旧水泥路面共振碎石化技术的应用分析

摘 要：为了能根治路面反射裂缝，有学者提出采用共振设备对旧水泥混凝土面板进行破碎碾压作为基层，然后再加铺沥青混凝土的方法。相比与旧路面重建，水泥混凝土路面破碎后可以直接作为路面基层，也就省去了基层的建造费用，也避免了环境污染，而且作业速度快、不扰民。

关键词：旧水泥路面;共振碎石化;技术;应用

一、试验路工程概况

本文以某州某路段为例进行分析。该路改造工程位于该州城北部，全长7.01km，路面标高呈中间高、南北低的趋势。根据勘探揭示并结合区域地质资料、岩土层的时代、沉积先后顺序以及颗粒粗细，在勘探深度内共划分三个工程地质层，每个沉积层依据土质状态、颜色又分为了多个亚层，具体如表1所示。

二、碎石化的破碎机理

共振碎石化技术具体的原理是通过使共振设备产生的振动频率与旧水泥混凝土板自身的固有频率相同而产生共振，借助这种共振的作用将旧混凝土板破碎成小的颗粒，然后加铺沥青混凝土。当前，该技术能最彻底地解决路面反射裂缝的问题，相比与其他的方法，其所具有的特点包括施工简单、工期短、噪声小以及绿色环保。

三、方案的比较分析

（一）技术的比较分析

该路改造工程确定路面改造方法为“白改黑”，并结合典型工程采用的工艺，提出了三种的方案：第一种是直接加铺AC（沥青混凝土）;第二种是多锤头破碎后铺水稳层，再铺AC;第三种是共振碎石后加铺AC。

1、对于直接加铺AC的方案，经过多条公路的实践，已经证明效果较差。因为原水泥混凝土板是刚性结构，极易产生脆性破坏，造成沥青柔性结构层的反射裂缝。不管采取何种材料和路面结构，该方案都不能根治反射裂缝，最多延缓裂缝的产生，为后期维护和大修带来极大的麻烦。

2、多锤头破碎后铺水稳层和AC的方案是将800kg的重锤提升到1.2～1.5m的高度，利用强击振力将水泥混凝土板破碎成不规则的大块。其工程质量的控制极难掌握，仍然有可能产生反射裂缝;与此同时，多锤头破碎会击碎原路面基层，破坏原有路面结构的稳定性，容易产生新的病害。

3、共振碎石后加铺AC的方案是通过共振碎石技术将原路面有规律地击碎，由于共振后的水泥板是上下分层结构，上部碎石可以有效隔绝反射裂缝，下部大料嵌锁，保证了结构强度。这种方案既理想又经济，但是，共振碎石后的结构是介于半刚性基层和柔性基层中间的一种结构，所以要设计好沥青面层，使其既不产生反射裂缝，也不发生疲劳破坏。综合考虑该路的老路状况、交通组织、投资规模以及施工周期等方面，推荐采取第三种方案。共振碎石工艺不仅优化了路面结构，变刚性面层为半柔半刚的基层，根治了“白改黑”结构产生反射裂缝的难题，解决了旧路面改造的质量问题，而且能作为路面基层直接使用，并与沥青面层摊铺同时流水作业，大大缩短了工期，减少了通行费损失。另外，该方案节约了大量基层水稳材料，降低了工程造价，解决了水泥混凝土碎块垃圾的处理，完全符合业主“保证质量、节省费用”的要求。

（二）成本的比较分析

1、直接费用。查阅该地造价信息，计算比较三种改造方案的直接费用，结果如表2所示。

2、間接费用。第一，施工工艺与施工组织。多锤头破碎后铺水稳层和AC的方案使用2种材料、2套设备，施工工序多、工艺复杂，对技术人员要求高;需要开辟多个施工工作面，对施工组织、材料供应、交通管理造成较大的困难，容易出现窝工，影响工期。第二，拌和设备及拌和场建设。多锤头破碎后铺水稳层和AC的方案需2套水泥稳定碎石和沥青混凝土拌和、摊铺施工设备，同时需要2处拌和场，拌和场建设费用按500万元计;而共振碎石后加铺沥青和直接加铺沥青面层方案，只需1套沥青混合料的拌和与摊铺设备，按此计算该路改造可节约近500万元。第三，工期。多锤头破碎后铺水稳层和AC的方案由于铺筑水泥混凝土或水稳层需要7D以上的养生周期，无法流水作业，下道工序只能按部就班地等上道工序完工才能开始施工，施工速度慢，而且目前该公路改造安排工期6个月，时间较紧张。直接加铺方案由于在加铺前需要对旧水泥板进行压浆、换板、裂缝处治等，并铺设土工合成材料防裂层或应力吸收层，相应的准备周期依然很长，但是总工期可节省1个月。共振加铺方案中共振碎石和沥青加铺可同时流水作业，施工进度快，正常情况下，共振碎石和沥青面层施工一天可完成半幅施工500m以上，总工期可以节约2个月左右。

四、结语

本文主要分析碎石化的破碎机理，并以某路段为例，将旧水泥路面共振碎石化技术于其他技术进行了对比，共振碎石化技术不仅具有交通影响小、改造周期短、减少堆弃、经济环保的优点，还可以有效解决沥青加铺层反射裂缝问题，具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]徐立俊.旧水泥路面共振碎石化特点及加铺层设计研究[J].建材发展导向（上），2019.

[2]王永良，张洪亮，郭桂宏，吕江峰.碎石化旧水泥路面上水泥混凝土加铺层应力分析[J].筑路机械与施工机械化，2014.

[3]敬庭智，刘朝江.碎石化的旧水泥路面上水泥混凝土加铺层应力分析和开裂预估[J].公路工程，2017.

作者简介：胡啸（1987.8.14），女;籍贯：湖南;汉族;学历：本科;中级职称：职务工程师：研究方向：公路桥梁隧道。