水泥混凝土路面碎石化处理技术与监理

2010-08-15孙占平赵连地

山西建筑 2010年10期

孙占平赵连地

杭州绕城高速公路全长123 km,其中西段(转塘—余杭塘河)18.288 km,于1997年年底通车,绕城高速公路现有路面除了西段8.6 km是水泥混凝土路面外,其余均为沥青混凝土路面。随着社会经济的迅速发展,道路上通行的交通量增长非常迅速,经过多年的运行,旧水泥混凝土路面已出现不同程度的破损,对行车的安全性和舒适性带来很大的负面影响。上级交通主管部门非常重视,于2006年9月开工对该公路路面进行改造。

该路面改造采用了一系列具有节约资源、保护环境、施工时间短的新技术和新的管理方式,是杭州市第一条全面使用碎石化专有技术对旧水泥混凝土路面进行改造的工程。经施工实践证明,采用碎石化技术不但可以减少因清除、堆置旧路面混凝土块带来的相关费用及建筑垃圾问题,而且可以利用破碎后的原路面经简单处理后即作为新路面的一层结构,达到了节约费用、加快进度、有利环保的效果,取得了良好的经济和社会效益。

碎石化技术要求的罩面厚度一般不小于12 cm。碎石化技术是目前解决水泥混凝土路面反射裂缝最彻底的方法,同时具有施工速度快、振动小、造价低的特点以及重要的环保意义。

1 碎石化技术的特点

1)碎石化技术防止反射裂缝的效果比同样应用于混凝土路面改造项目中的振裂压稳、破裂压稳及增加应力缓冲层等技术更为有效。2)破碎并压实的混凝土路面是由破碎混凝土块组成的紧密结合、内部嵌挤、高密度的材料层。3)破碎材料具有较强的抗车辙能力和抗剪强度,但不能支持柔性应力。4)碎石化的混凝土路面不是一般的粒料基层,也并不是处于无应力状态,与一般的密级配粒料相比,碎石化混凝土路面可以为HMA罩面提供更高的结构强度。

2 碎石化技术使用的设备

2.1 多锤头破碎机

多锤头破碎机(MHB)由两部分组成,前半部分为柴油发动机动力系统,后半部分为破碎系统,平均配备两排成对锤头,这样在设备全宽范围内可以连续破碎,中间备有两排各3对650 kg的锤头,两侧各有1对865 kg翼锤。每对锤头的提升高度可以根据需要随意调节,其最大提升高度110 cm。破碎锤头设在尾部,设备重量在破碎前加到混凝土路面上,而且一次性破碎即可满足要求,避免了设备对破碎后混凝土路面的扰动。锤头的提升高度可独立调节,满足不同类型的混凝土路面的破碎,MHB具备一次破碎3.96 m宽车道的能力,破碎机装备帷幕防止破碎飞屑。特别适合于交通繁忙的主干线旧水泥混凝土路面改造工程在施工安排紧密的情况下,杭州绕城高速公路在开放交通的情况下半幅施工,施工时不需阻断交通,破碎、碾压、摊铺沥青面层可以一次完成,最大限度地减少交通管制时间。

2.2 压实设备

1)Z型钢轮压路机。单压实轮,自装配,自动力,携带Z型钢箍通过螺栓固定在压实轮表面。振动压路机的最小毛重不低于9 t,而且能进行振动压实。该压路机用于破碎混凝土后的补充破碎并压实其表面,同时为HMA罩面提供平坦的破碎后混凝土路面表面。2)振动钢轮压路机。单振动轮,自装备,自动力,最小毛重不小于9 t,施工中应采用振动压实,在Z型压路机之后压实破碎后的混凝土表面,并为HMA罩面提供较为平坦的工作面,也用于修复破碎后通车的特殊路段。

3 碎石化前的准备工作

1)原有路面调查。调查的主要内容如下:a.路基情况(路基材料、是否修补过、是否有特殊路段);b.排水设施;c.底基层和基层的情况(厚度、材料、施工方法);d.混凝土路面的类型和厚度;e.混凝土路面是否有钢筋或荷载传递装置。路面钻芯取样对于分析原有路面结构是十分重要的,取样的数量、直径和位置取决于:a.路面结构的表面状况;b.整个路段的一致性状况;c.与工程其他情况有关的细节。2)清除存在的HMA(热拌沥青罩面)面层。在碎石化之前,应事先清除水泥混凝土路面上可能有的沥青修复材料,因为这些材料的存在,可能会影响到破碎的效果。3)隐蔽构造物的调查与标记。4)与桥梁连接段的路面。与桥梁连接段应标明破碎的位置,一般可以破碎到桥头搭板的后端,或根据路面设计线的高程破碎到指定位置。5)路面清扫及污染物的清除。破碎前,将原路面进行彻底清扫,并务必清除原路面及路缘的污染物,这些材料的存在,将会影响到透层施工效果。6)防水。破碎后至摊铺下面层前,严格禁止各种形式的路面进水。

4 碎石化施工工艺流程及试验路段

1)主要工艺流程。破碎试验路段→试坑检查→确定破碎工艺控制→破碎施工→Z型压路机压实→光轮压路机压实→路面施工。

2)破碎试验路段。在认可MHB破碎程序之前,应先进行试验路段。试验路段应在工程项目范围内确定位置,尺寸为车道全宽,长度为100 m～200 m,并记录不同的破碎情况相对应的MHB的设置,如锤头高度、行驶速度等数据。为确保路面被破碎成规定的尺寸,应在两个独立的位置开挖试坑。

3)试验路段应得到监理工程师的认可,确定的破碎化程序将用于本工程。施工过程中应不断地监控破碎操作并应该在施工过程中不断地进行小的调整以确保破碎结果满足要求。通过现场巡视,对发现运输车辆有剩余废料及油水混合物过多的情况,及时阻止运料车运入施工现场,并予以清除。检查出厂混合料的温度,对不满足温度要求的沥青混合料坚决予以废料,保证了沥青混合料的质量。

5 碎石化施工过程控制

1)碎石化要把75%的混凝土路面破碎成颗粒(肉眼观测)表面最大尺寸不超过7.5 cm,中间不超过22.5 cm,底部不超过37.5 cm。若破碎后的块径超过最大尺寸,应该用其他人工等合适的方法进行再破碎或清除,破碎的水泥混凝土层作为基层,然后用密级配的破碎粒料替换并压实,再在上面铺沥青面层。在试验段得到适合的破碎参数后,正常施工中仅凭肉眼观测表观破碎质量即可。2)原来挖补的部分有许多是超厚的,对于这些部分,破碎尺寸达到正常厚度板的中间层22.5 cm且裂缝间距小于45 cm时较为合适。3)破碎时最好是从混凝土路面的高处向低处破碎,以避免摊铺沥青混凝土后影响排水。4)与相邻车道的连接。破碎一个车道的过程中实际破碎宽度应超过一个车道,与相邻车道搭接一部分,宽度至少是15 cm。5)清除原有填缝料。在铺筑HMA以前所有松散的填缝料、胀缝材料或其他类似物应进行清除。6)凹处回填。不应修整破碎后混凝土路面或试图平整路面以提高线形,这样将破坏混凝土路面碎石化以后的效果。在压实前发现的5 cm的凹地应用密级配碎石粒料回填并压实。7)破碎混凝土路面的养护。除了指定的用于开放横穿交通的区域外,破碎后的混凝土路面的任何路段均不得开放交通(包括不必要的施工运输)。施工过程中加强现场巡视,跟踪监理,有利于发现问题并及时予以解决,避免工程质量事故的发生。8)驻地监理经常对后场堆料场进行巡视,要求承包商将各种材料分别堆放整齐,对细集料作好防雨工作,一旦发现细集料受潮,即要求施工单位进行处理。驻地监理一般开拌后就在拌合操作间,现场观察拌和情况,逐盘打印各个热料仓的材料质量、矿粉质量及一盘混合料的总质量,及时计算出矿料级配,与标准配合比进行对照。控制拌合时间,检查出料温度,发现问题及时处理。

通过现场巡视,对发现运输车辆有剩余废料及油水混合物过多的情况,及时阻止运料车运入施工现场,并予以清除。检查出厂混合料的温度,对不满足温度要求的沥青混合料坚决予以废料,保证了沥青混合料的质量。

6 碎石化技术对沥青路面施工的要求

1)摊铺的时间要求。在混凝土破碎和摊铺HMA底层之间的最长间隔时间不应超过48 h,并确保破碎路面不被污染。

2)HMA罩面之前破碎混凝土路面的压实。在HMA罩面铺设之前,采用MHB破碎机把原水泥混凝土破碎一遍。

采用Z型压路机(20 t～25 t),将破碎后路面振动压实2遍～3遍(除非在前面压实后立即摊铺了HMA),由罩面施工造成的混凝土路面扰动,也应在摊铺之前进行再压实,或改变罩面程序以减少对混凝土路面的扰动。

3)破碎后混凝土路面的扰动。施工车辆的通行次数和载重量应降低至最小程度。运送沥青料的车辆仅在摊铺点附近才能缓慢匀速驶上破碎后的混凝土路面表面。如果摊铺前混凝土路面表面已被运料车破坏,则需要重新压实直至达到设计要求。

4)驻地监理经常对后场堆料场进行巡视,要求承包商将各种材料分别堆放整齐,对细集料作好防雨工作,一旦发现细集料受潮,即要求施工单位进行处理。驻地监理一般开拌后就在拌合操作间,现场观察拌和情况,逐盘打印各个热料仓的材料质量、矿粉质量及一盘混合料的总质量,及时计算出矿料级配,与标准配合比进行对照。控制拌合时间,检查出料温度,发现问题及时处理。