舊水泥路面共振碎石化技術的應用分析

摘 要：為了能根治路面反射裂縫，有學者提出采用共振設備對舊水泥混凝土面板進行破碎碾壓作為基層，然后再加鋪瀝青混凝土的方法。相比與舊路面重建，水泥混凝土路面破碎后可以直接作為路面基層，也就省去了基層的建造費用，也避免了環境污染，而且作業速度快、不擾民。

關鍵詞：舊水泥路面;共振碎石化;技術;應用

一、試驗路工程概況

本文以某州某路段為例進行分析。該路改造工程位于該州城北部，全長7.01km，路面標高呈中間高、南北低的趨勢。根據勘探揭示并結合區域地質資料、巖土層的時代、沉積先后順序以及顆粒粗細，在勘探深度內共劃分三個工程地質層，每個沉積層依據土質狀態、顏色又分為了多個亞層，具體如表1所示。

二、碎石化的破碎機理

共振碎石化技術具體的原理是通過使共振設備產生的振動頻率與舊水泥混凝土板自身的固有頻率相同而產生共振，借助這種共振的作用將舊混凝土板破碎成小的顆粒，然后加鋪瀝青混凝土。當前，該技術能最徹底地解決路面反射裂縫的問題，相比與其他的方法，其所具有的特點包括施工簡單、工期短、噪聲小以及綠色環保。

三、方案的比較分析

（一）技術的比較分析

該路改造工程確定路面改造方法為“白改黑”，并結合典型工程采用的工藝，提出了三種的方案：第一種是直接加鋪AC（瀝青混凝土）;第二種是多錘頭破碎后鋪水穩層，再鋪AC;第三種是共振碎石后加鋪AC。

1、對于直接加鋪AC的方案，經過多條公路的實踐，已經證明效果較差。因為原水泥混凝土板是剛性結構，極易產生脆性破壞，造成瀝青柔性結構層的反射裂縫。不管采取何種材料和路面結構，該方案都不能根治反射裂縫，最多延緩裂縫的產生，為后期維護和大修帶來極大的麻煩。

2、多錘頭破碎后鋪水穩層和AC的方案是將800kg的重錘提升到1.2～1.5m的高度，利用強擊振力將水泥混凝土板破碎成不規則的大塊。其工程質量的控制極難掌握，仍然有可能產生反射裂縫;與此同時，多錘頭破碎會擊碎原路面基層，破壞原有路面結構的穩定性，容易產生新的病害。

3、共振碎石后加鋪AC的方案是通過共振碎石技術將原路面有規律地擊碎，由于共振后的水泥板是上下分層結構，上部碎石可以有效隔絕反射裂縫，下部大料嵌鎖，保證了結構強度。這種方案既理想又經濟，但是，共振碎石后的結構是介于半剛性基層和柔性基層中間的一種結構，所以要設計好瀝青面層，使其既不產生反射裂縫，也不發生疲勞破壞。綜合考慮該路的老路狀況、交通組織、投資規模以及施工周期等方面，推薦采取第三種方案。共振碎石工藝不僅優化了路面結構，變剛性面層為半柔半剛的基層，根治了“白改黑”結構產生反射裂縫的難題，解決了舊路面改造的質量問題，而且能作為路面基層直接使用，并與瀝青面層攤鋪同時流水作業，大大縮短了工期，減少了通行費損失。另外，該方案節約了大量基層水穩材料，降低了工程造價，解決了水泥混凝土碎塊垃圾的處理，完全符合業主“保證質量、節省費用”的要求。

（二）成本的比較分析

1、直接費用。查閱該地造價信息，計算比較三種改造方案的直接費用，結果如表2所示。

2、間接費用。第一，施工工藝與施工組織。多錘頭破碎后鋪水穩層和AC的方案使用2種材料、2套設備，施工工序多、工藝復雜，對技術人員要求高;需要開辟多個施工工作面，對施工組織、材料供應、交通管理造成較大的困難，容易出現窩工，影響工期。第二，拌和設備及拌和場建設。多錘頭破碎后鋪水穩層和AC的方案需2套水泥穩定碎石和瀝青混凝土拌和、攤鋪施工設備，同時需要2處拌和場，拌和場建設費用按500萬元計;而共振碎石后加鋪瀝青和直接加鋪瀝青面層方案，只需1套瀝青混合料的拌和與攤鋪設備，按此計算該路改造可節約近500萬元。第三，工期。多錘頭破碎后鋪水穩層和AC的方案由于鋪筑水泥混凝土或水穩層需要7D以上的養生周期，無法流水作業，下道工序只能按部就班地等上道工序完工才能開始施工，施工速度慢，而且目前該公路改造安排工期6個月，時間較緊張。直接加鋪方案由于在加鋪前需要對舊水泥板進行壓漿、換板、裂縫處治等，并鋪設土工合成材料防裂層或應力吸收層，相應的準備周期依然很長，但是總工期可節省1個月。共振加鋪方案中共振碎石和瀝青加鋪可同時流水作業，施工進度快，正常情況下，共振碎石和瀝青面層施工一天可完成半幅施工500m以上，總工期可以節約2個月左右。

四、結語

本文主要分析碎石化的破碎機理，并以某路段為例，將舊水泥路面共振碎石化技術于其他技術進行了對比，共振碎石化技術不僅具有交通影響小、改造周期短、減少堆棄、經濟環保的優點，還可以有效解決瀝青加鋪層反射裂縫問題，具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

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[2]王永良，張洪亮，郭桂宏，呂江峰.碎石化舊水泥路面上水泥混凝土加鋪層應力分析[J].筑路機械與施工機械化，2014.

[3]敬庭智，劉朝江.碎石化的舊水泥路面上水泥混凝土加鋪層應力分析和開裂預估[J].公路工程，2017.

作者簡介：胡嘯（1987.8.14），女;籍貫：湖南;漢族;學歷：本科;中級職稱：職務工程師：研究方向：公路橋梁隧道。