不同碎石化技術在柳石路—燎原路改造工程中的應用

馬勝賢

（上海城興市政工程設計有限公司，上海市200235）

不同碎石化技術在柳石路—燎原路改造工程中的應用

馬勝賢

（上海城興市政工程設計有限公司，上海市200235）

以柳石路—燎原路改造工程為背景，介紹了該工程路面改造總體方案，并針對不同碎石化技術在柳石路—燎原路改造工程中的應用進行了分析和闡述。

舊水泥混凝土路面；改造；破碎；碎石化

0　引言

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，對交通基礎建設提出了更高的要求。20世紀建設的水泥混凝土路面目前大部分已接近設計年限，隨著交通流量及交通軸載逐年增長，舊混凝土路面也出現(xiàn)了各種結構性損壞，進而導致路面板塊斷板、錯臺嚴重，路面平整度差，行車噪聲大，行車舒適度差，從而影響居民生活出行。

碎石化處理作為舊水泥混凝土路面改建的一種方法，由美國引進至我國。2000年后，上海等城市陸續(xù)引進此項技術。經(jīng)過各地工程項目實踐經(jīng)驗表明，碎石化工藝可有效延緩反射裂縫的產(chǎn)生，施工工期大大縮短，因此在各地逐步推行碎石化工藝。但是，目前碎石化存在多種施工機械及施工工藝，以下針對柳石路-燎原路改造工程特點對不同碎石化技術的適用性進行分析。

1　工程概況

柳石路—燎原路改造工程道路等級為城市主干路，路線總長11.4 km，紅線寬度50 m，設計速度60 km/h，為雙向8車道。其中柳石路段全長8.7 km，燎原路段全長2.7 km。通過對現(xiàn)狀柳石路、燎原路全線路面現(xiàn)狀進行測量、鉆芯等路面病害調(diào)查，確定該項目進行路面大中修改造。

2　總體路面改造方案的確定

該項目路面改造應利用原有路基，盡量減少對原有路基的破壞。由于路基的使用已將近20 a，根據(jù)以往項目的經(jīng)驗，路基沉降基本穩(wěn)定。

根據(jù)現(xiàn)狀道路不同段落的分析評價結論，結合道路兩側不同的工況條件選取不同的方案，分別提出修復、打裂壓穩(wěn)、碎石化、挖除等4種方案，并進行技術比選。

（1）修復方案：通過灌縫、壓漿、換板等方式進行舊水泥混凝土扳塊維修，然后在其上加鋪瀝青混凝土面層。

（2）打裂壓穩(wěn)方案：打裂、壓穩(wěn)方案采用專用設備打擊原有路面板，使舊路面板出現(xiàn)橫向裂縫，采用壓路機壓穩(wěn)。

（3）碎石化方案：是將舊水泥混凝土板塊采用專用設備破碎成較小的碎塊后作為瀝青罩面層的基層或底基層，然后再加罩瀝青面層。

（4）挖除方案：是將舊水泥混凝土路面全部挖除，然后加鋪新的路面結構。

修復方案適用于路面破損不嚴重、斷板率較低，脫空等路面病害較少的情況，且短期內(nèi)仍會出現(xiàn)反射裂縫；打裂壓穩(wěn)方案由于混凝土破碎后尺寸仍比較大，因此仍有出現(xiàn)反射裂縫的可能；挖除方案造價較高并會產(chǎn)生大量廢棄物；碎石化既可徹底消除反射裂縫，又不會產(chǎn)生廢棄物，推薦采用碎石化方案，見表1。

3　碎石化方案的比選

在確定總體路面改造方案后，目前一般采用的破碎機為多錘頭破碎機和共振式破碎機，兩種機器的工作原理各不相同，破碎效果也有所差異。

（1）多錘頭破碎機

多錘頭破碎機MHB是由兩部分組成。前半部分為動力系統(tǒng)、柴油發(fā)動機及液壓傳動裝置；后半部分為破碎系統(tǒng)，中間備錘頭。每對錘頭提升高度可獨立調(diào)節(jié)，通過提升高度后重錘下落時產(chǎn)生沖擊能量，破碎水泥混凝土板塊。

表1　水泥混凝土板塊處治技術比選表

Z型鋼輪壓路機為單鋼輪振動壓路機，鋼輪外包Z型鋼箍并通過螺栓固定在壓實輪表面。該壓路機主要用于MHB破碎混凝土后的補充破碎及壓實。

（2）共振式破碎機

共振式破碎機利用振動梁帶動工作錘頭振動，錘頭與路面接觸，通過調(diào)節(jié)錘頭的振動頻率，使其接近水泥面板的固有頻率，激發(fā)其共振，將水泥混凝土面板擊碎。工作錘頭上裝有專用傳感器，感應路面的振動反饋，由電腦自動調(diào)節(jié)振動頻率，搜尋被擊物的自有頻率，并引起水泥面板在錘頭下局部范圍內(nèi)產(chǎn)生共振，使混凝土內(nèi)部顆粒間的內(nèi)摩擦阻力迅速減小而崩潰。

共振破碎力發(fā)生在整個水泥板塊范圍之內(nèi)，板破碎后顆粒尺寸均勻。由于振動力從上向下存在衰減梯度，同時錘頭快速向前移動著，從而使上部的破碎顆粒較小，下部的破碎顆粒較大，使碎石塊之間相互嚙合。這樣，表層小的顆粒有利于消除反射裂縫和路面滲水的橫向排出，下部較大的顆?？梢蕴岣呗坊某休d能力和阻止?jié)B水向下滲透。高頻低幅共振產(chǎn)生的裂紋在穿透路面時就消散了，不會破壞原路基層的強度和均勻性，對地下設施也不會產(chǎn)生影響，并能使鋼筋很容易與混凝土顆粒有效分離。施工振動小、噪聲低、時間短、效率高，對環(huán)境影響小。

兩種破碎機破碎效果比較：美國Ⅰ76公路1999年進行破碎，施工路段長4.8 km，2004年檢測結果比較見表2、表3。

表2?、?6公路加鋪層車轍檢測結果（單位：mm）

表3?、?6公路加鋪層接縫、裂縫檢測結果（單位：m）

根據(jù)比較結果可知，整體上共振式破碎比多錘頭破碎法車轍要淺，但在5年內(nèi)，兩種方法出現(xiàn)的車轍均超過1 mm。破碎后4.83 km路段范圍內(nèi)裂縫量不大，防反效果很好，共振式破碎機破碎后加鋪層出現(xiàn)的裂縫數(shù)明顯少于多錘頭破碎機破碎后加鋪層出現(xiàn)的裂縫。針對柳州現(xiàn)狀施工破碎機器條件的可行性，下面將對兩種破碎機各自的特點及使用效果和影響進行經(jīng)濟技術比選，見表4。

表4　兩種破碎機比選表

通過對以上兩種機器特點及使用效果的比較，使用多錘頭破碎機振動強度大，對地下管線影響大，噪聲相對較大，造價低廉，但效果較差，對環(huán)境影響較大。共振式破碎機采用高頻低幅的原理，對地下管線的影響較小，噪聲相對較小，適用于城鎮(zhèn)道路，使用效果好，對環(huán)境影響小，但造價較高。該項目柳石路段處治面積約30萬m2，燎原路處治面積約7萬m2。柳石路兩側多為市政綠化、林地，建筑物較少；燎原路兩側建筑物密集，其中不乏機關單位及學校等環(huán)境敏感點，因此柳石路段采用多錘頭破碎機進行路面碎石化，燎原路段采用共振式破碎機進行路面碎石化，然后在碎石化后的路面加罩瀝青面層。

4　兩種碎石化施工工藝的區(qū)別

碎石化施工一般的施工工藝流程如下：

移除現(xiàn)有的罩面層→設置排水設施→特殊路段處理→構造物標記→設置測量控制點→交通管制→破碎水泥混凝土路面→修復軟弱基層或路基→廢除材料清除→破碎后混凝土路面碾壓→與非破碎段接縫處治→透層或封層施工→攤鋪熱拌瀝青混合料。

（1）多錘頭碎石化方案

MHB破碎時的沖擊波會傳播到一定范圍，為了避免碎石化施工對構造物造成危害，應對道路及周圍構造物的位置與狀態(tài)進行詳細調(diào)查并制定保護方案。施工速度較快，造價較低，施工機械較多，但效果差于共振式碎石化方案。

（2）共振式碎石化方案

共振式碎石化施工沖擊波傳播范圍要小于多錘頭碎石化，同時它的施工精細化要求高，工期時間較長，進度較慢，造價較高，而且目前共振式碎石化以進口機械為主，國內(nèi)可使用的機械有限，不適宜大面積長距離的道路改造項目。

5　結語

結合柳石路-燎原路改造工程對兩種不同碎石化技術的適用性進行分析，最終考慮沿線工況條件選用分段采用兩種碎石化方案。如何針對不同項目改造的特點及適用條件，進行技術、經(jīng)濟、可行性等多方面的比選，方能確定最優(yōu)的碎石化技術方案，也將帶來更好的經(jīng)濟和社會效益。

U418.8

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1009-7716（2015）05-0156-02

2015-01-09

馬勝賢（1983-）男，陜西延安人，工程師，從事公路與城市道路設計工作。