淺談共振破碎技術在水泥路面改造工程中的運用

張小平 廖桂珠

摘 要：作為公路路面結構的重要類型，水泥混凝土路面也是公路建設極易產(chǎn)生質量問題的結構。共振破碎技術作為公路水泥混凝土路面施工的主要技術之一，因其具有施工便捷、不影響交通、強度高等特點，在公路水泥路面施工中得到了廣泛地應用與推廣。本文從水泥路面改造要求入手，闡述了共振破碎技術的原理及特點，并探索了傳統(tǒng)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術要點。

關鍵詞：共振破碎技術 水泥路面 改造工程

在早期的城鎮(zhèn)化建設的過程中，我市很多鄉(xiāng)鎮(zhèn)都建設了一些造價較低的水泥路面。這些水泥路面在使用過程中出現(xiàn)了坑洞、斷板、裂縫等病害，為解決這些病害，技術研究專家和學者提出了水泥路面改造的技術建議，有些地區(qū)在原有路面加鋪了瀝青層，然而，加鋪瀝青層在使用之后出現(xiàn)了大量反射裂縫。

1.水泥路面改造要求

我市公路建設飛速發(fā)展，取得了良好的成果，僅僅在幾十年內(nèi)就建成了長達3千公里的公路。并且，在新建公路的過程中十分重視對原有公路的改造。原有的舊公路主要由水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面。瀝青混凝土路面比較容易破碎，翻修和再生難度較小。而水泥路面在破壞之后很難進行翻修和再生。同時，舊的水泥路面在長時間的使用之后出現(xiàn)了裂縫、錯板、斷裂等問題，水泥路面改造已經(jīng)成為公路建設的重要問題。而共振破碎技術能夠有效實現(xiàn)水泥路面的翻修改造，被廣泛運用在水泥路面改造工程中。

2.共振破碎技術概述

2.1共振破碎技術原理

共振破碎技術主要由電腦終端系統(tǒng)、振動梁、工作錘頭這三部分組成。其中，工作錘頭裝有傳感器并與路面接觸，使得電腦終端系統(tǒng)能夠感應被錘擊物體的頻率，并通過傳感器將物體頻率傳遞給工作錘，通過振動梁所帶動的錘頭振動使錘頭頻率與被錘擊物體的頻率一致，進而達到錘頭與路面共振，達到破碎水泥路面的結果。

2.2共振破碎技術的特點

2.2.1排列規(guī)則、尺寸合理

水泥路面改造工程中的共振破碎技術具有排列規(guī)則、尺寸合理的特點。共振破碎技術主要利用路面和工作錘頭之間的共振作用來破碎水泥路面，得到均勻的碎石顆粒。并且，碎石顆粒的尺寸能夠掌握在合理范圍內(nèi)。電腦終端能夠通過數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)改變工作錘的頻率和力度，進而控制破碎顆粒的尺寸。同時，使用共振破碎技術得到的水泥碎塊斷面上小下大，破碎物紋路與路面形成一定的夾角，使得碎石能夠相互交錯嵌合并具有一定的排列規(guī)則，以便使破碎物作為新路面的路基。另外，共振作用由上至下傳遞，作用力逐漸衰減，使得下層破碎顆粒較大，上層破碎顆粒較小，路面上層的水分不容易滲透到下層地基，起到保護路面結構的作用。同時，上層破碎物較小有利于路面的橫向排水，避免路面積水現(xiàn)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術受電腦系統(tǒng)控制，操作人員能夠自動調(diào)節(jié)工作錘頭的力度和振幅，進而控制路面破碎的深度。并且，在遇到路基下面具有重要管線設施的時候，操作人員能夠減小破碎力度和深度，避免對地下管線設施的破壞。同時，工作錘呈快速移動的狀態(tài)，對路基的沖擊力度很小，能夠有效保證水泥路面改造的路基質量。另外，在改造水泥鋼筋路面的時候，通過調(diào)節(jié)工作錘的深度和力度能夠有效避免鋼筋固有頻率的影響，將鋼筋與混凝土相脫離，進而提高路面破碎的效率。

2.2.3適用范圍較廣，振動頻率較高、幅度較低。

水泥路面改造工程中的共振破碎技術通過水泥路面與工作錘頭之間的共振作用來破碎地面，共振傳遞范圍和力度較小，不會影響到其他工程構建和建筑物。因此，共振破碎技術比較適合圩鎮(zhèn)道路、穿越密集居民區(qū)路段以及其他對振動范圍和級別有要求的工程。并且，共振技術與傳統(tǒng)水泥路改造相比有著較大的優(yōu)勢，能夠實現(xiàn)對現(xiàn)有資源的再利用，節(jié)省道路改造成本。同時，共振破碎技術能夠極大地縮短道路改造工期，減小道路的交通壓力。另外，共振破碎技術的振幅較小，路面破碎過程中的噪音較低，對周圍環(huán)境的影響較小。最后，共振破碎技術的施工效率高達1萬平方米/天，工作地點比較狹窄，可以在單車道進行道路施工，不需要封閉道路交通，施工效率較高，可行性較強。

3.傳統(tǒng)水泥路面改造工程的不足

3.1傳統(tǒng)水泥路面改造方法

傳統(tǒng)的水泥路面改造主要對路面進行拉毛處理，然后在路面上鋪設瀝青混凝土或水泥混凝土。早期的水泥路面改造方法無法有效解決舊路面存在的裂縫、錯臺、斷板、脫空等問題，改造后的路面強度較小。而且，新路面和舊的路面層很容易在車輛的連續(xù)沖擊下而出現(xiàn)承載力降低、反射裂縫等問題。另外，新路面和舊路面層之間很容易因為溫度的變化而出現(xiàn)漲縮效應，導致上層應力集中，下層裂縫得不到連續(xù)。

3.2傳統(tǒng)水泥路面破碎工藝和設備的缺陷

在傳統(tǒng)水泥路面破碎工程中，為了打碎水泥路面，人們使用了挖掘機，并在挖掘機臂架上安裝液壓破碎鎬。但是，液壓破碎鎬的擊打力度較大，施工效率較低。并且，人們還使用了沖擊式壓實破碎機和大型多錘式破碎機，雖然這兩種破碎機的施工面積較大，但是其施工效果不佳，很容易破壞原有的路基和路基下面的管線設施。同時，這兩種破碎機很難一次性將水泥路面擊碎，需要反復擊打，難以得到理想的碎片尺寸。如果在水泥路面破碎過程中，水泥尺寸碎片尺寸越大，就越容易引起改造路面的反射裂縫，降低路基的支撐力度。

4.水泥路面改造工程中共振破碎技術要點

4.1技術環(huán)境要求

水泥路面改造工程中的共振破碎技術會在路面上層產(chǎn)生顆粒較小的破碎物，因此，共振破碎技術需要干燥的環(huán)境，以提高破碎物的強度和整體性。并且，在路基較濕或較軟的黏質土路段，共振破碎技術的可行性較低。同時，地面積水處也不適合使用共振破碎技術。另外，如果在道路共振破碎的過程中遇到含沙量較大的土質的時候，需要將沙子挖掘出來再進行施工。在遇到容易受到水侵蝕的瀝青路面應做好排水措施，在路基邊緣設置排水管道，且嚴禁雨季施工。

4.2碾壓

在道路共振破碎之后，需要對水泥路面進行碾壓。現(xiàn)階段，通常采用的碾壓做法是使用10噸的鋼輪振動壓路機對道路碾壓2次以上。并且，為了保證道路的平整性，碾壓應保證路面上層的細小破碎粒料進入到大的破碎板縫隙之中。在鋼輪振動碾壓兩遍之后，再在路面上均勻灑水進行碾壓，以提高舊路面的強度。同時，在碾壓過程中應避免過度碾壓而導致的大的板塊碎裂而降低路面的剛性。

4.3特殊區(qū)域的路面改造

在路面改造過程中會遇到綠化帶、平交施工、豎井等特殊的區(qū)域，施工環(huán)境比較復雜。具體來講，在窨井區(qū)域，施工隊伍應該在井蓋附近進行標記，在使用共振破碎技術的時候避開窨井區(qū)域，避免共振破碎技術對窨井的破壞。在綠化帶和隔離帶區(qū)域，施工不應使用高壓沖擊錘設備，避免工作錘頭錘擊綠化帶。另外，在人流量和車流量較大的平交路口，施工隊伍應盡量縮小施工的范圍，保證車輛的正常運行。為此，施工單位可以選擇夜間施工或增加施工設備數(shù)量，縮小工期。最后，在施工過程中，施工隊伍應注意污水處理和揚塵處理，避免道路改造對環(huán)境的污染。

5.水泥路面改造工程共振破碎技術運用

2 014年，為了做好重大政治接待前期公路改造工作，贛州市公路管理局瑞金分局將共振破碎技術運用到水泥路面實際改造施工中，租用了一套進口設備對G319線K389+000-K391+000、K406+000-K408+000路段破損路面進行共振破碎，并取到了理想的破碎效果。破碎后的板塊排列規(guī)則、尺寸合理，而且施工中對底基層和其它構筑物影響小，在確保工程質量的前提下，還將施工工期縮短了一半。施工便捷，不影響交通，工程完工至今已三年之久，路面狀況良好，無明顯病害。

參考文獻：

[1]林峰，李庶林，薛云亮，王明.混凝土受壓過程中聲發(fā)射數(shù)的灰色模型研究[J].建筑科學與工程學報.2015（03）：18-20.

[2]徐柱杰，凌建明，黃琴龍.舊水泥混凝土路面共振碎石化效果研究[J].中國公路學報. 2015（05）：99-101.

[3]潘勇.舊水泥混凝土路面碎石化技術淺析[J].工程與建設.2015（02）：35-36.

[4]曹衛(wèi)東，薛立疆.碎石化施工技術應用探討[J].筑路機械與施工機械化.2015（01）：76-78.

[5]唐娛瑛，常昇宏.采用共振碎石化技術施工的公路設計方法[J].公路交通科技（應用技術版）.2016（07）：64-65.

[6]古有軍.共振碎石化技術在公路改造工程中的應用與研究[J].四川建筑.2016（03）：113-114.

[7]李志明.舊水泥混凝土路面共振碎石化技術在上海公路的應用及評估[J].上海公路. 2016（02）：210-212.

[8]王海榮.水泥混凝土路面共振碎石化設計與實踐[J].上海公路. 2017（02）：78-79.