共振碎石化技術(shù)在舊混凝土路面改建為瀝青路面中的應(yīng)用

1、 共振碎石化技術(shù)在舊混凝土路面改建為瀝青路面中的應(yīng)用摘要:本文通過對(duì)舊混凝土路面改建成瀝青路面幾種方法的比較,總結(jié)了共振碎石化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)闡述了這種工藝的原理,分析了共振碎石化層的構(gòu)造、瀝青加鋪層的的設(shè)計(jì)、施工工藝以及它的適用條件和在浙江省甬臨線、江拔線兩條省道(奉化段的路面改建工程中的一些使用經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞:共振碎石化技術(shù);舊混凝土路面改建;瀝青路面;應(yīng)用如果在水泥板上直接鋪筑瀝青路面,由于溫度變化及車輛荷載等作用會(huì)引起反射裂縫。因此把舊混凝土路面改建成瀝青路面,需要解決的最大問題是克服舊混凝土板的反射裂縫,消除反射裂縫產(chǎn)生的條件。一、常用處理方法1.最常規(guī)的是挖除原有混凝土結(jié)構(gòu)層,重新鋪

2、筑路面這種方法挖除了原有混凝土結(jié)構(gòu)層,從而使舊水泥板產(chǎn)生反射裂縫的問題得以徹底解決。這種方法工藝簡(jiǎn)單、成熟,設(shè)備要求低。但施工工期較長(zhǎng),交通封閉時(shí)間長(zhǎng),對(duì)于交通量大的公路容易引起堵車,從而增加社會(huì)成本;同時(shí)需要占用大量場(chǎng)地來廢棄舊混凝土板等,不利于環(huán)保。2.原混凝土路面上設(shè)置反射裂縫延緩結(jié)構(gòu)或,比如加鋪玻纖布、橡膠瀝青層等,然后加鋪進(jìn)行面層這種方法施工工期較短,不產(chǎn)生廢棄挖除物,噪音、振動(dòng)很少。缺點(diǎn)是他必須對(duì)病害板塊進(jìn)行處理,比如對(duì)脫空板塊進(jìn)行灌漿等, 處理也比較復(fù)雜。最主要的缺點(diǎn)是它只能延緩反射裂縫產(chǎn)生的時(shí)間,而不能徹底消除,導(dǎo)致使用壽命比較短;另外后期養(yǎng)護(hù)較為復(fù)雜,養(yǎng)護(hù)成本高。3.采用舊混

3、凝土路面破碎穩(wěn)固加鋪技術(shù)它是指在舊水泥混凝土路面改造過程中,利用專用的水泥面板破碎設(shè)備將舊水泥混凝土路面打碎、壓穩(wěn)后加鋪路面結(jié)構(gòu)層的一種施工方法。由于水泥板破碎成為較小的碎塊之后,能夠大大降低溫度變化時(shí)水泥板的熱脹冷縮;然后經(jīng)過壓路機(jī)碾壓消除板塊間彎沉差,從而降低反射裂縫產(chǎn)生的可能性。破碎技術(shù)一般又分三種:沖擊壓實(shí)技術(shù)、打裂壓穩(wěn)技術(shù)及碎石化技術(shù)。前兩種方式包括碎石化技術(shù)中的多錘頭技術(shù)可以達(dá)到抑制反射裂縫產(chǎn)生的作用,但是由于水泥板粉碎不夠徹底,這幾種技術(shù)也不能完全消除反射裂縫。同時(shí)由于施工時(shí)的沖擊力比較大,對(duì)周邊的房屋、擋土墻等會(huì)產(chǎn)生影響。對(duì)舊路面結(jié)構(gòu)層擾動(dòng)、破壞比較嚴(yán)重,可能造成老路承載力不足

4、而需要補(bǔ)強(qiáng)。二、共振碎石化技術(shù)簡(jiǎn)介水泥路面共振碎石化技術(shù)由美國(guó)率先開發(fā)使用。2004年由美國(guó)的安邁公司把這項(xiàng)技術(shù)引入我國(guó),從2005年開始、在上海、浙江等地區(qū)逐步開始應(yīng)用。2011年我們?cè)谡憬蓷l省道,甬臨線和江拔線(奉化段這兩個(gè)工程中進(jìn)行了應(yīng)用。該項(xiàng)技術(shù)主要是根據(jù)共振設(shè)備發(fā)出一定頻率的震動(dòng)諧波,該頻率 與混凝土頻率一致時(shí),引起混凝土板共振并迅速破碎開裂,從而達(dá)到破碎舊混凝土板的目的。這種方式與其他碎石化技術(shù)利用純沖擊力作用在使用機(jī)理上有很大的區(qū)別。三、共振碎石化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與其他碎石化工藝做個(gè)比較,共振碎石化技術(shù)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):1.對(duì)舊板各層擾動(dòng)、破壞很小重,能夠保持原有公路的承載力。由于它采用

5、的是共振原理,它的能量被水泥混凝土吸收,不會(huì)把破碎的石塊砸入原有基層,因此維持了原有基層的承載力。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的情況,通過對(duì)比實(shí)驗(yàn),共振施工的震動(dòng)感小于其他碎石化工藝。2.對(duì)舊板破碎更加徹底,結(jié)構(gòu)更加合理,破碎后它的上層粒徑絕大多數(shù)在4厘米以下,能有效防止反射裂縫;下層絕大多數(shù)在15厘米以下,為板體性較好但有許多裂縫的破裂層。它的裂縫是成一定角度的,形成了一種嵌鎖結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)與其它碎石化方式形成的垂直破裂結(jié)構(gòu)相比,有更大的承載力。也就是說既能保證碎石化層仍有一定的強(qiáng)度,又能起到防止反射裂縫的作用。這種結(jié)構(gòu)是目前其他方法無法做到的。3.這種方法施工工期短,每天最大破碎量在40005000平方米

6、之間,破碎后即可鋪筑路面,交通封閉時(shí)間比挖除原有混凝土結(jié)構(gòu)層重新鋪筑路面的方式減少35倍以上。4.基本不需要廢方,有利環(huán)保。5.從價(jià)格上比較,與挖除原有混凝土結(jié)構(gòu)層重新鋪筑路面方式的 造價(jià)基本相同甚至略低。相對(duì)于其他共振技術(shù),由于他反射裂縫控制合理,使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他共振技術(shù)。四、共振碎石化技術(shù)的加鋪結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)凝土路面在破碎改造后加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),就目前調(diào)研有關(guān)資料來說,由于不同國(guó)家的國(guó)情以及路面設(shè)計(jì)方法有所不同,各個(gè)國(guó)家的一些方法也不盡相同,為了盡量與我們現(xiàn)有規(guī)范銜接,我們這次采用的是公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范的彈性層狀體系理論方法。碎石化這種結(jié)構(gòu)既不同于我們常用的半剛性基層路面結(jié)構(gòu),也不同于柔性

7、基層路面,而與國(guó)外“倒裝式結(jié)構(gòu)”最為接近。為了盡量與現(xiàn)有規(guī)范銜接按現(xiàn)有規(guī)范,根據(jù)國(guó)內(nèi)研究結(jié)果,計(jì)算時(shí)可按柔性基層計(jì)算,也可以按復(fù)合基層計(jì)算。確定舊路基層、路基及碎石化層模量,最好采用實(shí)測(cè)值,碎石化層模量一般5001000mpa,一般計(jì)算取600800mpa。面層加鋪厚度一般要大于12厘米,較多采用1225厘米。本工程采用15厘米的厚度。五、共振碎石化及加鋪施工工藝1.在碎石化施工之前,我們要先進(jìn)行調(diào)查及準(zhǔn)備工作。要對(duì)地質(zhì)情況差的路段事先加以處理。另外為了保證橋涵結(jié)構(gòu)物的安全,構(gòu)造物兩端要留一定的距離不能采用碎石化工藝,按照我們實(shí)際施工情況來看,埋到路基50厘米以下的圓管涵,基本上不會(huì)產(chǎn)生影響。

8、另外因?yàn)樗槭?舊混凝土?xí)蛩闹苡幸欢ǖ臄U(kuò)張,因此對(duì)板 體性較強(qiáng)(配筋混凝土等、較寬或沒有碎石化伸縮空間的路面,需考慮對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行縱向切割。碎石化對(duì)排水系統(tǒng)要求很高,能否提供足夠的承載力、能否防止和消除反射裂縫,與是否安置了排水系統(tǒng)以及是否合理有很大的關(guān)系,舊路面碎石化后,相當(dāng)于一個(gè)基層排水系統(tǒng),我們要做的就是把碎石層的水排到路基以外,一般來說,可以在路邊緣設(shè)置盲溝或集水管等。要移除舊路上的瀝青補(bǔ)塊,因?yàn)檫@個(gè)它會(huì)影響共振機(jī)械的工作效果。2.在正式破碎之前,要先進(jìn)行試振及開挖試坑檢查,通過開挖,檢查破碎粒徑分布情況以及均勻程度,確定破碎機(jī)械施工參數(shù)以及施工組織措施。3.破碎后要進(jìn)行碾

9、壓,碾壓時(shí)壓路機(jī)采用高頻低振幅的方式,噸位不用太大,碾壓邊數(shù)也不要太多,要注意不要過量壓實(shí)。4.瀝青攤鋪工藝與其他瀝青路面工藝是一樣的,但要注意碎石化層碾壓完后(48h內(nèi)應(yīng)進(jìn)行攤鋪,以減少車輛交通及雨水對(duì)破碎層的影響。碎石化層碾壓后,一般可不涂灑透層油、也不必設(shè)置應(yīng)力吸收層、應(yīng)力吸收膜、土工織物等材料,可直接進(jìn)行攤鋪并碾壓。也可以參考多錘頭碎石化施工的經(jīng)驗(yàn),在碎石化壓實(shí)后的表面上灑布乳化瀝青透層油。六、共振化技術(shù)的適用條件及在工程中的使用經(jīng)驗(yàn)1.這種技術(shù)不適用于承載能力差的路段,如果是由于路基原因造成的承載能力不足而產(chǎn)生的水泥混凝土路面破壞，碎石化工藝本身 是沒有辦法解決這個(gè)問題的。除了事先試

10、驗(yàn)確定外，根據(jù)美國(guó)的使 用經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)時(shí)可以使用以下判斷方法：當(dāng)共振破碎機(jī)施工時(shí)留 下 5 厘米或更深的車轍，就表明這個(gè)地區(qū)不適合共振破碎工藝；如 果并未產(chǎn)生很大的車轍，證明混凝土路面能夠支撐近 30 噸的共振 機(jī)器的重量，隨著邊緣排水系統(tǒng)開始排掉基層和底基層的水，應(yīng)該 足夠堅(jiān)固以支撐交通荷載。 由于震動(dòng)功率的原因，雙層或水泥板太厚路段（大于 30 厘米）也 不適用或者需要事先進(jìn)行預(yù)破碎。 2底下埋有重要管線可能造成危害的路段、橋涵路段不適用這個(gè) 工藝。 3其他的，比如是由于板底脫空、唧泥、堿集料反應(yīng)、凍融破壞 等非路基原因引起的板塊破裂的公路、城市道路、機(jī)場(chǎng)等均可考慮 使用，特別是對(duì)高交通量

11、地區(qū)尤其適合。 4若外側(cè)車道邊緣有路緣石或其它設(shè)施、內(nèi)側(cè)車道靠中央分隔帶 邊緣阻礙共振機(jī)械的施工，即沿著車道縱向破碎時(shí)，內(nèi)外側(cè)車道邊 緣會(huì)有 5075cm 的路面破碎不到（錘頭不能作水平移動(dòng)） ，此時(shí)， 可讓共振機(jī)械與內(nèi)外側(cè)車道邊緣成 30°50°的角度破碎。 5在設(shè)計(jì)上要合理的選擇縱坡設(shè)計(jì)參數(shù)。因?yàn)槊鎸邮侵苯釉谒槭?化層上澆筑的，因此，舊水泥混凝土路面原來的縱坡及平整度對(duì)施 工完成后的影響相當(dāng)大。如果縱坡要求過高會(huì)造成調(diào)平層太厚，那 么在調(diào)平層材料選擇、結(jié)構(gòu)合理性方面會(huì)產(chǎn)生影響，也會(huì)造成造價(jià) 過大。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以保證行車舒適性為目的合理選用縱坡 標(biāo)準(zhǔn)。 6碎石化層結(jié)構(gòu)比較特殊，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有規(guī)范上沒有明確的計(jì)算設(shè)計(jì) 彎沉的方法，按現(xiàn)有理論計(jì)算彎沉和實(shí)際還是有所差別，在一點(diǎn)上 還需要加強(qiáng)理論研究。 參考文獻(xiàn)： 1吳青峰、凌建明。