舊水泥混凝土路面碎石化改造技術(shù)分析

王易

（株洲市規(guī)劃設(shè)計(jì)院 湖南株洲 412000）

舊水泥混凝土路面碎石化改造技術(shù)分析

王易

（株洲市規(guī)劃設(shè)計(jì)院 湖南株洲 412000）

隨著城市化進(jìn)程的不斷深入，對道路交通的要求越來越高，而原有的水泥混凝土道路也暴露出越來越多的不足，嚴(yán)重影響了我國交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，因此，要求在開發(fā)研究各種新型道路建設(shè)技術(shù)的同時(shí)，還應(yīng)該設(shè)計(jì)出可以針對舊道路具體情況實(shí)施的改造技術(shù)和方案措施。本文主要針對舊水泥路面，闡述了水泥混凝土路面的特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)例分析其技術(shù)要點(diǎn)。

舊水泥混凝土路面；改造技術(shù)；碎石化技術(shù)

引言

在道路建設(shè)中，水泥混凝土路面是常見的道路施工技術(shù)，其主要以水泥混凝土作為主要材料，又被稱作“白色路面”、“剛性路面”。水泥混凝土路面的成本較低，在施工過程中，工藝相對簡單，其所具備的功能性也比較強(qiáng)，總體性價(jià)比較高，因此，其應(yīng)用在道路建設(shè)中所占比重較大。但是其存在的質(zhì)量問題也較多，如：裂縫、碎裂等，目前普遍采用碎石化技術(shù)對其進(jìn)行改造，并取得了良好的施工效果。

1 舊水泥混凝土路面的特點(diǎn)

目前，在負(fù)擔(dān)越來越重、越來越多樣化的公路交通運(yùn)輸任務(wù)當(dāng)中，水泥混凝土路面雖然曾經(jīng)發(fā)揮巨大的作用，也逐漸暴露了其缺點(diǎn)。如：減振性能差、噪音較大、容易產(chǎn)生不均勻沉降、剛度大、維修困難等，因此，需對其改造，彌補(bǔ)其缺點(diǎn)和質(zhì)量缺陷。對于舊路改造施工來說，必然會(huì)存在新舊路接茬問題，其是施工的難點(diǎn)以及重點(diǎn)，其難點(diǎn)之處關(guān)鍵是如何有效地避免新舊路基的不均勻沉降以及道路面層因接縫不順?biāo)鸬奶嚒Ｈ绻f路改造工程出現(xiàn)在冬季施工，則水泥穩(wěn)定碎石、瀝青混凝土面層的施工質(zhì)量保證是難點(diǎn)之一。為保證改造質(zhì)量，選擇合理的改造技術(shù)是十分重要的問題，本文主要介紹一種碎石化施工技術(shù)。

2 舊水泥混凝土路面碎石化改造技術(shù)

2.1 共振碎石化技術(shù)

共振碎石化技術(shù)主要是通過共振破碎設(shè)備來起作用的，其主要技術(shù)原理如下：共振破碎設(shè)備利用振動(dòng)梁帶動(dòng)工作錘頭振動(dòng)，錘頭與路面接觸。通過調(diào)節(jié)錘頭的振動(dòng)頻率（40～60Hz）和振幅（10～20mm），使振動(dòng)能量傳遞到下面的水泥混凝土板，當(dāng)振動(dòng)接近水泥面板的固有頻率，激發(fā)水泥混凝土板產(chǎn)生共振，造成水泥混凝土板的均勻破碎。碎石化機(jī)工作錘頭上裝有專用傳感器，可以感應(yīng)路面板的振動(dòng)反饋。共振破碎技術(shù)產(chǎn)生的高頻低幅振動(dòng)能量，使舊水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)完整性徹底破壞。由于共振破碎設(shè)備動(dòng)量高，和板塊接觸時(shí)間短，將水泥板塊表面的裂紋瞬間均勻地?cái)U(kuò)展到板塊底部，且其破碎深度可以控制，高頻低幅共振產(chǎn)生的裂紋在穿透路面時(shí)就消散了，其沖擊不會(huì)把混凝土碎塊擠壓進(jìn)基層材料，仍能保持基層底基層結(jié)構(gòu)的完整性和良好的承載力，并能使鋼筋很容易與混凝土顆粒有效分離，杜絕了鋼筋與其聯(lián)帶的水泥碎塊對新面層產(chǎn)生反射的影響，對地下設(shè)施也不會(huì)產(chǎn)生影響。共振碎石化后顆粒應(yīng)滿足表1的要求。

表1 共振碎石化施工質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

2.2 多錘頭碎石技術(shù)

該技術(shù)采用多錘破碎機(jī)，簡稱MHB，所屬破碎壓不穩(wěn)定類機(jī)器，此后部2排錘頭，中間6600km的錘頭，錘頭一邊也設(shè)定單獨(dú)的油壓提高系統(tǒng)，錘的提升高度，獨(dú)立調(diào)節(jié)，最大提升高度1.3m，錘每次產(chǎn)生1.38～11.1kJ沖擊力，具備一次破碎3.96m寬的車道的能力，破碎機(jī)裝備了防止碎裂的設(shè)備。MHB機(jī)沖擊壓路機(jī)的功能和摩擦的套固結(jié)機(jī)具為Z形（Z-grid）輥。鋸齒形滾子單固結(jié)輪，自組裝，自動(dòng)力鋼環(huán)壓路機(jī)，并且鋼環(huán)斜Z字波紋凸出條，在破碎不均勻粒度的混凝土碎塊時(shí)，曲折的波紋凸出條不能保證程度混凝土粒外擠壓，從而確保最效果的話表面的凹凸。多錘破碎機(jī)采用鋼環(huán)振動(dòng)滾筒，振動(dòng)壓路機(jī)的最小總重量不低于9t，可對路面振動(dòng)壓實(shí)，保證其表面裂紋固結(jié)。

3 結(jié)合實(shí)例探討舊水泥混凝土路面碎石化改造技術(shù)要點(diǎn)

3.1 工程概況

某道路工程于1993年建成，處于城鄉(xiāng)結(jié)合處。本次路面改造全長約6km，原有機(jī)動(dòng)車道路面結(jié)構(gòu)為水泥混凝土路面，總厚度為69cm：22cm C35水泥混凝土+32cm水泥穩(wěn)定砂礫基層+15cm山皮石墊層。本次改造主車道路面加鋪方案：采用共振碎石化技術(shù)對舊水泥板進(jìn)行碎石化碾壓處理后，灑1cm稀漿封層、再加鋪0.6～1.0kg/m2改性乳化瀝青+12～22cm密級配瀝青碎石ATB-25+ 0.3～0.5kg/m2改性乳化瀝青+6cm改性瀝青AC-20+0.3～0.5kg/m2改性乳化瀝青+4cm改性瀝青SMA-13。加鋪結(jié)構(gòu)見圖1。

3.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1 施工方案

通過對試驗(yàn)段的共振破碎施工工藝研究分析后，確定了本次改造工程的施工工藝參數(shù)見表2。

表2 共振碎石化施工工藝參數(shù)

共振破碎施工具體方案如下：①施工順序一般由外側(cè)車道邊緣開始向路中進(jìn)行破碎，若相鄰車道沿縱縫進(jìn)行了切割，亦可由中間向兩邊破碎。②工作錘頭每一遍的破碎寬度約為200mm，在破碎一遍后，緊接著破碎第二遍時(shí)，破碎區(qū)域間隔應(yīng)控制在半個(gè)錘頭寬度以內(nèi)，嚴(yán)格控制隔行破碎現(xiàn)象。③碎石化施工路段與沿線橋臺、擋墻或敏感的構(gòu)筑物緊密相連時(shí)，為避免共振施工對其造成破壞，應(yīng)將與構(gòu)筑物相連的混凝土板塊切割出不少于20cm寬，同時(shí)在施工期間應(yīng)實(shí)時(shí)觀察。

3.2.2 破碎層清理和保護(hù)

①在碾壓施工前，應(yīng)對破碎層進(jìn)行充分的清理，以提高碾壓后路面的安全性和穩(wěn)定性。人工清除破碎層上原水泥混凝土接縫之間的條狀填料；破碎層表面不允許有鋼筋外露；碾壓過程中對破碎層表面尺寸過大的松散碎塊應(yīng)予以清除，并采用級配碎石回填。②破碎層的保護(hù)。碎石化施工過程中以及壓實(shí)后，應(yīng)禁止通行與施工無關(guān)的車輛，同時(shí)還應(yīng)控制施工車輛通行次數(shù)，禁止車輛隨意在破碎層上調(diào)頭、剎車與啟動(dòng)；應(yīng)充分做好破碎層的防雨工作，同時(shí)應(yīng)確保路面邊緣排水系統(tǒng)能有效工作。

3.2.3 破碎層碾壓

破碎層的碾壓施工可分為三個(gè)階段，分別為初壓、復(fù)壓、終壓。①采用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓時(shí)，相鄰碾壓帶應(yīng)重疊100～200mm的碾壓寬度，采用輪胎壓路機(jī)碾壓時(shí)，相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3～1/2的碾壓輪寬度；②碾壓遍數(shù)不得少于5遍，為加強(qiáng)碾壓效果，可在碾壓第一遍和第三遍之前灑水；③對路面邊緣、港灣式停車帶等部位，由于大型壓路機(jī)難以碾壓，可采用自重1～2t的小型振動(dòng)壓路機(jī)做補(bǔ)充碾壓。

3.2.4 特殊路段處理

①軟弱路段的處理：在土質(zhì)比較軟弱，且土中含水量較大時(shí)，應(yīng)注意對其采用特殊手段處理，如減小激振力、提高行進(jìn)速度、增大相鄰兩遍破碎施工間距或采取其他常規(guī)處治措施。在本工程中對碎石化層彎沉值在70～200之間且不均勻的部位，采用水泥灌漿處理；彎沉值大于200的部位，應(yīng)開挖查明原因，必要時(shí)采用級配碎石換填處理。②脫空路段的處理：碾壓完畢后，針對脫空處的局部下陷，若下陷深度小于10cm，可用級配碎石或?yàn)r青碎石回填；若下陷深度大于10cm，將下陷區(qū)域的碎石化層挖除，10cm以下部分用早強(qiáng)水泥或摻早強(qiáng)劑的水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，強(qiáng)度不小于C10，10cm以上部分可用級配碎石或?yàn)r青碎石回填。

圖1 機(jī)動(dòng)車道加鋪結(jié)構(gòu)圖

3.3 質(zhì)量控制措施

①碎石化層粒徑。在此碎石化施工技術(shù)中，對碎石破碎后的粒徑有一定的規(guī)定，一般而言，表面層0～3cm以內(nèi)，小于3cm， 3cm～1/2板厚部分3～7.5cm，1/2板厚以下部分7.5～23cm，且碎石化層小于0.075mm含量不大于7%。②碎石化層級配。碎石化層0～8cm以內(nèi)的級配宜在級配碎（礫）石范圍以內(nèi)；0～15cm以內(nèi)的級配宜接近級配碎（礫）石。③碎石化代表彎沉值為70（1/100mm）；回彈模量應(yīng)大于100MPa，但宜小于1000MPa。④本工程采用智能壓實(shí)度儀監(jiān)測碎石化層的密實(shí)性，通過CMV值進(jìn)行控制，本工程要求CMV值≥70，且CMV值曲線基本平滑。⑤該路面改造工程碎石化層性能檢測結(jié)果見表3。

表3 碎石化層性能檢測結(jié)果

4 結(jié)束語

綜上分析，舊水泥混凝土路面具有先天的不足，通過一系列的改造技術(shù)科有效彌補(bǔ)其不足。碎石化技術(shù)在舊水泥混凝土路面改造中應(yīng)用比較廣泛，且其效果良好，在工程實(shí)踐中推廣使用。但我國要完全實(shí)現(xiàn)舊有水泥混凝土路面的改造與革新還有很長的道路要走，在自我實(shí)踐的同時(shí)還要不斷地向國外學(xué)習(xí)，為實(shí)現(xiàn)城市化、現(xiàn)代化而努力。

[1]陳明哲，曾杰，李懿.舊水泥混凝土路面改造碎石化技術(shù)研究[J].交通科技，2010（2）：98～101.

[2]李豪，曹榮吉，韋武舉.碎石化在舊水泥混凝土路面拓寬改造中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2009（6）：258～259.

[3]羅蓓.碎石化施工在舊水泥路面改造中的應(yīng)用[J].公路與汽運(yùn)，2010 （4）：56.

U418.8

：A

：1673-0038（2015）05-0165-02

2015-1-6

王易（1983-），男，工程師，本科，主要從事市政道路設(shè)計(jì)工作。