水泥混凝土路面共振碎石化施工技术研究

2024-04-24付培蕾

工程机械与维修 2024年1期

付培蕾

摘要：为了减少水泥混凝土路面改造过程中废料对环境污染的影响，提高重复利用率，提出在某公路水泥混凝土路面改造中，采用共振碎石化施工技术。从施工准备、施工控制参数选择、共振破碎施工、破碎层清理、碎石化层碾压和保护等方面，对施工技术要点进行分析。研究结果表明：各项性能指标均满足设计要求，且经济效益和社会效益显著。

关键词：混凝土路面；共振碎石化；破碎深度；回弹模量；施工技术

0 引言

随着国民经济的发展，公路改造项目也日益增多。传统的“白加黑”铺筑工艺虽能够快速消除路面裂缝等病害，但铺筑后不久又会出现反射裂缝等病害，难以从根本上消除病害。而共振碎石化施工技术，可充分释放旧水泥路面的层间应力，消除水泥路面板反射裂缝，工程效益显著。

共振碎石化技术是指在采用机械振动，对水泥混凝土路面进行共振破碎，再利用破碎的碎石材料加工成路面基底材料。通过对共振碎石化的施工，可以有效提高水泥混凝土路面的使用壽命，并节省大量的养护成本，而可在不中断交通的情况下进行破碎施工，从而减少了施工对交通造成的影响。本文山西省某公路水泥混凝土路面改造为例，对共振碎石化技术进行分析。

1 水泥混凝土路面共振碎石化施工要点

1.1 施工准备

1.1.1 路基路面检查

先对旧水泥混凝土路面进行全面检查，了解其病害情况，并对原路进行测量，以确定是否可以采用共振碎石化技术进行改造。对路基路面进行检查的内容包括：路基是否平整，压实度是否满足要求，基层有无裂缝、脱空等病害；路面有无松散、沉陷、坑槽、裂缝等病害；结构层厚度是否满足要求；路拱坡坡度是否满足要求。

1.1.2 对路面面层进行检查

检查内容包括：路面面层是否有脱空、松散、沉陷等病害；面层有无裂缝、网裂等病害；基层是否有纵向裂缝，有无错台等病害，有无其他明显的结构缺陷。

1.1.3 清理基层

对基层进行全面检查，重点是基层表面是否平整，有无坑槽。基层表面应保持干燥清洁，不得有松散、不平整的现象。如发现基层表面有松散现象，应清除干净并充分晾晒后方可进行破碎。

1.1.4 对检查结果进行统计分析

对路基路面检查结果进行统计分析，找出病害所在位置和病害严重程度。然后根据不同的病害情况，采取相应的处理措施。如对于路基路面出现松散病害，可采用挖除松散土后，局部夯实或加铺沥青混凝土面层来解决；对于路基路面裂缝，可采用挖除裂缝部分后，局部采用沥青混凝土填补来解决。

1.2 施工控制参数选择

1.2.1 试验区选择

试验段的技术状况在全线具有一定代表性。应确保试验区确定的施工参数，可指导全线工程施工。设置代表性路段长度为200m。

1.2.2 检查坑检查

为保证施工效果，对最不利位置的坑进行检查，检查坑的数量应该在试验路段内不少于3个，检查坑的大小规格为1.2m×1.2m×板厚。

1.2.3 施工设备参数设置

在共振碎石施工作业时，将共振碎石设备的行走速度设为1.3km/h，振幅设为1.2cm左右，对于超车道、行车道、应急车道的振动频率分别设为48hz、48hz、50hz。

1.3 共振破碎施工

为提高加筋混凝土路面的碎石效果，在施工之前，应先进行预裂处理。对于施工中不存在预裂条件的情况，可以在施工中恰当调整施工参数，比如说加大振动频率等。

碎石层按照“从路边到中间，从路拱高到路拱低，路面低向高”的原则进行施工。每台单锤头的破碎宽度在0.2m左右，单车道的破碎裂缝可达15～18条。为了能够彻底地解决现有混凝土面板之间的接缝问题，在共振碎石化的施工过程中，必须保证碎石化板块与邻近板块的破碎搭接长度大于0.1m，以避免在板间集中应力出现，产生安全隐患。

1.4 压裂地层清除

清理破碎层上面原始路面的裂缝和接缝填充物，以及粒直径大于10cm的碎石块，并对裸露的钢筋进行修整。

1.5 碎石层压实

第一次压实和第二次压实均采用单轮压路机进行压实，第一次压实为静压实，第二次压实采用强压实和弱压实各1遍。终压采用胶轮压路机进行静压处理1～2次，胶轮压路机的运行速率不超过3km/h。直线段采用从两侧向中间的顺序进行碾压。设置超高平曲线路段，由中间往两边依次进行碾压。

为了保证碎石层的碾压强度，可以在初、终压前进行适量浇水，以提高胶凝材料与骨料的结合能力。摊铺速度宜控制在3～5m/min，摊铺时要对松铺系数进行检测，以确保松铺厚度不大于规定的压实度上限值（95%）。应按照先轻后重的原则进行压实，以保证铺筑厚度均匀、连续不间断进行施工。

在碾压过程中，应保证各轮次的碾压速度均匀一致，当出现局部碾压速度过快或过慢时应及时调整碾压速度。当局部碾压不到时，应及时采用人工补充压实。每层压实后都要及时检查平整度、横坡和高程，以确保碎石化层碾压的平整度满足要求。碾压施工阶段，压路机不能随意掉头。

1.6 碎石化层保护

在施工过程中，对车辆进行交通管制，严格控制工程车辆的通过数量，禁止随意掉头和刹车。禁止任何无关的车辆进入施工场地。做好洒水养护措施，并对碎石化层做好保护。

2 施工现场检测结果分析

共振碎石化施工完工后，根据设计要求，对试验路段的某段道路进行施工现场检测和分析，以便对其施工质量进行评价。

2.1 破碎粒径

路面共振碎石化施工完毕，选择合适位置开挖检测试坑，试坑规格不宜小于50×50cm，深度略大于路面板厚。碎石化成碎石粒径要求见表1所示。

2.2 破碎层表面破碎深度和裂缝检测

对于破碎层表面破碎深度和裂缝的检测，采用每100m设置2个检测坑，检查坑的规格为50cm×50cm，深度大于板厚。在破碎层碾压前后，对比碾压前后芯样开裂情况，从而对共振碎石化施工的质量进行评价。若出现质量不合格的情况，应该及时调整共振碎石机械设备的施工参数，以减少裂缝的出现，确保施工效果。

2.3 颗粒筛分检测

在试验段右幅行车道与超车道各一处进行取样。干燥试样总量分别为3917g与3557.9g，分别在温度 23℃、相对湿度65%的环境下进行水洗，干燥后进行筛分试验。取样筛分结果经水洗法筛分称重后进行计算，得到共振碎石混合料集料试验检测报告如表2所示。

表2结果显示，该破碎粒径满足设计破碎粒径要求。行车道0.075mm筛下量为234.8g，计算可得0.075m的通过率为6%。超车道0.075mm的筛下量为213.4g，计算可得0.075mm的通过率为6%。将两个车道的0.075mm的通过率进行平均可得平均数为6%，符合设计文件要求的不大于7% 的要求。

2.4 共振碎石化回弹模量检测

该桩号共振碎石化完成后，采用现场土基回弹测定仪（WJ-3）、贝克曼梁弯沉仪（WJ-0.1）百分表（WJ-2）等主要的试验仪器设备，对该桩号的行车道、超车道选取具有代表性区域进行回弹模量测试，测试结果显示各点测试结果均满足设计文件要求。

2.5 承载能力检测

在进行了共振碎石的压实之后，要根据设计和施工的要求，对透层油进行均匀的喷洒。在透层油到达一个稳定的条件之后，需要采用回弹量法对施工后的碎石层进行承载力检测，以评估碎石层的抗压性能。

对于测量点的选取，应该每1000m不少于3个点。将测的承载力值与设计值进行比较，若超过设计值，说明满足要求；若实际测量值小于设计值，说明承载力不满足要求。

若实际测量值小于设计值，需要对其进行原因分析，并采取有效的措施，来提高碎石层的承载力。比如说重新加铺碎石层，或对碎石层进一步进行压实等。确保碎石层的承载力满足设计要求后，方可进行下一道工序的施工。

3 效益分析

公路旧混凝土路面改造施工多采用换板或重铺处治，但此类施工方法会产生大量的建筑垃圾，容易造成环境污染，且需要投入的施工设备和人力较多，经济效益不明显。为减少施工工期，人工、机械等资源浪费，针对某1.95km的旧水泥路面采用了共振碎石化施工技术。

旧水泥路面共振碎石化面积为45896m2，经计算可知，旧水泥路面共振破碎后加铺方案的工程造价，相比直接加铺连续配筋复合式路面结构可节约108.38元/m2，合计可节约497.4万元，经济效益显著；同时可节约石料1.2万t、土地3335m2，环境效益、社会效益显著。

4 结束语

为了减少水泥混凝土路面改造过程中废料对环境污染的影响，提高重复利用率，本文提出在某公路水泥混凝土路面改造中应用共振碎石化施工技术。从施工准备、施工控制参数选择、共振破碎施工、破碎层清理、碎石化层碾压和保护等方面，对施工技术要点进行分析。

实践证明，应用共振碎石化技术，可以有效提高水泥混凝土路面的使用寿命，节约大量养护成本，且可在不中断交通的情况下进行破碎施工，能够有效减少对交通的影响。