時間:2023-03-13 11:23:44
序論:在您撰寫碎石化技術論文時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
1.1技術分析
隨著公路交通量的不斷提升,公路路面也出現了很大程度的損壞,這使得其承載能力被很大程度的降低了。為了能夠有效地解決這個問題,公路管理部門需要利用合理、科學的修復方法對其進行處理,以便對公路路面的承載力進行提高。過去公路管理部門所采用的修復方法有兩種,一種是對局部破損的路面進行挖出,另一種則是壓漿。然而,這兩種修復方法都存在相同的缺點,即無法保證公路路面能夠被完全修復,以及經過修復的公路路面的強度沒有完全恢復,這就使得經過修復的路面很容易出現縫隙。碎石化技術的應用則可以很好地解決這個問題,碎石化技術的原理是通過使用相應的施工設備打碎破損處的公路路面,這一過程可以有效的解決破損路面存在的所有問題,且可以將路面下出現的問題進行很好地展現,在進行修復的時候,再以打碎的路面為修復基層,并在其上面加上新的路面。在對破損路面進行修復的時候,利用碎石化技術對混凝土進行處理,可以使其變得更加平整,容易鋪設,同時也可以是路面結構的內部變得更加結實、緊密,這不僅能夠提高公路的承載能力,也可以預防公路路面再次出現縫隙,對延長公路使用壽命也有很大的幫助。
1.2特點分析
(1)一般情況下,公路施工人員在修復破損的公路路面時,會嵌擠破損處的混凝土塊內部,并將其進行結合,使其能夠成為具有較高密度的混凝土路面,而這種路面的使用能夠很好地提高公路的承載能力。
(2)碎石化技術的工作原理比較簡單,容易操作,而且修復公路所需的時間比較短,這也代表修復所需的成本不是很高。
(3)碎石化技術所具備的優點有很多,但其的最大優點是不需要將已經損壞的混凝土路面打碎、移走,這不僅能夠很好的節省施工材料,也能夠在很大程度上對施工成本進行降低,同時還能夠提高公路工程的施工速度。而且,利用碎石化技術對破損公路路面進行修復,還可以有效的避免公路路面出現縫隙。
(4)利用碎石化技術對公路進行修復,一般都是就地取材,不會對四周的環境造成破壞。而且,破損處的路面也可以被用作修復時的基礎材料層,這樣既能夠達到對舊的路面進行使用的目的,也可以降低公路修復時造成的不利影響。
2路面碎石化技術的實施要求
2.1對碎石化技術的實施流程進行確認
現如今,隨著碎石化技術的廣泛應用,碎石化技術在這一過程中得到了很好地發展,使得其逐漸產生了一套比較完善的施工流程。這一施工流程是:第一步,先使用破碎機對破損的混凝土路面進行破碎(1次);第二步,利用Z型壓路機對公路路面進行振動壓實(2次);第三步,利用級配碎石對公路路面的破損處進行填充;第四步,利用光輪壓路機對填充好的路面進行振動壓實(5-6次);第五步,對公路路面的回彈彎沉值進行測量,并替換掉舊的彈簧板;第六步,在修復好的公路路面上鋪設瀝青透層油,并撒上石屑;第七步,在經過10-12小時后,在公路路面鋪設瀝青混合材料。
2.2做好碎石化技術實施前的準備工作
在實施碎石化技術之前,施工人員需要做好以下幾項準備工作。一是要對出現破損的混凝土路面進行一定程度的清除,并移除路面上的雜物,否則這些雜物很容易對碎石化技術的實施造成不利影響,從而導致公路施工質量出現問題。二是全面標記公路內部的結構,并依據施工圖紙和施工資料對公路內的管線分布狀況進行調查,以免碎石化過程會對這些公路內部結構造成影響。三是對公路和橋梁之間的連接點進行標記,尤其是出現破損的地方,必須要標記具置,以便施工人員對其進行修復。四是在施工過程中,需要對破損處的公路進行交通管制。在實施碎石化技術的時候,沒有鋪設水泥的公路一般是不可以被使用的,所以施工單位需要對施工處的公路進行交通管制,如果條件允許,最好是在全封閉式環境下進行路面修復,假如無法對公路進行全面封閉,則需要對公路進行半封閉,否則公路施工質量就無法得到保證。
2.3重視碎石化技術的實施要求
在實施碎石化技術前,施工人員需要清理破損處公路上的雜物,并將公路的凹陷處填充平整,否則公路的碎石效果就無法得到保證。在對破損處的路面進行振動壓實前,施工人員也需要將凹凸不平的路面進行處理,以使其能夠變得平整,從而確保公路路面的振動壓實質量,并使其能夠達到碎石化技術的實施標準。在實施碎石化技術時,施工人員需要從高到低沿著公路路面進行實施,否則公路路面的排水能力就會受到影響。
3公路工程中路面碎石化技術的應用分析
3.1對舊混凝土路面進行修復的要求
一般情況下,利用正常養護方法對公路進行養護是無法滿足碎石化技術的實施要求,而且也無法有效解決公路路面出現的問題。比如,公路路面較常出現的錯臺、翻漿等問題。在公路路面出現這些問題也代表公路有超過20%的接縫需要處理;有超過30%的工作長度出現了寬度大于10cm的縫隙;有超過20%的路面結構沒達到標準。當公路路面出現了以上問題后,就需要利用碎石化技術對其進行修復。
3.2碎石化路面的再次使用
碎石化技術的實施所需要使用到的設備有破碎機及Z型壓路機。這些設備在使用過程中能夠在一臺班內破碎路面1-1.3km。在對路面進行破碎后,施工人員需要利用Z型壓路機對其進行振動壓實,以使其能夠變得更加平整。此外,將破碎后的混凝土路面作為基礎材料層進行再次使用的優點有很多,比如碎石化過程可以使混凝土路面的強度分布的更加合理;碎石化過程也能夠有效解決舊混凝土路面存在的問題;經過碎石化處理的混凝土顆粒,不會再次出現應力集中問題。以上這些優點能夠有效地保證公路路面的修復質量。
3.3對經過碎石化處理的公路路面進行強度檢測
一般在設計公路路面結構的時候,設計人員往往是將碎石化層的強度作為整個公路路面的代表強度,也就是頂面回彈模量。假如經過碎石化處理后的強性模量能夠達到一定的水準,那么在設計公路路面結構的時候,就可以使用這種措施,以便更好地降低公路路面的厚度;相反,假如碎石化處理后的強性模量無法達到最低標準,則需要采取一定方法增加公路路面的厚度。
4結束語
關鍵詞:碎石化;舊水泥混凝土路面;應用
1引言
近年來,20世紀90年代初期修建的水泥混凝土路面,隨著使用年限的增長和重載車輛的反復行駛,水泥混凝土路面損壞嚴重,出現了斷板、縱橫向裂縫、角隅斷裂、錯臺、唧泥等病害現象,路面技術狀況日趨下降,直接影響行車安全和舒適性。面臨舊水泥混凝土路面維修改造新技術新課題研究,采用傳統的加層式、破碎后加鋪基層和挖除式重建等方式,施工周期長,投資大,環境污染嚴重,影響車輛通行安全。根據省公路局要求,對104國道臨海境1687K+000-1693K+000路段和35省道臨石線臨海境8K+700-9K+900路段實施舊泥混凝土路面共振碎石化技術試驗段,共振碎石化技術具有施工周期性短、環境污染少、有效防止或延緩瀝青混凝土面層出現的反射裂縫等病害,采用共振碎石化技術實施的“白改黑”路段建成通車后,效果良好,有效地改善了路容路貌。
2試驗路段概況
104國道1687k+000-1693k+000路段和35省道臨石線8K+700-9K+900路段,分別于1991年11月和1992年9月建成通車,2006年104國道平均日交通量6323輛/日、35省道臨石線9926輛/日,原路面結構組合為22cm水泥混凝土路面+20cm水泥穩定基底+15cm級配碎石底基層,水泥混凝土設計抗折強度4.5Mpa。水泥混凝土路面破損嚴重,主要表現為碎板、斷板、縱橫向裂縫、角隅斷裂、錯臺、脫空、唧泥、接縫料散失等。據調查統計104國道水泥混凝土路面破板率平均達到50.49%;臨石線水泥混凝土路面破板率平均達到49.3%。近幾年多次進行挖補,局部路段已采用挖除碎板重新修筑水泥板,部分路段采用了瀝青混合料修補板塊、瀝青混合料修補板塊長度數十米至百米左右不等,但板塊修補效果不佳,影響行車安全?,F路面結構改為舊水泥混凝土路面使用共振碎石化后,碾壓密實,作為路面基層,直接鋪筑4㎝細粒式瀝青混凝土+5㎝中粒式瀝青混凝土+6㎝粗粒式瀝青混凝土路面結構。
3共振碎石化施工工藝
3.1機械設備選擇
共振破碎機械,選用美國共振機器公司生產的RB500系列共振破碎機,設備具有獨特的共振技術可以持續產生高頻低幅的振動能量,通過破碎錘頭傳遞到水泥板塊里。在特制振動梁偏心軸驅動下,產生振動諧波,支點與配重點振幅為零,破碎頭以高頻低幅(2㎝)敲擊路面,混凝土路面產生裂紋,并隨著振動迅速有規律地擴展到材料邊界,由于沖擊力很小,且裂紋只擴展到邊界,所以對基層沒有任何損害。壓實機械選用重型鋼輪壓路機。
3.2技術特點
共振碎裂技術產生的高頻低幅振動能量,通過破碎錘頭傳遞到水泥板塊里,使舊水泥混凝土板塊表面4-6㎝深度范圍碎裂成3㎝以下粒徑的碎石層。由于共振破碎機動量高,和板塊接觸時間短,將水泥板塊表面的“裂紋”瞬間均勻地“擴展”到板塊底部,作用于水泥板塊內部的高頻振動力使得整體碎裂均勻,碎塊大小和方向極其規律,水泥板塊產生斜向裂紋,與路面呈30-40度夾角。水泥板塊表層粒徑較小,較松散;下層粒徑較大,嵌鎖良好,使碎石層下部形成“裂而不碎、契合良好、聯鎖咬合”的塊體結構,具有良好的“拱效應”,能將豎向壓力變為水平推力,利于從根本上減小或避免反射裂縫的發生,對基層、路基及周圍的結構設施無損傷。
3.3施工程序
舊水泥混凝土路面共振碎石化技術施工程序:路況調查——清除瀝青修補層——灑水濕潤——試振——檢測驗證——共振碎石化——清除表面粗粒料——壓實——技術指標檢測——鋪筑瀝青混合料——壓實——保養——開放交通。
3.4試振
舊水泥混凝土路面共振破碎質量主要受到破碎機施工速度、振幅、破碎順序、破碎施工方向以及不同基層強度、剛度條件、對破碎機調整要求等,均對破碎程度、粒徑大小排列和形成的破裂面方向影響。為了確保共振破碎質量,實施共振破碎豢必須進行破碎試振。試振后,通過開挖坑穴,檢驗破碎粒徑分布情況,以及均勻程度,確定破碎機施工參數及施工組織措施等。
3.5破碎施工順序
破碎前,應對破碎車道水泥混凝土路面表面灑水濕潤,防止破碎時揚塵飛揚,污染環境。破碎順序一般由水泥路面外側車道開始,從邊緣向中間破碎,每次間隔20cm進行往復破碎。如果縱向車道作了縱向切割,也可由中向邊順序破碎。破碎一個車道的寬度,實際破碎寬度應超過一個車道,與其相鄰車道搭接至少15cm。
3.6壓實
壓實前,應清除舊水泥混凝土路面接縫內大于5cm的碎石塊,并對凹陷的路段采用級配碎石粒料回填。然后采用光輪壓路機碾壓密實。
3.7技術指標檢測
舊水泥混凝土路面實施共振碎石化后,采取外觀鑒別和實地檢測相結合的方法,選取具有代表性的路段挖坑穴抽樣檢驗、檢測,一般每隔250m處距路邊2.5m位置處開挖1㎡左右的坑穴,深度至路面基層頂面,分析共振破裂效果。鑒別板塊內是否產生斜向受力和嵌緊結構,判斷、分析、評價共振碎裂技術作用力擴展到板塊的何位置完成了能量的傳遞,以及對板塊周圍的結構物和基層是否會造成損壞。同時,定點檢測沉降量,回彈彎沉值測定、破碎狀況檢測、縱橫坡度檢測等。結果表明:共振破碎使舊水泥混凝土路面縱、橫坡度發生變化較小;沉降量和側向位移相對較??;回彈彎沉值測定舊水泥混凝土路面回彈彎沉值小,共振碎石化碾壓后回彈彎沉值大,符合充當基層的回彈彎沉值,鋪筑瀝青混凝土路面后路表回彈彎沉值測定小于路面容許彎沉值,符合設計要求。
4效果分析
共振碎石化技術鋪筑瀝青混凝土路面能夠快速、有效地修建路面工程,施工周期短,環境污染少,節省投資,節約資源。共振破碎機正常作業每臺班破碎一條車道1600-2700m,采用流水作業法施工3-5天即可完成單車道鋪筑瀝青混凝土路面,開放交通。若采用挖除舊水泥混凝土路面板塊,重新修筑基、面層,施工周期長,挖除的水泥混凝土板塊廢棄,造成環境污染。遇雨、雪天氣,造成路基排水不暢、積水,路基松軟、強度降低,直接影響車輛通行安全。104國道1687k+000-1693k+000路段和35省道臨石線8K+700-9K+900路段實施共振碎石化技術鋪筑的瀝青混凝土路面表面平整密實,建成通車后,路面未出現網裂、裂縫和坑洞病害現象,共振碎石化技術應用有效地控制和延緩了反射裂縫的發生,路面技術狀況良好。
關鍵詞:公路養護,瀝青路面,破碎技術,應用研究
0.引言
水泥路面和瀝青路面是目前最為常見的路面形式,這兩種路面結構形式各有優缺點,因此在實際應用中都大量采用,對它們的結構選擇也時有爭論。從洛陽地區來看,全市13000多公里的公路中,瀝青路面和水泥路面幾乎平均各占一半,但從高等級公路和行政等級較高的國省道干線公路來看,采用瀝青路面的比例明顯提高。瀝青路面由于其投資相對較省、養護便捷、行車舒適等特點越來越得到更多的應用和重視。因此在公路養護中,水泥路面如何被更好的改造成瀝青路面也成為我們關注的熱點,該問題的關鍵是如何解決水泥路面引起的反射裂縫問題。
本文首先介紹了目前比較常用的幾種水泥改瀝青路面方法,然后著重就多錘頭破碎技術在水泥改瀝青路面中的應用技術進行介紹,以及在洛陽地區公路養護中的應用情況。論文參考網。
1.水泥改瀝青路面的幾種常見的方法
水泥改瀝青路面一般有三類方法,一是采用挖除原水泥板塊后按照常規的瀝青路面施工方法,路基處理后加鋪基層再做瀝青面層;二是在原水泥路面的基礎上先處理好反射裂縫直接瀝青面層,反射裂縫一般采用鋪纖維布或者加鋪碎石層等;三是采用碎石化技術,在原有的水泥路面破碎后,在其破碎后的表面直接鋪筑瀝青路面。這三類方法在我們的公路養護過程中都曾應用過,從應用情況來看,碎石化技術的質量效果、經濟成本、施工便捷和不提高路面便于政策處理等方面優勢明顯。論文參考網。下面就簡單介紹以下在洛陽地區應用比較多的碎石化技術中的一種一多錘頭破碎技術。
2.多錘頭破碎技術應用
近幾年來,多錘頭破碎技術在洛陽地區公路養護進行了大量實踐,在洛陽地區是2003年開始,從實施完成的路段,經過2-3年的使用,效果還是比較好的,幾乎沒有出現明顯的病害,反射裂縫得到有效控制。根據我們的應用和有關要求,破碎后加鋪的瀝青路面一般要求15厘米以上(最少要求12厘米以上)。我們采用的路面結構形式為原水泥路面破碎后下灌3-3.5kg/m2乳化瀝青,直接加鋪15厘米的瀝青混凝土路面。
2.1設備及破碎前的準備工作
(1)碎石化技術采用的設備主要包括多錘頭破碎機(MHB-15),壓實設備(Z型鋼輪壓路機,振動鋼輪壓路機)。
(2)碎石化前的準備工作
主要包括清除存在的HMA面層,隱蔽構造物的調查與標記,與橋梁連接段的路面,交通管制。
2.2碎石化的主要工藝流程
破碎試驗路段一試坑檢查一確定破碎工藝控制一破碎施工-
Z型壓路機壓實一光輪壓路機壓實一交路面施工
2.3碎石化施工控制
(1)碎石化要把75%的混凝土路面破碎成顆粒(肉眼觀測)表面最大尺寸不超過7.5厘米,中間不超過22.5厘米,底部不超過37.5厘米。若破碎后的塊徑超過最大尺寸,應該用其他合適的方法進行再破碎或清除,然后用密級配的破碎粒料替換并壓實到規范要求。
(2)原來挖補的部分有許多是超厚的,對于這些部分,破碎尺寸達到正常厚度板的中間層22.5厘米且裂縫間距小于45Cm時被認為是合適的。
(3)破碎時最好是從混凝土路面的高處向低處破碎,以避免攤鋪瀝青混凝土后影響排水。
(4)與相鄰車道的連接:破碎一個車道的過程中實際破碎寬度應超過一個車道,與相鄰車道搭接一部分,寬度至少是15厘米。
(5)清除原有填縫料:在鋪筑HMA以前所有松散的填縫料、漲縫材料或其他類似物應進行清除。
(6)凹處回填:不應修整破碎后混凝土路面或試圖平整路面以提高線形,這樣將破壞混凝土路面碎石化以后的效果。在壓實前發現的5厘米的凹地應用密級配碎石粒料回填并壓實。
(7)破碎混凝土路面的養護:除了指定的用于開放橫穿交通的區域外,破碎后的混凝土路面的任何路段均不得開放交通(包括不必要的施工運輸)。
2.4碎石化技術對瀝青路面施工的要求
(1)撒布乳化瀝青透層油:破碎并壓實后,建議散布50%慢裂乳化瀝青透層油。根據路況,一般建議撒布量為3 Kg/m2左右。破乳并撤布一薄層石屑后,用光輪壓路機靜壓兩遍。論文參考網。
(2)攤鋪的時間要求:攤鋪應在透層穩固后進行,除非天氣允許或監理工程師另有批準,在混凝土破碎和攤鋪HMA底層之間的最長間隔時間不宜超過48小時。
(3)HMA罩面之前破碎混凝土路面的壓實。
在HMA罩面鋪設之前,重新進行壓實,振動壓實2遍,由罩面施工造成的混凝土路面擾動,也應在攤鋪之前進行再壓實,或改變罩面程序以減少對混凝土路面的擾動。
(4)破碎后混凝土路面的擾動:施工車輛的通行次數和載重量應降低到最小程度。
3.應用過程的幾點思考
水泥改瀝青路面有許多方法,都有各自的優缺點和適用的范圍,在選擇方案時要根據實際情況進行比較。多錘頭破碎技術是碎石化技術的一種方案之一。碎石化技術在水泥改瀝青路面中具有大大縮短施工時間,節約路基材料同時解決碎塊垃圾的處理問題。在我們的應用過程中也有以下幾點體會:
一是重點要確保水泥破碎后的碎石尺寸的控制,以利破碎的水泥塊之間相互齒合,并且裂紋紋路要避免與路面垂直,以達到承重和防水的效果。不同的路面厚度施工要求都有不同的要求,要重視試驗路段的選擇和控制。
二是采用瀝青路面很重要的考慮因素就是重視防水,特別是對于洛陽等雨水比較多的地區,碎石化前安排好排水處理系統。
三是一定要重視交通管制工作。由于采用多錘頭破碎技術一個很重要的原因就是考慮該路段交通流量大,邊施工邊通車,不能長時間封閉交通,但在施工過程中還是要保證一定的時間封閉交通,確保在瀝青面層未完成前,不要有車輛駛入。
四是原路面情況調查和病害處理。多錘頭的MHB破碎機工作時的影響深度一般在80厘米,側向影響不超過深度值,不會對其影響范圍外的建筑造成結構上的破壞,但要調查原路面情況,既要保證水泥混凝土板塊的均勻破碎,又要避免對該層以下的路基及路基下可能存在的設施和結構以及周邊設施的任何沖擊和損害。同時處理好原路面較嚴重的病害,使基層結構的承載力基本均勻。
五是路面的壓平和新瀝青路面鋪筑工藝也會影響應用多錘頭破碎技術修復的公路質量。因為是直接在破碎后的水泥路面上鋪筑瀝青路面,由于破碎的路面不平整性也會影響瀝青路面的平整度的質量效果,一般都有下封層和瀝青調整層,但瀝青面層的壓實和鋪筑工藝要求更高。
【參考文獻】
[1]周志剛.交通荷載下瀝青類路面疲勞損傷開裂研究[D].中南大學,2003.
[2]劉悅.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層溫度應力分析[D].長安大學,2000.
[3]李中秋.水泥混凝土路面維修技術研究[D].河北工業大學,2002.
[4]馬華堂.纖維混凝土的力學性能及其在路面工程中的應用[D].大連理工大學,2002.
[5]陳峙峰.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層設計及其應用技術研究[D].大連理工大學,2003.
[6]張永清.高等級公路基礎設施技術保障對策研究[D].長安大學,2002.
[7]管新建.鋼纖維混凝土的力學性能及路面工程應用研究[D].鄭州大學,2003.
[8]劉丹.水泥混凝土路面接縫及結構優化研究[D].武漢理工大學,2003.
關鍵詞:碎石化技術;適用性;強度機理;施工工藝
中圖分類號:TU74 文獻標識碼: A
0 引 言
水泥路面是路面結構的主要形式之一, 我國在20世紀末大量修建的水泥混凝土路面大多已達到其服役年限或超期服役,迫切需要進行改造。目前,水泥路面的改造往往先對舊路面進行處治,包括原位利用和原位移除兩種方法。我國當前正處于倡導環保、資源再利用的大環境下,堆放原位移除的舊水泥混凝土板無疑會占用大量土地、不利環保、浪費石材資源,因此這種處治方式已逐漸被淘汰。原位利用技術主要包括以下3種:直接加鋪技術、破碎穩固技術、碎石化技術。
直接加鋪即在經過病害處理的舊水泥路面上直接加鋪結構層,能夠提高路面的承載能力,并使路面的服務水平大幅提高,行車更加舒適;破碎穩固技術利用機械的沖擊能量使舊水泥板產生大量貫通裂縫,破碎成約30~100cm的碎塊,路面其失去了板體性,整體剛度降低[1];碎石化技術是采用機械多個錘頭的沖擊作用將舊水泥路面板破碎成許多混凝土小塊,破碎后塊體粒徑相對較小,力學模式類似于級配碎石[2];
考慮到行車噪音及舒適性的要求,處治后的舊水泥路面上通常加鋪瀝青層。兩種結構間較大的剛度差使反射裂縫的問題更加突顯。以上所述的四種水泥路面改造技術中,直接加鋪與破碎穩固技術處理過的水泥板,原有缺陷依然存在,只能推遲而不能徹底消除反射裂縫。碎石化技術處理過的舊水泥路面,能夠徹底地消除加鋪層的反射裂縫,能夠顯著降低改建路面后期的養護費用,因此,碎石化技術在舊水泥路面的改造工程中被逐步的推廣使用。
1舊路的調查與評價
為了對舊水泥路面的技術狀況進行科學的評價和判斷,以確定是否適用碎石化技術,需要對其實際狀況進行實地調查分析。
水泥路面的調查主要包括使用性能調查和結構性能調查[3]。使用性能從道路使用者或形式車輛的角度出發,要求表面平整,行車舒適,評價指標一般采用路面的服務能力。使用性能不滿足要求,一般進行表面修復或加鋪表面功能層;結構性能的調查則注重路面結構的承載能力及其受力情況,通常采用結構受力分析進行評價,主要從路面結構剛度、接縫的傳荷能力、路面板下地基脫空情況三方面進行評定。舊水泥路面結構性能不滿足要求,根據路面的損害狀況不同,進行大修改造或挖除重建。
2 碎石化技術的適用性
碎石化技術是水泥路面處治的最終手段,如果對水泥路面采用了碎石化技術將無法采取其他處治技術,因此,要慎重選用碎石化技術。在舊水泥路面改造工程中的適用性主要從技術條件和經濟條件兩方面來考慮。
2.1 技術條件
碎石化技術適用的首要因素主要有3方面:較強的土基的承載能力、基層相對穩定、路面呈板體不出現表面松散,其中,土基的承載能力用CBR值來表征,一般需滿足CBR>5。根據前文所述對舊路進行調查與評價,若舊水泥路面技術上滿足以上3個條件,即可采用碎石化技術。
另外,碎石化的施工采用的多錘頭破碎機(MHB,Multi-Head Breaker),利用 MHB多個錘頭下落的沖擊作用破碎水泥板,勢必會產生較大的振動和噪音,因此,周圍有不能經受較大振動的敏感設備和建筑物的路段不適合采用碎石化技術[4]。
2.1 經濟條件
碎石化技術與原水泥路面修補之間存在一個經濟平衡點,一般用修補比率來反映[2]。水泥路面損壞嚴重,若修補比率大于此經濟平衡點,碎石化技術適用合理,否則在水泥路面在可以采取其他處治措施繼續利用的情況下,過早采取不可逆的方式處治,將會造成路面結構強度的浪費,進一步造成經濟上的浪費。
3 碎石化強度形成機理
采用碎石化工藝時,路面板從上至下吸收的錘擊能量逐漸減弱,相對應破碎粒徑也逐漸變大。根據破碎板物理特性沿深度的變化情況將其簡化為3個層次:表面松散層、碎石化層上部、碎石化層下部[5],各層厚度大約分別為3cm、10cm、10cm,不同層次強度形成機理各異。
表面松散層經過Z型壓路機壓實,加之透層油的的穩定作用,形成具有一定強度和穩定性的嵌擠薄層;隨著深度的增加,破碎的混凝土顆粒粒徑具有了一定的尺寸,尺寸越大,顆粒間的內摩阻角越大,因此,碎石化層上部強度主要來源于其內摩阻角;由于吸收錘擊能量較小,碎石化層下部裂而不碎,相鄰碎塊之間形狀上契合較好,容易形成“聯鎖咬合塊體”結構,一般為靜定結構并且其自身通常具有相應的穩定能力,相比于普通嵌鎖作用,這種結構擁有更強的咬合嵌擠作用。
4 碎石化的施工工藝
碎石化技術的施工工藝為:清除水泥路面雜物―修復增設排水設施―不穩固特殊路段挖補處治―路線內外及地下的構造物標記處理―施工測量控制點的設置―施工區段交通管制及分流―碎石化工藝施工―處治軟弱基層或路基―廢棄材料清除―碾壓―接縫處治―透層或封層施工―加鋪新路面。
5 實體工程應用
河南省洛陽市小浪底專用公路修建于1992年,起點位于洛陽市西工區紅山鄉(樁號K0+000)與G310丁字交叉口,在孟津縣內由南向北延伸,終點位于小浪底鎮的官樁村(樁號K24+020),是小浪底水利樞紐建設期間施工專用路,屬于二級公路,設計速度60km/h,采用水泥混凝土路面結構,如圖1(a)所示。
小浪底專用公路超期服役,路肩坍塌損壞嚴重,水泥路面出現裂縫、斷板等病害,沿線工業園的興起和發展,交通量驟增,專用公路面臨著更大的挑戰。經過對專用公路的調查與評價,并從技術和經濟兩方面進行了綜合考察,確定了采用碎石化技術并加鋪結構層對其進行改造處治,破碎后的舊水泥路面作為新路面結構的底基層,改造后路面結構如圖(b)。
(a)原水泥路面結構圖 (b)改造后水泥路面結構圖
圖1 小浪底專用公路路面結構示意圖
小浪底專用公路2012年10月改造完成,至今使用性能良好,表明碎石化技術是舊水泥路面改造工程中一種行之有效的處治措施。
6 結論
論文介紹了水泥路面改造工程通常采用的3種原位利用技術,從減緩或消除反射裂縫的角度出發,碎石化技術效果更優;從使用性能和結構性能兩方面對舊水泥路面進行調查與評價,并應分別采取不同的處治措施;從技術條件和經濟條件出發分析了碎石化技術的適用性;碎石化后的表面松散層、碎石化層上部、碎石化層下部強度分別來源于壓實和透層油的穩定作用、內摩阻角、塊體間的咬合嵌擠作用;碎石化技術應用于小浪底專用公路的大修改造工程中,效果良好,可以推廣使用。
參考文獻:
[1]張世強. 水泥混凝土路面碎石化技術研究[D]. 長安大學, 2008
[2]張玉宏. 水泥混凝土路面碎石化綜合技術研究[D]. 東南大學, 2006.
[3]張亮, 金宴, 黃曉明等. 水泥混凝土路面結構狀況評價[J]. 城市道橋與防洪, 1998 (1): 10-13
[4]趙全滿. 多錘頭碎石化技術在舊路改造中的適用性研究[D]. 長安大學, 2013
關鍵詞:水泥混凝土;路面;多錘頭碎石化技術
1 引言
MHB(Multi-Head Breaker)多錘頭碎石化是美國Antigo公司研發的技術并于1995年應用于實踐,主要用于板塊完整性和結構性較差的各種混凝土路面的改擴建工程。我國于2002年引進MHB碎石化技術。MHB碎石化技術是通過重錘的下落產生低頻高幅的波動沖擊力對舊水泥混凝土板塊產生瞬時、點狀的沖擊作用,由于破碎時砼板塊吸收能量從近到遠依次遞減,因此碎石化后砼土顆粒沿深度方向依次遞增,根據物理特性將其分為表面層、碎石化上部層、碎石化下部層。
本文結合某一級公路升級改造(高速)工程,介紹了多錘頭碎石化技術的特點、適用條件、不同落錘高度對彎沉及其標準差的影響、破碎前后彎沉對比以及多錘頭碎石化粒料級配與規范要求的對比,為類似工程提供參考。
2 MHB碎石化技術特點
1、有效防止反射裂縫的發生與發展。原混凝土面板由于其基層及面板的損壞,處于一種不穩定狀態。碎石化并碾壓后形成級配良好,表層密實,強度較高且分布均,內部形成咬合嵌擠結構,因此不會產生應力集中現象,可有效防止反射裂縫。
2、參數方便調節,破碎效率高。破碎機重錘下落高度、重錘數量(有效工作寬度0.8~4m)、錘擊頻率、機械行走速度都可以根據設定自動實現。
3、施工簡便、速度快、工期短。在半幅范圍內可以邊施工邊通車,多錘頭破碎機工作速度在600-900m/h,每小時破碎面積為1600-2400m2,特別是地震對路面破壞后,能快速恢復路面功能,迅速開放交通。
4、綜合造價低。MHB采用就地再生,與重建或其他加鋪措施相比,節約了路基材料及運輸成本,提高了工程進度,同時消減了反射裂縫,既經濟又環保,大大降低了工程的總費用。
3 MHB碎石化路面適用條件
1、適用范使用條件
當舊路的損壞等級和接縫傳荷能力為次或差時,其評定表見表1.,采用碎石化技術才是經濟可行的。
④水泥混凝土路面基層與面層的總厚度大于30cm。
2、不宜使用條件
1、濕軟路基、采空區、擋墻、橋梁等受力敏感路段。
2、舊路基層嚴重破壞路段。碎石化后板塊容易喪失顆粒間的嵌擠作用,導致模量下降,新建路面容易出現疲勞破壞。
3、涵洞、地下管線構造物埋藏深度在1.5m以內或地下有重要管線時。
4、對噪音分貝控制要求高的路段,如政府機關、學校、居民集中等路段。
5、舊路等級評為中及以上的舊水泥混凝土路面改造。
4 MHB碎石化的應用
4.1 舊路面狀況調查
清(遠)連(州)一級公路升級改造(高速)工程(連州至鳳埠段全長27.5km。從路況調查統計表知,由于超重車輛、填挖交接路段多,路面整體破壞嚴重,除各種裂縫外,還伴有嚴重沉陷和錯臺。路面斷板狀況統計匯總表1。本項目面層接縫傳荷能力檢測采用梁式彎沉儀和標準軸載車,通過測得接縫兩側邊緣的彎沉值,計算得出接縫的傳荷系數,并評定傳荷能力等級,評價標準見表5。
4.2碎石化的基本要求
碎石化后顆粒粒徑不能太細,也不能太粗。粒徑太細會使舊路面強度降低太多,滿足不了路面承載能力的要求;粒徑太粗,由于應力的集中,不利于路面反射裂縫的消除。碎石化后應滿足75%面積內的顆粒滿足板塊頂面上碎石化后表層約(2~5cm),粒徑不超過7.5cm,上部1/2厚度最大粒徑不超過22.5cm,下部1/2厚度不超過37.5cm的粒徑。為了達到上述要求,應根據碎石化機械類型、路面破壞程度、水泥砼板強度和厚度、板塊位置和尺寸、路基強度和含水量等因素選擇合適落錘高度和錘跡間距。根據國內外施工經驗,落錘高度一般在1.0~1.2m之間,錘跡間距在8~12cm之間,路面、路基強度高時取高值,反之取低值。
4.3 MHB碎石化試驗段檢測結果分析
4 破碎后板塊粒徑分析
舊路面破碎后,先用專用Z型輪壓路機振動壓實2-3遍后,再用18噸振動壓路機振動壓實2-3遍。為了確保路面被破碎成規定的尺寸,在路段段內隨機選取獨立的位置開挖1m2的試坑,檢查碎石化后的顆粒級配是否在規定的級配范圍內。如果破碎的粒徑沒有達到設計或規范要求,應根據實際情況相應調整設備參數,直至滿足要求
為了對MHB碎石化后破碎板塊粒徑與《公路路面基層施工技術規范 JTJ034-2000》級配碎石與未篩分碎石粒料之間的級配比對,取碎石化層上面層20cm以內的破碎粒料進行篩分試驗,其試驗結果與規范值列表如下:
通過上表分析可知,MHB碎石化的破碎料基本滿足規范要求級配碎石與未篩分碎石的要求,其值偏離相差不大;礦粉含量較低,僅占1.9%,遠遠低于級配碎石或未篩分碎石的上限值,由此可知,MHB碎石化后破碎料是較好的基層或低基層。
從表中可以看出破碎前后水泥砼層頂面的彎沉平均值分別是10.3與49.3,破碎后是破碎前的4.8倍,表明板體幾乎喪失板體性,成為級配粒料層,故其頂面彎沉會大幅度下降。破碎后碎石化層頂面標準差雖然增大,但變異系數是破碎前的0.51倍,已大幅度下降,說明破碎后水泥砼面層更加穩定和均勻,作為路面結構層的基層或底基層是有利的。
結束語
由于MHB碎石化是一種較新的技術,國內更是21世紀初才引進國內,目前全國缺少統一的設計與施工規范,在實際應用時,要根據已有的《舊水泥混凝土路面碎石化技術應用指南》、相關科研院校的研究成果以及結合實際情況靈活應用。通過在清連高速公路成功應用MHB碎石化技術證明,對于破損較嚴重的水泥混凝土路面,在加快施工進度、緩解施工期的交通組織措施、徹底消除路面病害、延長路面的使用壽命起到良好的效果。從經濟、技術、較高等多方面考慮,可以逐步推廣應用此技術。
參考文獻:
[1]王松根.舊水泥混凝土路面碎石化技術應用指南[M].北京:人民交通出版社,2007.
[關鍵詞]水泥混凝土 碎石化 MHB設備
中圖分類號:U416.216 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)21-0163-02
1、概述
1.1 碎石化的概念
水泥混凝土路面碎石化(Rubblization)是一種舊水泥混凝土路面破碎處治技術,是對舊水泥混凝土路面大修或改造的重要手段。實施碎石化的主要設備有MHB(Multiple-Head Breaker)類設備和共振式設備兩種類型。這兩種設備相比,共振式碎石化設備破碎程度較高,破碎后顆粒粒徑更小,因而板塊強度損失程度也較大,需要加鋪的路面結構要求更高,不夠經濟,因此,MHB逐步發展成為碎石化的主要設備。
本冊是主要針對MHB碎石化再生技術編制,主要內容是MHB類設備碎石化再生技術的研究和應用。
1.2 碎石化技術的主要特點
MHB碎石化再生技術的主要優勢是:通過破碎將舊水泥混凝土路面結構強度降低到一定程度,防止反射裂縫的發生,同時能夠實現兩者較好的平衡,舊路面進行MHB碎石化后應具有以下特點:碎石化能使原水泥混凝土板塊在平面上強度分布均勻、仍能保留原水泥混凝土路面的一定強度、消除原水泥混凝土路面病害、碎石化后的粒徑合理,不會產生應力集中現象。
1.3 碎石化技術專用設備及特點
實施MHB類碎石化技術,主要設備是MHB(Multiple-Head Breaker)多錘頭破碎機和Z型壓路機;設備特點:MHB的破碎機理是通過重錘的下落對水泥混凝土板塊產生瞬時、點狀的沖擊作用。這種破碎機械具有以下特點:整幅車道寬度單次多點破碎、錘擊功可以方便調節、破碎效率很高、破碎后顆粒組成特性較好、破碎后的表面平整度較高、方便調節,作業靈活。
2、路面碎石化的施工工藝和質量控制辦法
2.1 MHB設備的一般施工工藝
使用MHB設備進行路面碎石化處理并加鋪瀝青路面結構的一般過程如下:
2.1.1 路面碎石化前的處理
2.1.2 移除現存的瀝青罩面和瀝青修補
2.1.3 排水系統設置或修復
2.1.4 特殊路段的處理
在路面破碎之前應對出現嚴重病害的軟弱路段進行一下修復處理:
2.1.5 構造物的標記和保護
施工前,針對調查的結構物資料在現場做出明確標記,以確保這些構造物不會因施工造成損壞。
2.1.6 設置高程控制點
在有代表性路程設置高程控制點,以便在施工中監測高程的變化,指導罩面施工。
2.1.7 交通管制及分流
在碎石化施工之前制訂交通管制及分流方案,滿足通車及施工要求。
3、路面碎石化施工
3.1 試驗段與試抗
試驗區主要用于設備參數調整,以達到規定的粒徑和強度要求。
(1)試驗區。在路面碎石化施工正式開始之前,應根據路況調查資料,在有代表性的路段選擇至少50m、寬4m(或一個車道)的路面作為試驗段。根據經驗一般取落錘高度為1.1~1.2m,落錘間距為10cm,逐級調整破碎參數對路面進行破碎,目測破碎效果,當碎石化后的路表呈鱗片狀時,表明碎石化的效果能滿足規定要求,記錄此時采用的破碎參數。
(2)試抗。為了確保路面被破碎成規定的尺寸,在試驗區內隨機選取2個獨立的位置開挖1的試坑,試坑的選擇應避開有橫向接縫或工作縫的位置。試坑應開挖至基層,以在全深度范圍內檢查碎石化后的顆粒是否在規定的粒徑范圍內。如果破碎的混凝土路面粒徑沒有達到要求,那么設備控制參數必須進行相應調整,并相應增加試驗區,循環上一過程,直至要求得到滿足,并記錄符合要求的MHB碎石化參數備查。在正常碎石化施工過程中,應根據路面實際狀況對破碎參數不斷作出微小的調整。當需要對參數作出較大的調整時,則應通知監理工程師。
3.2 MHB破碎
一般情況下,MHB應先破碎路面兩側的車道,然后破碎中部的行車道。
在破碎路肩時應適當降低外側錘頭高度,減小落錘間距,既保證破碎效果,又不至于破碎功過大而造成碎石化過度。
兩幅破碎一般要保證10cm左右的搭接破碎寬度。
機械施工過程中要靈活調整行進速度、落錘高度、頻率等,盡量達到破碎均勻。
3.3 預裂要求
在一些少見的路段(如巖石基層或混凝土基層路段),應采用打裂等其他手段進行混凝土路面的預裂,確保碎石化后達到預期效果。預裂后,根據情況進行試驗段施工,重新確定碎石化破碎的施工參數。
3.4 軟弱基層或路基修復
對于在碎石化施工過程中發現的部分軟弱基層或路基進行處理。
3.5 凹處回填
路面碎石化后表面凹處在10cm×10cm以上的應利用瀝青混合料找平,以保證加鋪瀝青面層的平整度。
3.6 原有填縫料及外露鋼筋清除
在鋪筑HMA以前所有松散的填縫料、脹縫材料、切割移除暴露的加強鋼筋或其他類似物應進行清除,如需要,應填充以級配碎石粒料。
3.7 破碎后的壓實要求
壓實的主要作用是將破碎的路面表面的扁平顆粒進一步破碎,同時穩固下層塊料,為新鋪瀝青面層提供一個平整的表面。
破碎后的路面采用Z型壓路機和單鋼輪壓路機振動壓實,壓實遍數1~2遍,壓實速度不允許超過5km/h。
在路面綜合強度過高或過低的路段應避免過度壓實,以防造成表面粒徑過小或將碎石化層壓入基層。
3.8 乳化瀝青透層
為使表面較松散的粒料有一定的結合力,建議使用慢裂乳化瀝青做透層,用量控制在2.5~3kg/。乳化瀝青透層表面再散布適量石屑后進行光輪靜壓,石屑用量以不粘輪為標準。
3.9 破碎路段邊緣處理
碎石化和非碎石化混凝土路面接縫應考慮相應的過渡措施,如在接縫上設置格柵等。
4、路面碎石化的施工質量控制方法
MHB作為一種施工機械,主要控制的指標是落錘高度和錘跡間距。這兩項指標決定了沖擊能量大小和分布密度,從而最終決定了破碎后結構層在整個厚度范圍內的粒徑分布特性以及其力學性質。
水泥混凝土板塊下的基層、土基強度較高時可能造成碎石化困難,所以要對其強度作出定性評估。土質較好情況下的挖方,應屬于下臥層強度較高類,土質一般的挖方和填方屬于一般強度類,而路基填料土質較差或含水量可能相對較高的情況屬于下臥層強度較低類。
5、MHB碎石化施工質量標準
5.1 路面碎石化后的粒徑范圍
水泥混凝土板塊的厚度一般在20~26cm之間,破碎后頂面粒徑較小
5.2 路面碎石化后頂面的當量回彈模量
水泥混凝土路面碎石化后頂面的當量會談模量是根據前述新加鋪結構設計方法進行設計的基本參數之一。對于直接加鋪瀝青混凝土的路面結構,回彈模量平均值宜控制在150~500Mpa之間。
5.3 MHB碎石化施工質量標準及檢測頻率
為滿足直接加鋪面層的技術要求,保障加鋪層施工質量,碎石化層作為基層直接加鋪瀝青路面,目前我國技術規范中沒有相應規定,本方案技術指標要求,參考我國現行技術標準〈〈公路路面基層施工技術規范〉〉(TJT034――2000)和原技術標準TJT034――93的基礎上,結合試驗路的實際情況提出的,具體實施中可以靈活掌握。但是,必須提出:如果碎石化層的表面平整度與上述要求差異較大,在鋪筑瀝青路面前,必須進行處理。處理措施主要有:
(1)可根據平整度情況合理選擇瀝青混合料的型號;
(2)填充級配碎石找平、碾壓后灑布熱瀝青或乳化瀝青,再進行壓實;
(3)采用其他合適的技術措施進行找平。如果不經進行找平,可能會影響瀝青路面的平整度,影響路面使用效果。
參考文獻
[1] 山東省交通廳公路局,東南大學,山東省公路工程總公司.水泥混凝土路面碎石化綜合技術研究,2005.
[2] 張玉宏.水泥混凝土路面碎石化綜合技術研究.東南大學博士論文,2006.
[3] 王松根等.水泥混凝土路面碎石化改造技術應用與探討.北京:公路,2004.5.
[4] 張玉宏等.國外水泥混凝土路面碎石化技術簡介.北京:公路,2003.9.
[5] 李昶等.沖擊壓實與MHB類設備對水泥混凝土路面破碎效果的對比研究.北京:公路交通科技,2004.11.
[6] 張玉宏等.水泥混凝土路面碎石化中MHB設備應用.北京:公路交通科技,2005.3.
[7] 張玉宏等.舊水泥混凝土路面碎石化后的瀝青加鋪層設計。北京:公路交通科技,2005.4.
[8] 黃曉明等.水泥混凝土路面碎石化層應力強度因子有限元分析。北京:公路交通科技,2006.2.
[9] 張玉宏等.碎石化后瀝青加鋪層應力對比分析.北京:公路交通科技,2006.3.
隨著我國公路通車里程的逐年增長,舊水泥混凝土路面也越來越多。臺州市104國道K1744+675―
K1747+000及K1747+607-K1742+583段由于交通量增長快,水泥混凝土路面在交通荷載和各種自然因素長時間綜合作用下,出現了各種結構性損壞,道路服務水平下降,依靠日常修補已不能解決問題,急需對該路段進行大中修。根據公路工程建設需要及黃巖區公路管理段要求,將上述兩路段的水泥路面采用共振碎石化處理技術,對舊水泥路面進行破碎,將該破碎層直接作為基層,在其上加鋪瀝青混凝土面層。共振碎石化處理技術采用的共振設備是利用振動梁帶動工作錘頭振動,調整振動頻率使其接近水泥面板的固有頻率,激發其共振,然后將水泥面板擊碎,共振破碎力發生在整個水泥板塊厚度范圍內,能使板塊均勻破碎,并且使上部的破碎粒較小,下部的破碎粒較大,這樣給結構帶來了更大的好處,具有較好的透水能力,更好地消除反射裂縫,提高路基的承載力。另外該技術施工周期短、對交通影響小,可減少舊水泥路面塊的清除、堆置等費用及建筑垃圾問題,節約投資,加快進度,有利環保。該“白改黑”項目經共振碎石化技術處理及加鋪瀝青混凝土路面建成后,大大改善了路況,確保行車的舒適和安全,社會反響較好。經過工程實際應用,我們總結了一些舊水泥混凝土路面共振碎石化的技術措施、施工工藝和質量控制方法,可為今后類似項目的公路拓寬改建工程提供參考和指導。
二、共振碎石化設備
1、設備概況
共振碎石化主要采用的設備為RB500(主要技術參數見下表),主要用于公路、機場等水泥路面的改造工程,目前,是美國水泥路面改造工程的主力機型和碎石化技術的最成功示范機型。RB500系列共振式碎石機可輕而易舉地一次性破碎厚度達660mm的水泥板塊,破碎厚度隨水泥板塊厚度而調節,破碎粒徑主要分布在8-20cm左右,并滿足上小下大、碎塊相互嵌鎖、紋理傾斜等工程要求,施工振動沖擊小,效率高,是水泥路面碎石化改造工程中最理想的施工機械。
RB500系列共振式碎石機的主要技術參數
2、工作原理及特點
工作原理:RB500型共振式破碎機利用振動梁把發動機的強大功率轉換為工作錘頭的振動,錘頭與路面接觸。通過調節錘頭的振動頻率,使其接近水泥面板的固有頻率,激發水泥面板在錘頭下局部范圍內產生共振,使混凝土內部顆粒間的內摩擦阻力迅速減小而崩潰,共振效果如右圖所示。
特點:
(1)破碎后的碎石尺寸理想、均勻
工程經驗表明,碎石尺寸與反射裂縫和結構強度之間存在右圖所示的關系。由圖可見,碎石尺寸在3-8英寸(8-20厘米)之間時,可取得較為理想的效果。碎石尺寸過大,容易造成應力集中,引起反射裂縫的概率急劇增大;碎石尺寸過小,則會使路面的承載力過渡減小。
(2)破碎后的粒度上部較小,下部較大
小粒度可更好地消除反射裂縫,同時下部的較大粒度提高了路基的承載能力。另外上小下大的粒度結構也有利于路面滲水的橫向排除和阻止下滲。
(3)破碎后的碎石紋路規則排列,并與路面成35-40º夾角
有夾角的紋理結構可使碎石塊之間相互嵌合,經壓實后相互嚙合的更緊,從而使碎石層起到更好的礫石穩定層的作用。如上圖所示。
(4)破碎深度可控制,不沖擊路基,保證路基下的管線設施完好無損
(5)可使鋼筋混凝土中的鋼筋完全與混凝土剝離
鋼筋串起大大小小的混凝土塊,必然會造成局部應力集中,引起反射裂縫。
(6)振動影響小,施工適應范圍大,破碎深度大
RB500型的破碎深度可達660毫米。完全滿足一般機場跑道、停機坪和一些港口碼頭水泥面板的破碎改造任務。
(7)施工效率高
共振破碎機的生產率可達每天8360平方米。由于其工作點很窄,在公路上施工時,可單車道施工,不用封閉全部交通,每天可完成2公里左右的碎石化工作。
三、共振碎石化技術適用條件及適用范圍
1、舊路路況評定等級
舊路需達到一定的損壞狀況(如下表),采用碎石化技術才有必要且經濟效益明顯。
(1)損害等級被評定為次或差;
(2)接縫傳荷能力被評定為次或差。
路面損壞狀況與接縫傳荷能力分級標準
另有兩個標準可作為參考:>20%的接縫損壞需要修復;>20%的混凝土板需要進行更換或補塊。
2、舊路土基及埋設的交通附屬設施的要求:
碎石化技術不適應于承載能力差的路段,如濕軟路基;若埋設有重要管線或管道,可能會對管線造成危害,破碎前應仔細評估。
3、對周圍環境的適應情況:
碎石化所產生的應力波能量較大且波及范圍廣,因此,可能對沿線的建筑造成損害;在城市水泥道路擴建中,其產生的噪音、振動、揚塵現象,也應考慮。
4、舊路出現以下損害時,特別適合于共振碎石化法:
有裂縫、堿集料反應、凍融破壞,出現這些損害,其他恢復、修補方法已經不大適應,因為這些病害會持續發生、發展,只有將水泥板碎石化處理,才可能根除這些病害。
裂縫,是因為粗集料的凍融膨脹應力而引起,一般在三年后出現。路面基層和底基層的水逐漸累積,集料含水量會趨于飽和,濕度很大的寒冷天氣,混凝土板接縫處的粗集料會發生凍脹現象,之后凍融循環,接縫處慢慢產生剝落和碎裂等病害,逐漸在接縫處及附近形成裂縫。
堿集料反應,是一種因水泥混凝土中的某些集料所含的細小成分活性物質,與混凝土中的堿氫氧化物發生化學反應而產生的一種工程病害,通常發生兩種化學反應:堿-硅反應ASR(Alkali-Silica Reaction)和堿-碳酸反應ACR(Alkali-Carbonate Reaction)。發生堿集料反應,水泥板通常會產生網裂,并且在接縫處伴隨剝落現象,粗集料發生結構破壞,與周圍的水泥之間也出現裂紋、破碎,這樣,路面板整體結構性破壞,承載能力下降。
5、碎石化技術適用于所有水泥混凝土面層類型的破碎,包括公路和機場水泥道面。
6、碎石化道路不適用于:
①橋涵路段;
②地基軟弱地段;
③碎石化施工可能危害埋設的地下管線路段;
④對噪音分貝控制要求高的路段,如政府機關、學校、醫院、軍事重地等路段。
四、碎石化施工中的注意事項
1.若外側車道邊緣有路緣石或其他設施、內側車道靠中央分隔帶邊緣阻礙共振機械的施工,即沿著車道縱向破碎時,內外側車道邊緣會有50~80cm的路面破碎不到(錘頭不能作水平移動),此時,可使用單頭破碎機進行破碎。
2.破碎施工順序一般是由外側車道開始,如果中間車道作了縱向切割,也可由中向邊的順序破碎,破碎施工速度控制在1.6~2.7km•車道/天,每一道破碎寬度約0.2m,一條車道(約3.5~3.75m)破碎完需要18~20道(一個來回定義為2遍)。破碎一道,會對相鄰約5cm區域造成一定的碎裂,因此,為了提高破碎效率以節省時間,為了防止過度破碎連續破碎兩遍的區域,可以在破碎一道后,緊接著破碎第二道時,第二道破碎區域可間隔開第一道破碎區域2~4cm。
3.破碎一個車道的過程中,實際破碎寬度應超出一個車道,與相鄰車道搭接部分,寬度至少15cm。
4.施工中,駕駛操作員應隨時注意觀察機械工作情況、錘頭破碎效果,應根據實際情況調整破碎參數,以盡可能達到較好的破碎效果。因此,對操作人員的要求很高,必須是經驗豐富的駕駛員,據本試驗路段的現場施工破碎狀況,駕駛員往往根據破碎時的聲音來判斷錘頭工作效果,從而做出可能的調整。
5.對于舊路是連續配筋混凝土路面或局部地段是鋼筋混凝土路面,首先考慮對道路進行縱向切割,其次要考慮調整碎石化機械的參數,如增加振動能等。要求破碎后鋼筋和混凝土基本分離開。
6.因為碎石化施工不可避免的會產生一定的噪音,因此,要注意破碎時間的選擇,8.要在道路沿線居民休息時間內施工,盡量安排在節假日或周六周日內進行。
7、破碎路面遇到井蓋時,大約距離井蓋外側邊緣30―60厘米提升破碎頭,然后越過井蓋,大約距離井蓋外側邊緣30―60厘米的位置落下破碎頭再進行破碎,以保證不影響井蓋的質量。
8.對于碎石化施工場地周圍的構造物及建筑物,在碎石化施工期間應派人進行實時觀察,發現開裂現象應立即停止施工,并向監理單位、業主報告,調查分析其原因后采取措施保護構造物或建筑物。
破碎基本參數:激振力8.89KN左右,破碎應力52MPa左右,振幅1~2mm,振動頻率42~46HZ,破碎速度適宜1.6km•車道/天,不要超過2.7km•車道/天。
特殊路段的處理:
(1)碎石化水平安全距離
不同類型的構造物,碎石化水平安全距離見表
碎石化破碎水平安全距離
對于不符合上述安全距離但又必須施工的路段,可采取:開挖寬0.5m深1.5m左右的隔振溝進行隔振;降低碎石化機械的行駛速度,減小振沖力;或采用常規處治方法,如灌漿加固處治后加鋪瀝青面層。
(2)不良地段
對于軟土、含水量過大等不良路段,應減小振沖力,降低行駛速度,或采用浮力輪胎,或采取其他常規處治措施;
對于碎石化過量路段,地基土可能出現“彈簧土”現象,應將相關“彈簧土”挖出,并換填碎石、砂礫或水泥混凝土等,并用傳統壓路機壓實至路面高度后再用碎石化機械破碎。
對于存在脫空的路段(包括水泥板底基層脫空和基層底土基脫空),若脫空區域較小,則碎石化機械應放慢行進速度,降低振動能量(激振力)再進行破碎;若脫空區域過大,則應先進行灌漿處理(灌漿一般采用水泥基材),然后再一并與其他路段進行碎石化處理。如果碎石化后,原脫空出對應路段存在明顯的局部凹陷部位,則應先進行水泥穩定碎石補強后再度碎石化,直至滿足要求。
五、舊水泥混凝土路面碎石化后的整備工藝
1.路面破碎完,清除舊水泥混凝土接縫時間的松散填料以及較大粒徑的碎石塊,采用密級配碎石粒料回填;對于破碎后有大約5cm的凹地,同樣應采用級配碎石粒料回填。
2.對破碎層的保護
①交通的控制
對破碎層,控制其上的交通,盡量不通行車輛,更不讓車輛隨意在破碎層上剎車與啟動,對施工車輛在其上的通行,也要進行必要的監管。
②雨水的防治
因雨水會嚴重影響破碎層及其下基層的承載能力,加鋪好瀝青面層后,滯留的雨水會加速路基路面的損壞,因此,對破碎層,應充分做好防止雨水的工作。如果破碎后不能馬上進行碾壓攤鋪,遇上雨水天氣,要注意破碎層的遮蓋。
3.對鋼筋的處理
如果破碎板層發現有鋼筋外露,外露部分需剪除至與碎石化層頂面齊平,碎石化層中的鋼筋可以保留在原處。
4.碾壓
采用不小于9噸的雙鋼輪振動碾壓機壓實2~5遍,碾壓速度不得大于1.83m/s,可先灑水然后壓實,以增強壓實效果。碾壓可足以將表面細碎粒壓入表面裂縫,進一步提高破碎混凝土的模量,使破碎混凝土嵌入路基中可能存在的空隙中,并壓出一致平滑的表面用于攤鋪瀝青。壓實后,任何有垂直移動超過2cm的局部地方,都要考慮開挖移除,并用級配碎石粒料回填。另外,也要注意,不要過量壓實,以防“粉碎效應”。
六、施工質量控制及驗收標準
采用舊水泥混凝土碎石化加鋪技術的質量目標是:消除舊水泥路面及路基結構性病害,破碎并穩固水泥混凝土板,使破碎層粒徑較小且級配良好,形成高強度的嵌鎖結構,為瀝青加鋪層提供穩固的施工平臺,有效減少或消除反射裂縫,同時不至于產生過量車轍,提高改建路面的使用壽命。
碎石化層破碎質量驗收標準
1.粒徑。碎石化層破碎粒徑大部分在15.2cm以內,破碎粒徑大于20.3cm的含量不超過2%,粒徑集中在1.5~7.6cm;破碎層粉塵含量(小于0.075mm)不大于7%。
2.級配。碎石化層0~10cm以內,級配控制在級配碎(礫)范圍以內;0~18cm以內,級配接近級配碎(礫)石。
3.回彈模量。碎石化層模量(靜態)應大于500MPa,但宜小于1500MPa。模量的檢測,可以采用承載板法,通過在破碎前對舊路基層頂面第一次測試,然后在破碎后相鄰位置(同一測點周圍1m2的范圍)做第二次測試,兩次測算結果計算出碎石化層模量值(靜態),為了減小因舊水泥混凝土板厚度所帶來的計算誤差,可同時進行鉆芯取樣做厚度檢測;碎石板層模量,還可以通過FWD測試,反算出動態模量,再根據比例關系計算靜態模量。
4.碾壓遍數。碎石化層碾壓不宜超過5遍,宜根據破碎程度控制在2~4遍內。
5.碎石化層碾壓后,不允許有鋼筋外露,不允許有瀝青接縫料、補塊等存在;攤鋪前不允許碎石化表面出現凹陷深度超過2cm。
碎石化對周圍環境造成的影響控制
1.碎石化施工的時間應與周圍居民的睡眠時間錯開。
2.碎石化施工過程中,若揚塵現場明顯,應灑水控制。
3.碎石化以后,不得對埋設管線造成碎裂,不得引起周圍建筑的開裂。
7、結束語