論高等級公路大修工程中共振碎石化技術的應用研究

羅春平

摘要：為解決水泥混凝土路面加鋪瀝青層后易出現反射裂縫病害的問題，提高高等級公路水泥混凝土路面維修改造工程質量，本文依托常德市沅澧快速干線一號大道工程，對共振碎石化技術在高等級公路大修工程中的應用進行了研究。系統分析了共振碎石化技術設備參數、施工要點、注意事項、應用效果以及經濟效益，為共振碎石化技術在高等級公路水泥混凝土路面改造中的應用提供技術參考。

關鍵詞：共振碎石化;高等級公路;水泥混凝土路面;應用研究

引言

隨著交通荷載的快速增長，使得早期修筑的大量高等級公路出現了路面損壞。水泥混凝土路面維修，常采用碎石化處理方案，再加鋪瀝青路面。本文系統分析共振碎石化技術設備參數、施工工藝注意事項、應用效果以及經濟效益等。

1工程概況

本文依托公司中標的常德市沅澧快速干線一號大道工程2標進行研究，沅澧干線一號大道鼎城段位于常德市鼎城區，本項目基本沿G207路線走廊帶進行布設，設計標準為一級公路，全線為老路改擴建工程。2標起止樁號為K46+000-K50+340，為雷公廟鎮望仙橋村至蔡家崗鎮舒公殿村，全長4.34km。設計有25cm水泥混凝土面板碎石化89636m2。

2共振碎石化技術介紹

共振碎石化技術是利用共振設備產生的振動能量，通過破碎錘頭傳遞到水泥板塊里，與重錘將水泥板塊“打斷”的沖擊作用不同。共振碎石機動量高，和板塊接觸時間短，是瞬間均勻地“擴展”到板塊底部，不會破壞基層結構。

3共振碎石化施工要點及注意問題

3.1施工前的準備工作

（1）施工前應在現場對構造物做出明確標記，施工過程中進行實時監控;

（2）共振碎石化施工的豎直向安全距離和水平向安全距離（見表1及表2）;

（3）共振碎石時，將根據構造物的實際情況和標記出的安全施工距離，采取減小激振力、降低頻率、提高錘頭、加快行進速度等方法對不同的構造物進行處理。遇到有實在不能振的構造物（例如路面檢查井），采取迂回跳過的方式躲開。為此留下的施工縫，在鋪筑面層之前增設防止反射裂縫的措施;

（4）舊道路存在上跨構造物，應滿足凈空要求且該路段舊路面共振破碎直接加鋪后凈空不足的情況下，當采取先清除破碎層后修復層再加鋪等措施后可同時滿足承載力和凈空要求時，可采用共振碎石化技術;否則不得采用共振碎石化技術;

（5）板塊破碎嚴重造成板體松散、滲水基層以致基地松軟彈簧、路基翻漿沉陷的局部路段不得采用碎石化施工，應按照相關要求作為特殊路段進行處理;

3.2共振破碎機施工控制參數確定

（1）試振區應設置在路面狀況具有代表性的路段，檢查坑選在試振區的中央部位，數量1—3個;

（2）若發現檢查坑處碎石化層，不滿足碎石化要求，則試振區的施工參數不滿足要求，應仔細檢查調整施工參數，只至滿足要求為止，最后擇優確定共振碎石機的施工控制參數。

3.3共振破碎施工

（1）碎石化施工順序一般由外側車道邊緣開始破碎，破碎時宜從路拱的低處向高處依次進行破碎;

（2）每一條錘頭破碎寬度約0.2m，與相鄰板塊搭接部分的破碎寬度不應少于0.1m，以消除原有接縫;破碎一條車道宜控制在15—18條;

（3）對于連續配筋混凝土或基層為素水泥混凝土等水泥面板強度過高或板塊過厚的路段，應適當增大振動頻率或在破碎前采用打裂等其他手段對舊水泥砼面板進行預裂處理;

（4）對于碎石化施工路段內，發現構造物開裂和位移等異?，F象時，應立即停止施工，應在查明原因并采取相應的保護措施后方可繼續施工;

（5）共振碎石不得留邊、留死角，不得依靠非共振設備進行輔助破碎。確保不形成由于施工方式不同造成的施工縫，避免日后反射裂縫的產生。

3.4碎石化層的碾壓

（1）碎石化層碾壓按初壓、復壓、終壓三個階段進行，直線段由兩側路肩開始向路中心碾壓;平曲線段由內側路肩向外側路肩進行碾壓;

（2）為加強碾壓效果，宜在初壓和終壓前灑水。應盡可能提高碾壓遍數，以壓穩壓平不再產生輪跡印為準;

（3）嚴禁壓路機在已完成的路段上掉頭或緊急制動;

3.5碎石化層的保護

（1）施工時交通車輛的控制：嚴格控制碎石化層上的交通，禁止通行與施工無關的車輛;

（2）雨水的防治：碎石化后應及時碾壓，防止碎石層被雨水浸泡;

（3）碎石化層的交通開放：如果出現交通壓力大或基礎較差，確實需要通行車輛的情況，可在破碎碾壓后及時噴灑瀝青透層油，放行車輛速度應嚴格限制在30km/h以下，同時應灑水養生。車輛的碾壓也能夠使軟弱基礎及早曝露，及早處治，在瀝青攤鋪之前將病害消滅于無形。共振碎石后很長時間才鋪瀝青面層的話，在鋪油之前應重新整理（掃除浮石和積水，填平坑洼）和壓實共振碎石面，以確保完整穩固的基層表面。

3.6特殊路段處理

（1）軟弱土等不良路段，應降低振幅、增大相鄰兩條破碎施工間距等措施;

（2）嚴重病害的路面可直接破除損壞的水泥混凝土板，挖除部位的回填可根據現場情況，依據設計文件指定的方法處治。零星挖除部位的回填，下部可用低標號水泥混凝土填滿，距舊水泥路面頂面以下15～20cm的范圍內采取級配碎石或瀝青碎石回填;

（3）共振碎石化之后，小的脫空會在車輛的碾壓下自然擠密，大的脫空會形成塌陷。產生針對脫空處的凹陷，可參照上述局部下陷的處理方法。

4共振碎石化施工效果分析

4.1施工質量檢測

（1）本文采用GZL-600型全浮動式共振碎石機進行舊水泥混凝土路面碎石化施工，施工控制參數如表3所示。

（2）利用承載板法和貝克曼梁法對碎石化后路面性能進行檢測，結果如表4和表5所示，級配檢測結果如表6所示：

（3）由表4至表6中檢測結果可以看出，碎石化處理后水泥混凝土路面當量回彈模量、回彈彎沉以及粒徑分布均符合要求，但是結果變異性偏大，路面當量回彈模量變異系數接近限制，路面彎沉結果變異系數相對較小。對比行車道和應急車道檢測結果可以看出，應急車道處當量回彈模量和回彈彎沉變異系數均大于行車道處結果變異系數，表明應急車道處碎石化后路面均勻性要比行車道處差，這可能與兩處共振碎石機的振動頻率不同有關，在后期應用中應進一步加強對水泥混凝土板的固有頻率計算。

4.2經濟效益分析

本文依托工程主線舊水泥混凝土路面大修改造設計采用了兩種改造方案：方案一為“連續配筋混凝土+瀝青面層”，方案二為“舊水泥混凝土路面共振碎石化+瀝青路面”。本項目4.34km的舊水泥路面采用了方案二共振碎石化施工技術，舊水泥路面共振碎石化面積為89636m2，工程造價相比直接加鋪連續配筋復合式路面結構每平方可節約108.38元，建設成本降幅達31%，合計節約971.48萬元，同時節約原材料碎石約3.36萬噸，減少了水土流失。

5、結論

本研究依托工程實踐，為今后修正共振碎石化技術施工參數提供依據，本文對舊水泥混凝土共振碎石化技術的應用進行研究，主要得到以下結論：

（1）共振碎石化技術應在施工準備階段重點調查工程附近構造物，監控施工過程，保證相關構造物安全;對于施工參數應通過試振確定，保障施工質量;碎石化后應注意雨水防治，注重排水系統設置;

（2）工程實踐表明，共振碎石化技術適用于高速公路水泥混凝土路面的碎石化處理，且碎石化后碎石層粒料均勻性較好，可有效預防加鋪瀝青層后反射裂縫的產生;

（3）采用共振碎石化技術可有效降低施工成本，節省成本約31%，并能充分利用廢舊路面材料，節約資源開采，具有顯著的社會經濟效益。

參考文獻：

[1]元中華.碎石化技術在水泥混凝土路而養護工程中的應用研究[D].長安大學，2017;

[2]林志陽.基于共振碎石化技術的“白加黑”工程施工技術研究[J].福建交通科技，2019（05）：6-9;

[3]姜獻東.舊水泥路而共振碎石化技術的應用[J].筑路機械與施工機械化，2017，34（08）：98-101;

[4]簡斌，古有軍.共振碎石化技術在水泥路面改造工程中的應用[J].黑龍江交通科技，2012，35（09）：43-44.

[5]譚詩樵.共振碎石化技術在公路水泥混凝土路而再生利用中的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2018，14（01）：163-165;

[6]佘滿漢，鄧星鶴.濕熱地區重載交通條件下舊水泥混凝土路面加鋪瀝青路面的技術研究[J].湖南交通科技，2019，45（01）：16-19+103;

[7]李劍.分析舊水泥混凝土路面共振碎石化及瀝青加鋪技術[J].智能城市，2019，5（19）：159-160;

[8]周祖蘭.碎石化技術在舊水泥混凝土路而改造施工中的應用[J].筑路機械與施工機械化，2018，35（09）：105-108;

[9]曾益玲.共振碎石化技術在水泥混凝土路面改造中的應用[J].門窗，2019（04）：146-148.

[10]曹征磊.共振碎石化技術在舊水泥路而改造施工中的應用[J].交通世界，2019（14）：28-29;