浅谈共振破碎技术在水泥路面改造工程中的运用

张小平 廖桂珠

摘 要：作为公路路面结构的重要类型，水泥混凝土路面也是公路建设极易产生质量问题的结构。共振破碎技术作为公路水泥混凝土路面施工的主要技术之一，因其具有施工便捷、不影响交通、强度高等特点，在公路水泥路面施工中得到了广泛地应用与推广。本文从水泥路面改造要求入手，阐述了共振破碎技术的原理及特点，并探索了传统水泥路面改造工程的不足，研究了水泥路面改造工程中的共振破碎技术要点。

关键词：共振破碎技术 水泥路面 改造工程

在早期的城镇化建设的过程中，我市很多乡镇都建设了一些造价较低的水泥路面。这些水泥路面在使用过程中出现了坑洞、断板、裂缝等病害，为解决这些病害，技术研究专家和学者提出了水泥路面改造的技術建议，有些地区在原有路面加铺了沥青层，然而，加铺沥青层在使用之后出现了大量反射裂缝。

1.水泥路面改造要求

我市公路建设飞速发展，取得了良好的成果，仅仅在几十年内就建成了长达3千公里的公路。并且，在新建公路的过程中十分重视对原有公路的改造。原有的旧公路主要由水泥混凝土路面和沥青混凝土路面。沥青混凝土路面比较容易破碎，翻修和再生难度较小。而水泥路面在破坏之后很难进行翻修和再生。同时，旧的水泥路面在长时间的使用之后出现了裂缝、错板、断裂等问题，水泥路面改造已经成为公路建设的重要问题。而共振破碎技术能够有效实现水泥路面的翻修改造，被广泛运用在水泥路面改造工程中。

2.共振破碎技术概述

2.1共振破碎技术原理

共振破碎技术主要由电脑终端系统、振动梁、工作锤头这三部分组成。其中，工作锤头装有传感器并与路面接触，使得电脑终端系统能够感应被锤击物体的频率，并通过传感器将物体频率传递给工作锤，通过振动梁所带动的锤头振动使锤头频率与被锤击物体的频率一致，进而达到锤头与路面共振，达到破碎水泥路面的结果。

2.2共振破碎技术的特点

2.2.1排列规则、尺寸合理

水泥路面改造工程中的共振破碎技术具有排列规则、尺寸合理的特点。共振破碎技术主要利用路面和工作锤头之间的共振作用来破碎水泥路面，得到均匀的碎石颗粒。并且，碎石颗粒的尺寸能够掌握在合理范围内。电脑终端能够通过数据调节改变工作锤的频率和力度，进而控制破碎颗粒的尺寸。同时，使用共振破碎技术得到的水泥碎块断面上小下大，破碎物纹路与路面形成一定的夹角，使得碎石能够相互交错嵌合并具有一定的排列规则，以便使破碎物作为新路面的路基。另外，共振作用由上至下传递，作用力逐渐衰减，使得下层破碎颗粒较大，上层破碎颗粒较小，路面上层的水分不容易渗透到下层地基，起到保护路面结构的作用。同时，上层破碎物较小有利于路面的横向排水，避免路面积水现象。

2.2.2破碎深度和力度可控

水泥路面改造工程中的共振破碎技术受电脑系统控制，操作人员能够自动调节工作锤头的力度和振幅，进而控制路面破碎的深度。并且，在遇到路基下面具有重要管线设施的时候，操作人员能够减小破碎力度和深度，避免对地下管线设施的破坏。同时，工作锤呈快速移动的状态，对路基的冲击力度很小，能够有效保证水泥路面改造的路基质量。另外，在改造水泥钢筋路面的时候，通过调节工作锤的深度和力度能够有效避免钢筋固有频率的影响，将钢筋与混凝土相脱离，进而提高路面破碎的效率。

2.2.3适用范围较广，振动频率较高、幅度较低。

水泥路面改造工程中的共振破碎技术通过水泥路面与工作锤头之间的共振作用来破碎地面，共振传递范围和力度较小，不会影响到其他工程构建和建筑物。因此，共振破碎技术比较适合圩镇道路、穿越密集居民区路段以及其他对振动范围和级别有要求的工程。并且，共振技术与传统水泥路改造相比有着较大的优势，能够实现对现有资源的再利用，节省道路改造成本。同时，共振破碎技术能够极大地缩短道路改造工期，减小道路的交通压力。另外，共振破碎技术的振幅较小，路面破碎过程中的噪音较低，对周围环境的影响较小。最后，共振破碎技术的施工效率高达1万平方米/天，工作地点比较狭窄，可以在单车道进行道路施工，不需要封闭道路交通，施工效率较高，可行性较强。

3.传统水泥路面改造工程的不足

3.1传统水泥路面改造方法

传统的水泥路面改造主要对路面进行拉毛处理，然后在路面上铺设沥青混凝土或水泥混凝土。早期的水泥路面改造方法无法有效解决旧路面存在的裂缝、错台、断板、脱空等问题，改造后的路面强度较小。而且，新路面和旧的路面层很容易在车辆的连续冲击下而出现承载力降低、反射裂缝等问题。另外，新路面和旧路面层之间很容易因为温度的变化而出现涨缩效应，导致上层应力集中，下层裂缝得不到连续。

3.2传统水泥路面破碎工艺和设备的缺陷

在传统水泥路面破碎工程中，为了打碎水泥路面，人们使用了挖掘机，并在挖掘机臂架上安装液压破碎镐。但是，液压破碎镐的击打力度较大，施工效率较低。并且，人们还使用了冲击式压实破碎机和大型多锤式破碎机，虽然这两种破碎机的施工面积较大，但是其施工效果不佳，很容易破坏原有的路基和路基下面的管线设施。同时，这两种破碎机很难一次性将水泥路面击碎，需要反复击打，难以得到理想的碎片尺寸。如果在水泥路面破碎过程中，水泥尺寸碎片尺寸越大，就越容易引起改造路面的反射裂缝，降低路基的支撑力度。

4.水泥路面改造工程中共振破碎技术要点

4.1技术环境要求

水泥路面改造工程中的共振破碎技术会在路面上层产生颗粒较小的破碎物，因此，共振破碎技术需要干燥的环境，以提高破碎物的强度和整体性。并且，在路基较湿或较软的黏质土路段，共振破碎技术的可行性较低。同时，地面积水处也不适合使用共振破碎技术。另外，如果在道路共振破碎的过程中遇到含沙量较大的土质的时候，需要将沙子挖掘出来再进行施工。在遇到容易受到水侵蚀的沥青路面应做好排水措施，在路基边缘设置排水管道，且严禁雨季施工。

4.2碾压

在道路共振破碎之后，需要对水泥路面进行碾压。现阶段，通常采用的碾压做法是使用10吨的钢轮振动压路机对道路碾压2次以上。并且，为了保证道路的平整性，碾压应保证路面上层的细小破碎粒料进入到大的破碎板缝隙之中。在钢轮振动碾压两遍之后，再在路面上均匀洒水进行碾压，以提高旧路面的强度。同时，在碾压过程中应避免过度碾压而导致的大的板块碎裂而降低路面的刚性。

4.3特殊区域的路面改造

在路面改造过程中会遇到绿化带、平交施工、竖井等特殊的区域，施工环境比较复杂。具体来讲，在窨井区域，施工队伍应该在井盖附近进行标记，在使用共振破碎技术的时候避开窨井区域，避免共振破碎技术对窨井的破坏。在绿化带和隔离带区域，施工不应使用高压冲击锤设备，避免工作锤头锤击绿化带。另外，在人流量和车流量较大的平交路口，施工队伍应尽量缩小施工的范围，保证车辆的正常运行。为此，施工单位可以选择夜间施工或增加施工设备数量，缩小工期。最后，在施工过程中，施工队伍应注意污水处理和扬尘处理，避免道路改造对环境的污染。

5.水泥路面改造工程共振破碎技术运用

2 014年，为了做好重大政治接待前期公路改造工作，赣州市公路管理局瑞金分局将共振破碎技术运用到水泥路面实际改造施工中，租用了一套进口设备对G319线K389+000-K391+000、K406+000-K408+000路段破损路面进行共振破碎，并取到了理想的破碎效果。破碎后的板块排列规则、尺寸合理，而且施工中对底基层和其它构筑物影响小，在确保工程质量的前提下，还将施工工期缩短了一半。施工便捷，不影响交通，工程完工至今已三年之久，路面状况良好，无明显病害。

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