行2}5遍的钢轮振动压实。2.5沥青混凝土路面加铺

　　破碎层碾压后，一般可不做处理直接加铺沥青面层，加铺工艺同其它沥青路面。

　　3在上海运用的典型工程实例

　　近五年.共振碎石化技术在上海得到大量运用。现将3条典型工程实例介绍如下。

　　3.1沪青平公路“白改黑”工程

　　沪青平公路贯穿仁海市阂行区与青浦区.它起点位于阂行区的虹桥路，向西经吴家巷、徐径、赵巷等直抵青浦镇.再向西往米家角、西岑、淀山湖风景区、金泽镇.迄于上海与江苏吴江市交界处.全长约53.75 km。1993年全线改建为“‘四快二慢”的水泥混凝土路面。

　　在2005年试铺了0.477 km的共振碎石化的试验段，在2007,2008年分别进行了大范围的共振碎石化革新。具体里程与路面结构。

　　3.2同三国道“白改黑”工程

　　同三国道始建于1989年，为二级公路城镇段。同三国道为四快二慢，设机非分隔带。该路于2006年进行大修，原机动车道路面结构组合为:

　　24 cm水泥混凝土路面面层+30 cm粉煤灰三渣基层+15 cm砾石砂垫层。

　　根据交通流量计算，同三国道改建后沥青路面预设使用期内一条车道上的累计标准当量轴次为6 346 472次/车道。

　　3.3沈砖公路“白改黑”工程

　　沈砖公路西起青浦区沈巷镇，东至沪松公路。沈砖公路松江段全长约巧km，属于二级公路。

　　原机动车道路面结构层为:22 cm水泥混凝土路面+30 cm粉煤灰三渣+15 cm砾石砂。

　　该路10 km路段在2006年、2009年通过共振式碎石化进行革新。

　　该路面预设偏于保守，将原有水泥混凝土路面破碎并压实后作为底基层，上面铺设粉煤灰三渣基层和沥青混凝土面层，革新后的路面预设结构

　　除以上典型工程外，本市公路还在2006年的金山平大道、2009年的沪宜公路“白改黑”工程、320国道部分路段“白改黑”工程和2009年北青公路“白改黑”工程中采用过共振碎石化技术，其路面结构与上述基本一致，在此不一一列出。4旧水泥混凝土共振碎石化的路况剖析与评价

　　由于共振碎石化技术在上海公路“白改黑”工程中属于新技术，对于使用效果进行了跟踪观测。一方面，通过外观路况调查，定期实地查看使用情况;另一方面，通过路况检测设施，定期检测路面平整度、路面损坏状况指数等路况数据，以评价革新效果，其中PC'.I采用路况摄像车检测，路面平整度采用激光断面仪检测。

　　从外观观测，上述“白改黑”工程效果良好。虽然局部路段也有部分裂缝、轻微车辙等损坏，但整体路面使用效果较好，没有出现连续反射裂缝(特别是横向反射裂缝)，达到预期效果。

　　由于部分路段革新时间不长，因此，为了使剖析更具代表性，选取使用时间较长的同三国道和沈砖公路2006年革新路段路况数据(路面状况指数PCI和国际

　　从路况数据剖析，通过破碎化革新后的路面，不管是PCI还是IRI都维持在一个较好水平、而且路况衰减也相对较小。

　　(1)从IRI数据剖析。同三国道从2006年革新后通车到2009年三年的时间内，IRI只增加了0.03 m/km;而沈砖公路在水泥破碎层之上又加铺了三渣基层。且其交通量相对比较小，从2007,2008年的IRI剖析(由于另一段2009年“白改黑”革新无法检测路况数据)，其平整度一直维持在较高水平，均值分别为1.66和1.85。

　　(2)从PCI数据剖析。同三国道2007年、2008年和2009年的数据均维持在90分以上，2009年的数据比2007年还高，这主要是由于路况摄像车检测是抽样检测.其数据有一定的波动性;而沈砖公路的2007年和2008年数据基本一致，均维持在95分，属于优等。

　　5结论与建议

　　(1)通过共振碎石化技术在上海公路“白改黑”工程的运用可知，共振碎石化是一种有效的技术手段。同时.它能做到原路面材料100%循环利用，符合环保理念.是一种绿色养护手段.值得大力推广。

　　(2)共振碎石化技术对施工要求相对较严格，在施工过程中，要特别注意原水泥混凝土面层的处理，对于脱空段要重点关注。如脱空处置不当，则破碎化后的粒径等无法满足要求;同时，在前期准备中，要重点关注排水系统的合理设置。

　　(3)通过对本市几条典型共振碎石化处置路段的跟踪观测，通过碎石化革新的公路，其路面平整度和路面破损等均维持在较高的水平，且路况衰减也相对较小;通过外观调查，没有出现连续横向裂缝，碎石化技术较好地消除了原水泥路面革新中常见的病害。

　　(4)由于国内共振碎石化技术刚刚起步，国内对于碎石化后路面加铺沥青层的预设目前还没有统一，针对具体地区缺少推荐结构，导致现在碎石化采用路面结构较多，差别也较大。建议在对旧路面层力学剖析深人研讨，得到科学合理的推荐结构层，利于碎石化技术推广运用。

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