舊水泥混凝土路面破碎技術(shù)的調(diào)查與評價

高 璇，宋 志，楊維國

(1. 中交通力建設(shè)股份有限公司，陜西 西安710075；2. 長安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064； 3. 深圳高速工程顧問有限公司，廣東 深圳 518094)

0 引 言

隨著中國交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，越來越多原有道路的通行能力已難以匹配日益增長的交通量的需求，路面出現(xiàn)了不同程度病害，日常養(yǎng)護(hù)已難以恢復(fù)和改善路面功能[1-2]。近年來，道路改擴建施工與日俱增，舊路破碎作為改擴建過程中一道重要工序，其效果決定著舊路改擴建工程的品質(zhì)。然而現(xiàn)階段缺乏合理的路面破碎技術(shù)優(yōu)選決策方法，舊水泥混凝土路面破碎技術(shù)的選取亟需進(jìn)行科學(xué)的論證和優(yōu)化。

基于此，本文全面調(diào)查舊水泥混凝土路面破碎技術(shù)的實體工程應(yīng)用情況，系統(tǒng)梳理總結(jié)舊水泥混凝土路面破碎技術(shù)的處治效果，并從多角度對比評價不同破碎技術(shù)的綜合性能，歸納總結(jié)舊路破碎技術(shù)優(yōu)選方法，為提升舊路面破碎技術(shù)應(yīng)用效果提供科學(xué)依據(jù)。

1 舊水泥路面碎石化破碎技術(shù)

本文對舊水泥混凝土路面碎石化破碎技術(shù)進(jìn)行了全面調(diào)查，常見的碎石化破碎技術(shù)有多錘頭碎石化和共振碎石化2種。

1.1 多錘頭碎石化破碎技術(shù)

多錘頭碎石化技術(shù)采用多錘頭破碎機進(jìn)行施工，該設(shè)備通過重錘下落時產(chǎn)生的高幅低頻波動沖擊力進(jìn)行破碎。本文以表面粒徑、路面彎沉、路面沉降以及頂面回彈模量為指標(biāo)，對應(yīng)用該技術(shù)的30項實體工程進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查并梳理其應(yīng)用效果[3-7]，結(jié)果如圖1所示。

圖1 多錘頭碎石化技術(shù)破碎效果

分析圖1可得以下結(jié)論。

(1)被調(diào)查的實體工程中路面均出現(xiàn)嚴(yán)重破壞，主要有面板斷裂、沉陷、龜裂、錯臺等病害。72.7%實體工程斷板率(DBL)不小于25%，其中，87.5%實體工程DBL不小于30%。

(2)水泥路面板破碎率可達(dá)到75%，對照《舊水泥混凝土路面碎石化施工》(DB32/T 2883—2016)，其中，88.5%實體工程表面粒徑不大于7.5 cm、中間粒徑不大于22.5 cm，84%實體工程底部粒徑不大于37.5 cm，符合規(guī)范要求。

(3)舊水泥路面經(jīng)破碎后，87.5%實體工程路面彎沉平均值不大于65(0.01 mm)，其中，57.1%的彎沉值不大于35(0.01 mm)；75%實體工程路面沉降量平均值不大于60 mm。

(4)76.4%的實體工程回彈模量平均值為201～500 MPa。

1.2 共振碎石化破碎技術(shù)

共振碎石化技術(shù)采用共振破碎機進(jìn)行施工，該設(shè)備利用振動梁帶動工作錘頭振動，通過調(diào)節(jié)錘頭振動頻率使其接近水泥面板固有頻率，激發(fā)共振，從而將水泥混凝土面板擊碎。以表面粒徑、路面彎沉以及頂面回彈模量為指標(biāo)，對應(yīng)用該技術(shù)的22項實體工程進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查并梳理其應(yīng)用效果[8-11]，結(jié)果如圖2所示。

圖2 共振碎石化技術(shù)破碎效果

分析圖2可得以下結(jié)論。

(1)被調(diào)查的實體工程中，路面均出現(xiàn)面板斷裂、脫空、沉陷等病害，42.9%實體工程的DBL不小于25%，其中，全部實體工程的DBL均不小于30%。

(2)對照《公路水泥混凝土路面再生利用技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F31—2014)，88.9%實體工程的表面粒徑不大于5 cm，93.3%實體工程上部粒徑不大于10 cm，71.4%實體工程下部粒徑不大于18 cm；其中，60%以上的實體工程完全符合規(guī)范要求。

(3)舊水泥混凝土路面經(jīng)破碎后，58.3%的實體工程路面彎沉平均值在51～80(0.01 mm)，其中，57.1%的彎沉值在71～80(0.01 mm)。

(4)61.1%的實體工程回彈模量平均值為201～550 MPa。

2 舊水泥路面沖擊壓實破碎技術(shù)

沖擊壓實技術(shù)采用的設(shè)備主要為重型沖擊壓路機。該設(shè)備的壓實輪有一系列交替排列的凸點和平整的沖擊面，通過輪軸反復(fù)抬升和落下，對舊水泥路面板施加間歇而有周期性的沖擊作用并使其破碎。以表面粒徑、路面彎沉、路面沉降以及頂面回彈模量為指標(biāo)，對應(yīng)用該技術(shù)的30項實體工程進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查并梳理其應(yīng)用效果[11-13]，結(jié)果如圖3所示。

圖3 沖擊壓實技術(shù)破碎效果

分析圖3可得以下結(jié)論。

(1)被調(diào)查的實體工程中，路面多出現(xiàn)裂縫、錯臺、角隅斷裂等病害，其中被調(diào)查實體工程的DBL均不小于10%，57.1%實體工程的DBL不小于25%。

(2)沖擊式壓實機可以充分擊碎舊混凝土面板，一般沖壓15～20遍，其中，74.1%以上的實體工程沖壓遍數(shù)不少于15遍，對照《應(yīng)用沖擊壓實技術(shù)處理舊水泥混凝土路面施工規(guī)程》(DBJ/T 15-72—2010)中的要求，54.2%以上的實體工程中30～60 cm粒徑的碎塊達(dá)60%以上，符合規(guī)范要求。

(3)沖壓后路面沉降顯著，55%以上實體工程的平均路面沉降值達(dá)21～45 mm，較好地消除了額外豎向變形；54.5%以上實體工程的路面彎沉平均值為21～55(0.01 mm)。

(4)71.4%實體工程的回彈模量平均值介于0～200 MPa之間。

3 舊水泥路面打裂壓穩(wěn)破碎技術(shù)

打裂壓穩(wěn)破碎技術(shù)采用門式破碎機設(shè)備，該設(shè)備錘頭的巨大沖擊能產(chǎn)生的強烈沖擊波可向水泥板塊下底基層和土基傳播并使其破碎。以表面粒徑、路面彎沉以及頂面回彈模量為指標(biāo)，對應(yīng)用該技術(shù)的11項實體工程進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查并梳理其應(yīng)用效果，結(jié)果如圖4所示。

圖4 打裂壓穩(wěn)技術(shù)破碎效果

分析圖4可得以下結(jié)論。

(1)被調(diào)查的實體工程中，路面彎沉差較大，路面板承載力均勻性較差，通常均出現(xiàn)斷裂、錯臺等病害，被調(diào)查實體工程的DBL介于20～25%之間。

(2)對照《公路水泥混凝土路面再生利用技術(shù)細(xì)則》(JTG/T F31—2014)，80%以上實體工程中0.3～0.6 m2的碎塊可達(dá)75%以上，符合規(guī)范要求；其中，75%實體工程的破碎面積介于0.4～0.6 m2之間。

(3)舊水泥路面經(jīng)破碎后，80%實體工程平均路面彎沉值為40～60 mm，75%以上介于51～60 mm之間。

(4)80%以上實體工程回彈模量平均值不小于300 MPa。

4 舊水泥路面破碎技術(shù)對比與優(yōu)選

4.1 破碎技術(shù)對比

結(jié)合上述分析，考慮適用范圍、環(huán)境影響、破碎效果和施工功效等方面，對不同路面破碎技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行對比評價，如表1所示。

分析表1可得以下結(jié)論。

(1)碎石化機械施工對道路周圍環(huán)境影響較小，適合用于城鎮(zhèn)道路水泥混凝土路面改造工程；對于一般路段，推薦采用多錘頭破碎機、沖擊壓實機破碎；對于有構(gòu)造物、高擋墻的路段，推薦采用打裂壓穩(wěn)、共振碎石化機械破碎。

(2)沖擊壓實和打裂壓穩(wěn)破碎處理后舊水泥板呈塊狀分布，細(xì)小碎塊較少；碎石化后破碎尺寸最小，介于級配碎石和小板塊之間，破碎效果較其他兩種技術(shù)要好。

(3)碎石化機械破碎速度較快，施工時間較短；沖擊壓實機施工后需先加鋪半剛性基層，施工時間較長；打裂壓穩(wěn)破碎速度最快。

表1 不同破碎技術(shù)綜合對比

(4)路面彎沉和頂面回彈模量方面，經(jīng)碎石化處理后的舊路承載能力損失最多，沖擊壓實其次，打裂壓穩(wěn)損失最?。痪褪┕蝺r而言，共振碎石化最高，多錘頭碎石化、打裂壓穩(wěn)其次，沖擊壓實最低。

4.2 破碎技術(shù)優(yōu)選

由于不同的舊水泥混凝土路面破碎技術(shù)在適用范圍、環(huán)境影響、破碎效果和施工功效等方面存在較大差異，應(yīng)充分考慮路段實際破損狀況，才能科學(xué)的確定舊路處治措施，達(dá)到最優(yōu)效果。因此，基于國內(nèi)相關(guān)設(shè)計和施工規(guī)范，綜合上述分析，匯總歸納出舊水泥混凝土路面破碎技術(shù)優(yōu)選決策方法，如表2所示。

表2 舊水泥混凝土路面破碎技術(shù)選擇

5 結(jié) 語

碎石化破碎技術(shù)破碎效果最好，且對道路周圍環(huán)境影響較小，可用于城鎮(zhèn)道路水泥混凝土路面改造工程；多錘頭碎石化破碎技術(shù)和沖擊壓實破碎技術(shù)施工單價低、適用范圍廣，一般路段均可采用；打裂壓穩(wěn)破碎技術(shù)和共振碎石化破碎技術(shù)對舊路面基層承載能力損傷較小且功效較高，可用于含有構(gòu)造物、高擋墻的路段。

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