共振碎石化技術在舊路面改造中的應用

摘要：以某年久失修公路為例，對其采用共振碎石化技術進行改造施工，對其技術原理和優勢進行了總結，并從施工前的準備工作、施工控制參數確定、共振碎石施工要點等方面對施工技術進行了分析，并提出了施工現場檢測方法，對施工效果進行綜合評價。結果表明：共振碎石化技術在舊路面施工中的應用，確保了項目的順利實施，竣工質量驗收合格，可為類似項目提供經驗參考。

關鍵詞：舊水泥混凝土路面；共振碎石化；施工；檢測

1 " 工程概況

某公路工程修建于2005年，設計速度為80km/h，路面寬度為16m，路基寬度為18m，水泥穩定碎石基層厚度為30cm，水泥路面板的尺寸為4m×2.5m。目前該公路已經累計投入使用了17年，待改造施工路線長度為6.97km。考慮到路面改造工程的交通量較大，因此在施工之前，需要對歷史交通量進行調查，其中近8年中8月份的歷史交通量調查統計結果如表1所示。

根據表1的結果可知，該公路交通量較大，而且車輛數量不斷增加，特別是大型車和特大型車的增加量也明顯。為確保道路行車的安全性，急需對路面出現的病害進行處治。經多方研究，決定采用共振碎石化技術對舊水泥混凝土路面進行改造處理。

2 " 共振碎石化的技術原理及優勢

2.1 " 技術原理

共振破碎機是依據共振理論，使高頻低幅的能量連續產生，由錘頭調節改變其振動頻率，使其接近舊水泥混凝土面板的固有頻率，激發其產生共振效應，在水泥混凝土路面層內產生均勻的裂紋，從而達到破碎功效。

水泥混凝土路面在其共振破裂進程時，路面在其共振破碎機錘頭作用下產生共振的同時會急速向前移動，共振破碎機沖擊的合力會均勻地破碎舊水泥混凝土路面，使路面破碎成為均勻粒徑。粒徑與粒徑的棱角相互形成嵌鎖，大大提高破碎后路面的承載力。某共振碎石機技術參數如表2所示。

2.2 " 共振碎石化優勢

共振碎石工藝優化了路面結構，能使剛性面層變為半剛性的基層，能有效治理舊水泥混凝土上加鋪瀝青混凝土結構中的反射裂縫問題，解決舊路面改造的技術難點，同時還可與瀝青面層形成流水施工，有助于節約工期。

舊水泥混凝土經過共振碎石后使用，有效治理反射裂縫的同時也節約了大量的基層材料，從而降低了工程造價和日后的維修成本。由于共振成碎石后直接使用，不需要占用大量的場地來堆放舊混凝土板，有效解決了工程垃圾的處理問題，有利于減輕白色污染，響應國家提倡的環保號召。

3 " 共振碎石化施工流程

共振碎石化施工流程詳見圖1。

3.1 " 施工前準備工作

施工前應對改造路段情況進行詳細調查，包括附件建筑物情況、地下附屬設施情況、道路沿線的井蓋、涵洞等情況，以便合理制定施工方案，使后期的施工能順利進行。對舊路面進行清理以及構造物進行標識，并制定合理的交通管控方案。

在施工區進行封道，在施工區的起點及終點設置水馬及警戒線，禁止與施工無關的車輛同行，并安排施工員進場現場管控。做好揚塵控制，在施工前、施工中和施工后適量灑水降塵。施工前所準備的主要材料如表3所示，主要機械設備如表4所示。共振碎石化施工豎直向安全距離和水平向安全距離分別如表5和表6所示。

3.2 " 施工控制參數的確定

為保證破碎效果，該項目選擇選K43+900～K44+000段右幅典型路段作為試振區，以取得共振破碎機的振動頻率、振幅、橫向錘間距等工業參數。通過試振區的破碎效果，確定共振碎石化施工的各項工藝施工。

選用RPB-GP60型水泥路面共振破碎機進行施工，該機型是水泥路面改造工程的主力機型和碎石化技術比較成功的示范機型。RPB-GP60型共振碎石機整體工作頻率可達到0～60Hz，可隨水泥板塊厚度調節破碎厚度，錘頭振動頻率可調節，振幅約10～20mm，并滿足上小下大、碎塊相互嵌鎖等要求，施工效率高，振動沖擊小。

在試振區的橫向接縫或工作縫設置1～3個檢查坑，觀察碎石化后的顆粒是否在規定的粒徑范圍內。若碎石化粒徑不滿足要求，則根據碎石化效果調整施工參數，并重新選擇試振區進行試振，直至碎石化施工效果滿足設計要求，確定施工控制參數。

3.3 " 共振碎石施工

3.3.1 " 破碎施工

施工順序由外側車道邊緣開始向內進行破碎。每一錘頭破碎寬度約0.2m，在破碎一遍后，緊接著破碎第二遍時，第二遍破碎區域間隔應控制在半個錘頭寬度以內，嚴格控制隔行破碎現象，避免漏振。在共振碎石化工藝處理過程中，可針對水泥混凝土路面的強度差異進行差別化的施工參數，并記錄下來。共振碎石應采用同一機械對混凝土路面全幅進行全寬度、全方位、全截面、全深度的共振粉碎，且不得留邊和死角。不得依靠非共振設備的輔助破碎，以保證不產生因為施工方法不同而導致的施工縫，有效防止日后反射裂紋的出現。施工時遇雨，則應停止施工。

3.3.2 " 碎石化層的清理

對碎石化層上舊水泥混凝土面層接縫、裂縫之間的條狀填料進行人工清除。對碎石化表層尺寸大于5cm的碎塊予以清除，并采用連續型級配碎石回填。對于豎向深度約5cm的凹地，也應采用連續型級配碎石回填。

3.3.3 " 碎石化層的保護

共振碎石后應按要求設置排水設施。及時進行碾壓，防止雨水浸泡。破碎后的碎石化層可以適當開放交通，讓自然交通行車的膠輪對碎石進行交錯揉碾，加速表層碎石的嵌鎖，提高早期強度，防止瀝青面層疲勞損傷。

3.4 " 碎石化層壓實

待碎石化層局部差異沉降穩定后，進行碾壓施工。第一次和最后一次壓實前都需進行灑水浸潤。初壓采用振動壓路機（關閉振動模式）進行靜壓1遍。復壓采用振動壓路機振壓3遍。終壓采用振動壓路機（關閉振動模式）進行靜壓2遍。為提高碾壓效果，宜在初壓和終壓前灑水，以增強石粉與骨料之間的嵌鎖能力。碾壓速度不宜超過5km/h，碾壓過程嚴禁使用強振。

3.5 " 灑布透層

在加鋪層與碎石化層之間灑布透層改性乳化瀝青。灑布透層油前，要將路面上的一切雜物清理干凈。

4 " 施工現場檢測

共振碎石化施工完工后，根據設計要求，取試驗段右幅開挖，進行顆粒篩分試驗和回彈模量檢測。對檢測試驗數據進行分析，以便對其施工質量進行評價。

4.1 " 顆粒篩分試驗

開挖試坑取樣，分別在試驗段右幅行車道與超車道各取一處。干燥試樣總量分別為3917g與3557.9g，分別在溫度23℃、相對濕度65%的環境下進行水洗干燥后篩分試驗。經水洗法篩分稱重后進行計算，得到通過率，繪制出級配曲線。結果顯示該曲線均未超出級配范圍的上下限，由此可知，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0.075mm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，可得平均數為6%，滿足設計要求的不大于7%的要求。由此說明，該樣品所檢項目符合設計文件中相關技術要求。

4.2 " 共振碎石化回彈模量試驗檢測報告

該樁號共振碎石化完成后，采用現場土基回彈測定儀（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域進行回彈模量測試，測試結果顯示均合格。

5 " 效益分析

5.1 " 經濟效益

該水泥混凝土路面經共振碎石化處理后，路面的承載力可以得到明顯提高，可提高路面承載能力5%～10%，能夠延長路面使用壽命2～3年，具有較好的經濟效益。

5.2 " 社會效益

舊水泥混凝土路面經共振碎石化處理后，可以減少車轍、坑槽、沉陷等病害的產生，并可以節約養護費用，延長道路使用壽命，具有較好的社會效益。

5.3 " 環境效益

經破碎后的碎石回填后，可減少對地表植被的破壞，具有較好的環境效益。

5.4 " 社會效益

經破碎后的碎石回填后，可有效改善原路面排水系統和提高原路表溫度，減少因基層破損而產生的反射裂縫對瀝青層造成的破壞，具有較好的社會效益。

6 " 結束語

本文以某年久失修公路為例，對其采用共振碎石化技術進行改造施工，并提出了施工現場檢測方法，并對施工效果進行綜合評價。研究結果表明，舊水泥混凝土路面共振碎石化施工技術的應用，有效提高了該項目的質量，延長了公路的使用年限，取得了良好的社會經濟效益。

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