论高等级公路大修工程中共振碎石化技术的应用研究

罗春平

摘要：为解决水泥混凝土路面加铺沥青层后易出现反射裂缝病害的问题，提高高等级公路水泥混凝土路面维修改造工程质量，本文依托常德市沅澧快速干线一号大道工程，对共振碎石化技术在高等级公路大修工程中的应用进行了研究。系统分析了共振碎石化技术设备参数、施工要点、注意事项、应用效果以及经济效益，为共振碎石化技术在高等级公路水泥混凝土路面改造中的应用提供技术参考。

关键词：共振碎石化;高等级公路;水泥混凝土路面;应用研究

引言

随着交通荷载的快速增长，使得早期修筑的大量高等级公路出现了路面损坏。水泥混凝土路面维修，常采用碎石化处理方案，再加铺沥青路面。本文系统分析共振碎石化技术设备参数、施工工艺注意事项、应用效果以及经济效益等。

1工程概况

本文依托公司中标的常德市沅澧快速干线一号大道工程2标进行研究，沅澧干线一号大道鼎城段位于常德市鼎城区，本项目基本沿G207路线走廊带进行布设，设计标准为一级公路，全线为老路改扩建工程。2标起止桩号为K46+000-K50+340，为雷公庙镇望仙桥村至蔡家岗镇舒公殿村，全长4.34km。设计有25cm水泥混凝土面板碎石化89636m2。

2共振碎石化技术介绍

共振碎石化技术是利用共振设备产生的振动能量，通过破碎锤头传递到水泥板块里，与重锤将水泥板块“打断”的冲击作用不同。共振碎石机动量高，和板块接触时间短，是瞬间均匀地“扩展”到板块底部，不会破坏基层结构。

3共振碎石化施工要点及注意问题

3.1施工前的准备工作

（1）施工前应在现场对构造物做出明确标记，施工过程中进行实时监控;

（2）共振碎石化施工的竖直向安全距离和水平向安全距离（见表1及表2）;

（3）共振碎石时，将根据构造物的实际情况和标记出的安全施工距离，采取减小激振力、降低频率、提高锤头、加快行进速度等方法对不同的构造物进行处理。遇到有实在不能振的构造物（例如路面检查井），采取迂回跳过的方式躲开。为此留下的施工缝，在铺筑面层之前增设防止反射裂缝的措施;

（4）旧道路存在上跨构造物，应满足净空要求且该路段旧路面共振破碎直接加铺后净空不足的情况下，当采取先清除破碎层后修复层再加铺等措施后可同时满足承载力和净空要求时，可采用共振碎石化技术;否则不得采用共振碎石化技术;

（5）板块破碎严重造成板体松散、渗水基层以致基地松软弹簧、路基翻浆沉陷的局部路段不得采用碎石化施工，应按照相关要求作为特殊路段进行处理;

3.2共振破碎机施工控制参数确定

（1）试振区应设置在路面状况具有代表性的路段，检查坑选在试振区的中央部位，数量1—3个;

（2）若发现检查坑处碎石化层，不满足碎石化要求，则试振区的施工参数不满足要求，应仔细检查调整施工参数，只至满足要求为止，最后择优确定共振碎石机的施工控制参数。

3.3共振破碎施工

（1）碎石化施工顺序一般由外侧车道边缘开始破碎，破碎时宜从路拱的低处向高处依次进行破碎;

（2）每一条锤头破碎宽度约0.2m，与相邻板块搭接部分的破碎宽度不应少于0.1m，以消除原有接缝;破碎一条车道宜控制在15—18条;

（3）对于连续配筋混凝土或基层为素水泥混凝土等水泥面板强度过高或板块过厚的路段，应适当增大振动频率或在破碎前采用打裂等其他手段对旧水泥砼面板进行预裂处理;

（4）对于碎石化施工路段内，发现构造物开裂和位移等异常现象时，应立即停止施工，应在查明原因并采取相应的保护措施后方可继续施工;

（5）共振碎石不得留边、留死角，不得依靠非共振设备进行辅助破碎。确保不形成由于施工方式不同造成的施工缝，避免日后反射裂缝的产生。

3.4碎石化层的碾压

（1）碎石化层碾压按初压、复压、终压三个阶段进行，直线段由两侧路肩开始向路中心碾压;平曲线段由内侧路肩向外侧路肩进行碾压;

（2）为加强碾压效果，宜在初压和终压前洒水。应尽可能提高碾压遍数，以压稳压平不再产生轮迹印为准;

（3）严禁压路机在已完成的路段上掉头或紧急制动;

3.5碎石化层的保护

（1）施工时交通车辆的控制：严格控制碎石化层上的交通，禁止通行与施工无关的车辆;

（2）雨水的防治：碎石化后应及时碾压，防止碎石层被雨水浸泡;

（3）碎石化层的交通开放：如果出现交通压力大或基础较差，确实需要通行车辆的情况，可在破碎碾压后及时喷洒沥青透层油，放行车辆速度应严格限制在30km/h以下，同时应洒水养生。车辆的碾压也能够使软弱基础及早曝露，及早处治，在沥青摊铺之前将病害消灭于无形。共振碎石后很长时间才铺沥青面层的话，在铺油之前应重新整理（扫除浮石和积水，填平坑洼）和压实共振碎石面，以确保完整稳固的基层表面。

3.6特殊路段处理

（1）软弱土等不良路段，应降低振幅、增大相邻两条破碎施工间距等措施;

（2）严重病害的路面可直接破除损坏的水泥混凝土板，挖除部位的回填可根据现场情况，依据设计文件指定的方法处治。零星挖除部位的回填，下部可用低标号水泥混凝土填满，距旧水泥路面顶面以下15～20cm的范围内采取级配碎石或沥青碎石回填;

（3）共振碎石化之后，小的脫空会在车辆的碾压下自然挤密，大的脱空会形成塌陷。产生针对脱空处的凹陷，可参照上述局部下陷的处理方法。

4共振碎石化施工效果分析

4.1施工质量检测

（1）本文采用GZL-600型全浮动式共振碎石机进行旧水泥混凝土路面碎石化施工，施工控制参数如表3所示。

（2）利用承载板法和贝克曼梁法对碎石化后路面性能进行检测，结果如表4和表5所示，级配检测结果如表6所示：

（3）由表4至表6中检测结果可以看出，碎石化处理后水泥混凝土路面当量回弹模量、回弹弯沉以及粒径分布均符合要求，但是结果变异性偏大，路面当量回弹模量变异系数接近限制，路面弯沉结果变异系数相对较小。对比行车道和应急车道检测结果可以看出，应急车道处当量回弹模量和回弹弯沉变异系数均大于行车道处结果变异系数，表明应急车道处碎石化后路面均匀性要比行车道处差，这可能与两处共振碎石机的振动频率不同有关，在后期应用中应进一步加强对水泥混凝土板的固有频率计算。

4.2经济效益分析

本文依托工程主线旧水泥混凝土路面大修改造设计采用了两种改造方案：方案一为“连续配筋混凝土+沥青面层”，方案二为“旧水泥混凝土路面共振碎石化+沥青路面”。本项目4.34km的旧水泥路面采用了方案二共振碎石化施工技术，旧水泥路面共振碎石化面积为89636m2，工程造价相比直接加铺连续配筋复合式路面结构每平方可节约108.38元，建设成本降幅达31%，合计节约971.48万元，同时节约原材料碎石约3.36万吨，减少了水土流失。

5、结论

本研究依托工程实践，为今后修正共振碎石化技术施工参数提供依据，本文对旧水泥混凝土共振碎石化技术的应用进行研究，主要得到以下结论：

（1）共振碎石化技术应在施工准备阶段重点调查工程附近构造物，监控施工过程，保证相关构造物安全;对于施工参数应通过试振确定，保障施工质量;碎石化后应注意雨水防治，注重排水系统设置;

（2）工程实践表明，共振碎石化技术适用于高速公路水泥混凝土路面的碎石化处理，且碎石化后碎石层粒料均匀性较好，可有效预防加铺沥青层后反射裂缝的产生;

（3）采用共振碎石化技术可有效降低施工成本，节省成本约31%，并能充分利用废旧路面材料，节约资源开采，具有显著的社会经济效益。

参考文献：

[1]元中华.碎石化技术在水泥混凝土路而养护工程中的应用研究[D].长安大学，2017;

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

[3]姜献东.旧水泥路而共振碎石化技术的应用[J].筑路机械与施工机械化，2017，34（08）：98-101;

[4]简斌，古有军.共振碎石化技术在水泥路面改造工程中的应用[J].黑龙江交通科技，2012，35（09）：43-44.

[5]谭诗樵.共振碎石化技术在公路水泥混凝土路而再生利用中的应用[J].公路交通科技（应用技术版），2018，14（01）：163-165;

[6]佘满汉，邓星鹤.湿热地区重载交通条件下旧水泥混凝土路面加铺沥青路面的技术研究[J].湖南交通科技，2019，45（01）：16-19+103;

[7]李剑.分析旧水泥混凝土路面共振碎石化及沥青加铺技术[J].智能城市，2019，5（19）：159-160;

[8]周祖兰.碎石化技术在旧水泥混凝土路而改造施工中的应用[J].筑路机械与施工机械化，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应用[J].门窗，2019（04）：146-148.

[10]曹征磊.共振碎石化技术在旧水泥路而改造施工中的应用[J].交通世界，2019（14）：28-29;