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共振碎石化技术在旧水泥混凝土路面改建为沥青路面中的应用

共振碎石化技术在旧水泥混凝土路面改建为沥青路面中的应用

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【摘要】:
本文主要讲解旧水泥混凝土路面改建为沥青路面时,常用的几种方法,以及共振碎石化技术的优势、工艺等。

    本文主要讲解旧水泥混凝土路面改建为沥青路面时,常用的几种方法,以及共振碎石化技术的优势、工艺等。
 


一、常用处理方法 

  1.最常规的是挖除原有混凝土结构层,重新铺筑路面 
    这种方法挖除了原有混凝土结构层,从而使旧水泥板产生反射裂缝的问题得以彻底解决。这种方法工艺简单、成熟,设备要求低。但施工工期较长,交通封闭时间长,对于交通量大的公路容易引起堵车,从而增加社会成本;同时需要占用大量场地来废弃旧混凝土板等,不利于环保。 
  2.原混凝土路面上设置反射裂缝延缓结构或,比如加铺玻纤布、橡胶沥青层等,然后加铺进行面层 
    这种方法施工工期较短,不产生废弃挖除物,噪音、振动很少。缺点是他必须对病害板块进行处理,比如对脱空板块进行灌浆等,处理也比较复杂。最主要的缺点是它只能延缓反射裂缝产生的时间,而不能彻底消除,导致使用寿命比较短;另外后期养护较为复杂,养护成本高。 
  3.采用旧混凝土路面破碎稳固加铺技术 
    它是指在旧水泥混凝土路面改造过程中,利用专用的水泥面板破碎设备将旧水泥混凝土路面打碎、压稳后加铺路面结构层的一种施工方法。由于水泥板破碎成为较小的碎块之后,能够大大降低温度变化时水泥板的热胀冷缩;然后经过压路机碾压消除板块间弯沉差,从而降低反射裂缝产生的可能性。 
    破碎技术一般又分三种:冲击压实技术、打裂压稳技术及碎石化技术。 
    前两种方式包括碎石化技术中的多锤头技术可以达到抑制反射裂缝产生的作用,但是由于水泥板粉碎不够彻底,这几种技术也不能完全消除反射裂缝。同时由于施工时的冲击力比较大,对周边的房屋、挡土墙等会产生影响。对旧路面结构层扰动、破坏比较严重,可能造成老路承载力不足而需要补强。 

 


二、共振碎石化技术简介 
    水泥路面共振碎石化技术于1986年由美国率先开发使用,2004年由美国的安迈公司把这项技术引入我国,从2005年开始、在上海、浙江等地区逐步开始应用。
    该项技术主要是根据共振设备发出一定频率的振动谐波,该频率与混凝土频率一致时,引起混凝土板共振并迅速破碎开裂,从而达到破碎旧混凝土板的目的。这种方式与其他碎石化技术利用纯冲击力作用在使用机理上有很大的区别。

 

 

三、共振碎石化技术的优点 

    与其他碎石化工艺做个比较,共振碎石化技术有几个优点: 
  1.对旧板各层扰动、破坏很小重,能够保持原有公路的承载力。由于它采用的是共振原理,它的能量被水泥混凝土吸收,不会把破碎的石块砸入原有基层,因此维持了原有基层的承载力。 根据现场施工的情况,通过对比实验,共振施工的震动感小于其他碎石化工艺。 
  2.对旧板破碎更加彻底,结构更加合理,破碎后它的上层粒径绝大多数在4厘米以下,能有效防止反射裂缝;下层绝大多数在15厘米以下,为板体性较好但有许多裂缝的破裂层。它的裂缝是成一定角度的,形成了一种嵌锁结构,这种结构与其它碎石化方式形成的垂直破裂结构相比,有更大的承载力。也就是说既能保证碎石化层仍有一定的强度,又能起到防止反射裂缝的作用。这种结构是目前其他方法无法做到的。 
  3.这种方法施工工期短,每天最大破碎量在4000~5000平方米之间,破碎后即可铺筑路面,交通封闭时间比挖除原有混凝土结构层重新铺筑路面的方式减少3~5倍以上。 
  4.基本不需要废方,有利环保。 
  5.从价格上比较,与挖除原有混凝土结构层重新铺筑路面方式的造价基本相同甚至略低。相对于其他共振技术,由于他反射裂缝控制合理,使用寿命远远大于其他共振技术。 

 


四、共振碎石化技术的加铺结构层设计 

    凝土路面在破碎改造后加铺层结构设计,就目前调研有关资料来说,由于不同国家的国情以及路面设计方法有所不同,各个国家的一些方法也不尽相同,为了尽量与我们现有规范衔接,我们这次采用的是《公路沥青路面设计规范》的弹性层状体系理论方法。 
    碎石化这种结构既不同于我们常用的半刚性基层路面结构,也不同于柔性基层路面,而与国外“倒装式结构”最为接近。为了尽量与现有规范衔接按现有规范,根据国内研究结果,计算时可按柔性基层计算,也可以按复合基层计算。 
    确定旧路基层、路基及碎石化层模量,最好采用实测值,碎石化层模量一般500~1000mpa,一般计算取600~800mpa。 
    面层加铺厚度一般要大于12厘米,较多采用12~25厘米。本工程采用15厘米的厚度。 

 

 

五、共振碎石化及加铺施工工艺 

  1.在碎石化施工之前,我们要先进行调查及准备工作。 
    要对地质情况差的路段事先加以处理。另外为了保证桥涵结构物的安全,构造物两端要留一定的距离不能采用碎石化工艺,按照我们实际施工情况来看,埋到路基50厘米以下的圆管涵,基本上不会产生影响。 
    另外因为碎石化后,旧混凝土会向四周有一定的扩张,因此对板体性较强(配筋混凝土等)、较宽或没有碎石化伸缩空间的路面,需考虑对旧水泥混凝土路面进行纵向切割。 
    碎石化对排水系统要求很高,能否提供足够的承载力、能否防止和消除反射裂缝,与是否安置了排水系统以及是否合理有很大的关系,旧路面碎石化后,相当于一个基层排水系统,我们要做的就是把碎石层的水排到路基以外,一般来说,可以在路边缘设置盲沟或集水管等。要移除旧路上的沥青补块,因为这个它会影响共振机械的工作效果。  

  2.在正式破碎之前,要先进行试振及开挖试坑检查,通过开挖,检查破碎粒径分布情况以及均匀程度,确定破碎机械施工参数以及施工组织措施。 

  3.破碎后要进行碾压,碾压时压路机采用高频低振幅的方式,吨位不用太大,碾压边数也不要太多,要注意不要过量压实。 

  4.沥青摊铺工艺与其他沥青路面工艺是一样的,但要注意碎石化层碾压完后(48h)内应进行摊铺,以减少车辆交通及雨水对破碎层的影响。碎石化层碾压后,一般可不涂洒透层油、也不必设置应力吸收层、应力吸收膜、土工织物等材料,可直接进行摊铺并碾压。也可以参考多锤头碎石化施工的经验,在碎石化压实后的表面上洒布乳化沥青透层油。 

参考文献: 
[1]吴青峰、凌建明。水泥路面共振碎石化加铺技术研究与应用。上海市市政公里管理局科技发展基金项目。 
[2]王松根等。旧水泥混凝土路面碎石化技术应用指南。人民交通出版社。2007.1 
[3]中华人民共和国交通部。公路水泥混凝土路面设计规范(jtg d40-2002)。人民交通出版社。 
[4]中华人民共和国交通部。公路沥青路面设计规范(jtg d50-2006)。人民交通出版社