馬勝賢

（上海城興市政工程設(shè)計(jì)有限公司，上海市200235）

不同碎石化技術(shù)在柳石路—燎原路改造工程中的應(yīng)用

馬勝賢

（上海城興市政工程設(shè)計(jì)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(shù)在柳石路—燎原路改造工程中的應(yīng)用進(jìn)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(jì)的快速發(fā)展，對交通基礎(chǔ)建設(shè)提出了更高的要求。20世紀(jì)建設(shè)的水泥混凝土路面目前大部分已接近設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)性損壞，進(jìn)而導(dǎo)致路面板塊斷板、錯(cuò)臺(tái)嚴(yán)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(jìn)至我國。2000年后，上海等城市陸續(xù)引進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)。經(jīng)過各地工程項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(jī)械及施工工藝，以下針對柳石路-燎原路改造工程特點(diǎn)對不同碎石化技術(shù)的適用性進(jìn)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(shè)計(jì)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(jìn)行測量、鉆芯等路面病害調(diào)查，確定該項(xiàng)目進(jìn)行路面大中修改造。

2　總體路面改造方案的確定

該項(xiàng)目路面改造應(yīng)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(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，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(jià)結(jié)論，結(jié)合道路兩側(cè)不同的工況條件選取不同的方案，分別提出修復(fù)、打裂壓穩(wěn)、碎石化、挖除等4種方案，并進(jìn)行技術(shù)比選。

（1）修復(fù)方案：通過灌縫、壓漿、換板等方式進(jìn)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(shè)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(jī)壓穩(wěn)。

（3）碎石化方案：是將舊水泥混凝土板塊采用專用設(shè)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(jié)構(gòu)。

修復(fù)方案適用于路面破損不嚴(yán)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(huì)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(jià)較高并會(huì)產(chǎn)生大量廢棄物；碎石化既可徹底消除反射裂縫，又不會(huì)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(jī)為多錘頭破碎機(jī)和共振式破碎機(jī)，兩種機(jī)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(jī)

多錘頭破碎機(jī)MHB是由兩部分組成。前半部分為動(dòng)力系統(tǒng)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及液壓傳動(dòng)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(dú)立調(diào)節(jié)，通過提升高度后重錘下落時(shí)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(shù)比選表

Z型鋼輪壓路機(jī)為單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，鋼輪外包Z型鋼箍并通過螺栓固定在壓實(shí)輪表面。該壓路機(jī)主要用于MHB破碎混凝土后的補(bǔ)充破碎及壓實(shí)。

（2）共振式破碎機(jī)

共振式破碎機(jī)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，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(yīng)路面的振動(dòng)反饋，由電腦自動(dòng)調(diào)節(jié)振動(dòng)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(gè)水泥板塊范圍之內(nèi)，板破碎后顆粒尺寸均勻。由于振動(dòng)力從上向下存在衰減梯度，同時(shí)錘頭快速向前移動(dòng)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(shí)就消散了，不會(huì)破壞原路基層的強(qiáng)度和均勻性，對地下設(shè)施也不會(huì)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(dòng)小、噪聲低、時(shí)間短、效率高，對環(huán)境影響小。

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

表2　Ⅰ76公路加鋪層車轍檢測結(jié)果（單位：mm）

表3?、?6公路加鋪層接縫、裂縫檢測結(jié)果（單位：m）

根據(jù)比較結(jié)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(jī)破碎后加鋪層出現(xiàn)的裂縫數(shù)明顯少于多錘頭破碎機(jī)破碎后加鋪層出現(xiàn)的裂縫。針對柳州現(xiàn)狀施工破碎機(jī)器條件的可行性，下面將對兩種破碎機(jī)各自的特點(diǎn)及使用效果和影響進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選，見表4。

表4　兩種破碎機(jī)比選表

通過對以上兩種機(jī)器特點(diǎn)及使用效果的比較，使用多錘頭破碎機(jī)振動(dòng)強(qiáng)度大，對地下管線影響大，噪聲相對較大，造價(jià)低廉，但效果較差，對環(huán)境影響較大。共振式破碎機(jī)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(jià)較高。該項(xiàng)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(cè)多為市政綠化、林地，建筑物較少；燎原路兩側(cè)建筑物密集，其中不乏機(jī)關(guān)單位及學(xué)校等環(huán)境敏感點(diǎn)，因此柳石路段采用多錘頭破碎機(jī)進(jìn)行路面碎石化，燎原路段采用共振式破碎機(jī)進(jìn)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(shè)置排水設(shè)施→特殊路段處理→構(gòu)造物標(biāo)記→設(shè)置測量控制點(diǎn)→交通管制→破碎水泥混凝土路面→修復(fù)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(shí)的沖擊波會(huì)傳播到一定范圍，為了避免碎石化施工對構(gòu)造物造成危害，應(yīng)對道路及周圍構(gòu)造物的位置與狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查并制定保護(hù)方案。施工速度較快，造價(jià)較低，施工機(jī)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(shí)它的施工精細(xì)化要求高，工期時(shí)間較長，進(jìn)度較慢，造價(jià)較高，而且目前共振式碎石化以進(jìn)口機(jī)械為主，國內(nèi)可使用的機(jī)械有限，不適宜大面積長距離的道路改造項(xiàng)目。

5　結(jié)語

結(jié)合柳石路-燎原路改造工程對兩種不同碎石化技術(shù)的適用性進(jìn)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(xiàng)目改造的特點(diǎn)及適用條件，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、可行性等多方面的比選，方能確定最優(yōu)的碎石化技術(shù)方案，也將帶來更好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(shè)計(jì)工作。