水泥混凝土路面共振碎石化施工技術研究

付培蕾

摘要：為了減少水泥混凝土路面改造過程中廢料對環(huán)境污染的影響，提高重復利用率，提出在某公路水泥混凝土路面改造中，采用共振碎石化施工技術。從施工準備、施工控制參數(shù)選擇、共振破碎施工、破碎層清理、碎石化層碾壓和保護等方面，對施工技術要點進行分析。研究結果表明：各項性能指標均滿足設計要求，且經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

關鍵詞：混凝土路面；共振碎石化；破碎深度；回彈模量；施工技術

0? ?引言

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，公路改造項目也日益增多。傳統(tǒng)的“白加黑”鋪筑工藝雖能夠快速消除路面裂縫等病害，但鋪筑后不久又會出現(xiàn)反射裂縫等病害，難以從根本上消除病害。而共振碎石化施工技術，可充分釋放舊水泥路面的層間應力，消除水泥路面板反射裂縫，工程效益顯著。

共振碎石化技術是指在采用機械振動，對水泥混凝土路面進行共振破碎，再利用破碎的碎石材料加工成路面基底材料。通過對共振碎石化的施工，可以有效提高水泥混凝土路面的使用壽命，并節(jié)省大量的養(yǎng)護成本，而可在不中斷交通的情況下進行破碎施工，從而減少了施工對交通造成的影響。本文山西省某公路水泥混凝土路面改造為例，對共振碎石化技術進行分析。

1? ?水泥混凝土路面共振碎石化施工要點

1.1? ?施工準備

1.1.1? ?路基路面檢查

先對舊水泥混凝土路面進行全面檢查，了解其病害情況，并對原路進行測量，以確定是否可以采用共振碎石化技術進行改造。對路基路面進行檢查的內(nèi)容包括：路基是否平整，壓實度是否滿足要求，基層有無裂縫、脫空等病害；路面有無松散、沉陷、坑槽、裂縫等病害；結構層厚度是否滿足要求；路拱坡坡度是否滿足要求。

1.1.2? ?對路面面層進行檢查

檢查內(nèi)容包括：路面面層是否有脫空、松散、沉陷等病害；面層有無裂縫、網(wǎng)裂等病害；基層是否有縱向裂縫，有無錯臺等病害，有無其他明顯的結構缺陷。

1.1.3? ?清理基層

對基層進行全面檢查，重點是基層表面是否平整，有無坑槽。基層表面應保持干燥清潔，不得有松散、不平整的現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)基層表面有松散現(xiàn)象，應清除干凈并充分晾曬后方可進行破碎。

1.1.4? ?對檢查結果進行統(tǒng)計分析

對路基路面檢查結果進行統(tǒng)計分析，找出病害所在位置和病害嚴重程度。然后根據(jù)不同的病害情況，采取相應的處理措施。如對于路基路面出現(xiàn)松散病害，可采用挖除松散土后，局部夯實或加鋪瀝青混凝土面層來解決；對于路基路面裂縫，可采用挖除裂縫部分后，局部采用瀝青混凝土填補來解決。

1.2? ?施工控制參數(shù)選擇

1.2.1? ?試驗區(qū)選擇

試驗段的技術狀況在全線具有一定代表性。應確保試驗區(qū)確定的施工參數(shù)，可指導全線工程施工。設置代表性路段長度為200m。

1.2.2? ?檢查坑檢查

為保證施工效果，對最不利位置的坑進行檢查，檢查坑的數(shù)量應該在試驗路段內(nèi)不少于3個，檢查坑的大小規(guī)格為1.2m×1.2m×板厚。

1.2.3? ?施工設備參數(shù)設置

在共振碎石施工作業(yè)時，將共振碎石設備的行走速度設為1.3km/h，振幅設為1.2cm左右，對于超車道、行車道、應急車道的振動頻率分別設為48hz、48hz、50hz。

1.3? ?共振破碎施工

為提高加筋混凝土路面的碎石效果，在施工之前，應先進行預裂處理。對于施工中不存在預裂條件的情況，可以在施工中恰當調(diào)整施工參數(shù)，比如說加大振動頻率等。

碎石層按照“從路邊到中間，從路拱高到路拱低，路面低向高”的原則進行施工。每臺單錘頭的破碎寬度在0.2m左右，單車道的破碎裂縫可達15～18條。為了能夠徹底地解決現(xiàn)有混凝土面板之間的接縫問題，在共振碎石化的施工過程中，必須保證碎石化板塊與鄰近板塊的破碎搭接長度大于0.1m，以避免在板間集中應力出現(xiàn)，產(chǎn)生安全隱患。

1.4? ?壓裂地層清除

清理破碎層上面原始路面的裂縫和接縫填充物，以及粒直徑大于10cm的碎石塊，并對裸露的鋼筋進行修整。

1.5? ?碎石層壓實

第一次壓實和第二次壓實均采用單輪壓路機進行壓實，第一次壓實為靜壓實，第二次壓實采用強壓實和弱壓實各1遍。終壓采用膠輪壓路機進行靜壓處理1～2次，膠輪壓路機的運行速率不超過3km/h。直線段采用從兩側向中間的順序進行碾壓。設置超高平曲線路段，由中間往兩邊依次進行碾壓。

為了保證碎石層的碾壓強度，可以在初、終壓前進行適量澆水，以提高膠凝材料與骨料的結合能力。攤鋪速度宜控制在3～5m/min，攤鋪時要對松鋪系數(shù)進行檢測，以確保松鋪厚度不大于規(guī)定的壓實度上限值（95%）。應按照先輕后重的原則進行壓實，以保證鋪筑厚度均勻、連續(xù)不間斷進行施工。

在碾壓過程中，應保證各輪次的碾壓速度均勻一致，當出現(xiàn)局部碾壓速度過快或過慢時應及時調(diào)整碾壓速度。當局部碾壓不到時，應及時采用人工補充壓實。每層壓實后都要及時檢查平整度、橫坡和高程，以確保碎石化層碾壓的平整度滿足要求。碾壓施工階段，壓路機不能隨意掉頭。

1.6? ?碎石化層保護

在施工過程中，對車輛進行交通管制，嚴格控制工程車輛的通過數(shù)量，禁止隨意掉頭和剎車。禁止任何無關的車輛進入施工場地。做好灑水養(yǎng)護措施，并對碎石化層做好保護。

2? ?施工現(xiàn)場檢測結果分析

共振碎石化施工完工后，根據(jù)設計要求，對試驗路段的某段道路進行施工現(xiàn)場檢測和分析，以便對其施工質(zhì)量進行評價。

2.1? ?破碎粒徑

路面共振碎石化施工完畢，選擇合適位置開挖檢測試坑，試坑規(guī)格不宜小于50×50cm，深度略大于路面板厚。碎石化成碎石粒徑要求見表1所示。

2.2? ?破碎層表面破碎深度和裂縫檢測

對于破碎層表面破碎深度和裂縫的檢測，采用每100m設置2個檢測坑，檢查坑的規(guī)格為50cm×50cm，深度大于板厚。在破碎層碾壓前后，對比碾壓前后芯樣開裂情況，從而對共振碎石化施工的質(zhì)量進行評價。若出現(xiàn)質(zhì)量不合格的情況，應該及時調(diào)整共振碎石機械設備的施工參數(shù)，以減少裂縫的出現(xiàn)，確保施工效果。

2.3? ?顆粒篩分檢測

在試驗段右幅行車道與超車道各一處進行取樣。干燥試樣總量分別為3917g與3557.9g，分別在溫度 23℃、相對濕度65%的環(huán)境下進行水洗，干燥后進行篩分試驗。取樣篩分結果經(jīng)水洗法篩分稱重后進行計算，得到共振碎石混合料集料試驗檢測報告如表2所示。

表2結果顯示，該破碎粒徑滿足設計破碎粒徑要求。行車道0.075mm篩下量為234.8g，計算可得0.075m的通過率為6%。超車道0.075mm的篩下量為213.4g，計算可得0.075mm的通過率為6%。將兩個車道的0.075mm的通過率進行平均可得平均數(shù)為6%，符合設計文件要求的不大于7% 的要求。

2.4? ?共振碎石化回彈模量檢測

該樁號共振碎石化完成后，采用現(xiàn)場土基回彈測定儀（WJ-3）、貝克曼梁彎沉儀（WJ-0.1）百分表（WJ-2）等主要的試驗儀器設備，對該樁號的行車道、超車道選取具有代表性區(qū)域進行回彈模量測試，測試結果顯示各點測試結果均滿足設計文件要求。

2.5? ?承載能力檢測

在進行了共振碎石的壓實之后，要根據(jù)設計和施工的要求，對透層油進行均勻的噴灑。在透層油到達一個穩(wěn)定的條件之后，需要采用回彈量法對施工后的碎石層進行承載力檢測，以評估碎石層的抗壓性能。

對于測量點的選取，應該每1000m不少于3個點。將測的承載力值與設計值進行比較，若超過設計值，說明滿足要求；若實際測量值小于設計值，說明承載力不滿足要求。

若實際測量值小于設計值，需要對其進行原因分析，并采取有效的措施，來提高碎石層的承載力。比如說重新加鋪碎石層，或?qū)λ槭瘜舆M一步進行壓實等。確保碎石層的承載力滿足設計要求后，方可進行下一道工序的施工。

3? ?效益分析

公路舊混凝土路面改造施工多采用換板或重鋪處治，但此類施工方法會產(chǎn)生大量的建筑垃圾，容易造成環(huán)境污染，且需要投入的施工設備和人力較多，經(jīng)濟效益不明顯。為減少施工工期，人工、機械等資源浪費，針對某1.95km的舊水泥路面采用了共振碎石化施工技術。

舊水泥路面共振碎石化面積為45896m2，經(jīng)計算可知，舊水泥路面共振破碎后加鋪方案的工程造價，相比直接加鋪連續(xù)配筋復合式路面結構可節(jié)約108.38元/m2，合計可節(jié)約497.4萬元，經(jīng)濟效益顯著；同時可節(jié)約石料1.2萬t、土地3335m2，環(huán)境效益、社會效益顯著。

4? ?結束語

為了減少水泥混凝土路面改造過程中廢料對環(huán)境污染的影響，提高重復利用率，本文提出在某公路水泥混凝土路面改造中應用共振碎石化施工技術。從施工準備、施工控制參數(shù)選擇、共振破碎施工、破碎層清理、碎石化層碾壓和保護等方面，對施工技術要點進行分析。

實踐證明，應用共振碎石化技術，可以有效提高水泥混凝土路面的使用壽命，節(jié)約大量養(yǎng)護成本，且可在不中斷交通的情況下進行破碎施工，能夠有效減少對交通的影響。

需要注意的是，在使用該技術進行路面破碎時，為了達到預期的效果，需要嚴格控制施工工藝和施工質(zhì)量，保證破碎后的水泥混凝土路面符合設計要求。

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