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舊水泥路面共振碎石化技術的應用
2019年06月25日    閱讀量:47774    新聞來源:瀝青網 sinoasphalt.com  |  投稿
摘要


針對舊水泥混凝土路面改造出現反射裂縫的問題,以YL路舊水泥路面改造工程為依托,調查研究水泥路面損壞狀況,提出3個不同改造方案:直接加鋪AC(瀝青混凝土);多錘頭破碎后加鋪水穩層和AC;共振碎石后加鋪AC。從技術、費用、社會效益等多個角度進行對比分析,結果表明:共振碎石化技術具有施工質量佳、工期短、造價低以及社會效益好等特點。



1

引言


由于交通量增長迅速,中國國道、省道、干線公路普遍采用的水泥混凝土路面出現斷板、錯板、裂縫、剝落、坑洞等損害,常需要進行路面改造或修復瀝青網sinoasphalt.com。目前的水泥混凝土路面改造主要有2種方式:


一種是“白加白”,對舊水泥混凝土路面面層拉毛處理后加鋪一層水泥混凝土;

另一種是“白加黑”,把舊路面經過注漿等工藝處理后作為下臥層,再加鋪瀝青混凝土或者橡膠瀝青混凝土。


但是,這2種路面改造修復方式的最大問題都是反射裂縫。


實際工程中有多種措施防治水泥混凝土路面的反射裂縫,如在兩層之間設置橡膠瀝青、土工織物,但都增加成本,且時間一長效果并不理想。為了能夠根治路面反射裂縫,有學者提出采用共振設備對舊水泥混凝土面板進行破碎碾壓作為基層,然后再加鋪瀝青混凝土的方法。與舊路面重建相比,水泥混凝土路面破碎后可直接作為路面基層,省去了基層的建造費用,同時也避免了環境污染,作業速度快,不擾民。


2004年3月RMI公司在中國公路第二屆科技創新高層論壇上做專題報告,介紹了共振碎石化技術。


2005年,上海公路管理處聯合同濟大學、上海市蘭德公路公司,依托新衛公路、金山大道、瀘青平公路3條試驗路段,對共振碎石化技術的施工工藝與質量控制等方面進行研究。


夏紅余以福州市東二環改造工程為背景進行試驗段研究,結果表明,碎石化技術能夠有效防止反射裂縫,同時縮短改造工期。


劉亞琳以湖南長張高速公路改造工程為研究對象,通過對舊水泥路面注漿處治后直接加鋪瀝青混凝土和碎石化后加鋪瀝青層2種方法進行對比,認為碎石化技術防治反射裂縫的效果更優。


本文針對舊水泥混凝土路面改造問題,結合YL路舊水泥路面改造工程,提出3個不同改造方案,從技術、成本、社會效益以及綜合費用等多個角度進行對比,以期總結出一種較為理想的改造方案,促進共振碎石化技術的推廣應用。



2

試驗路工程概況


YL路改造工程位于揚州城北部,南起揚州迎賓館前長春路交叉口,北至揚州西繞城高速的槐泗互通出入口處平交口,路面標高呈中間高、南北低的趨勢(北邊比南邊相對較高)。


根據勘探揭示并結合區域地質資料、巖土層的時代、沉積先后順序及顆粒粗細,在勘探深度內共劃分3個工程地質層,每個沉積層依據土質狀態、顏色又分為多個亞層,如表1所示。

舊水泥路面共振碎石化技術的應用 瀝青網,sinoasphalt.com

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共振碎石化的破碎機理

共振碎石化技術的原理在于通過使共振設備產生的振動頻率與舊水泥混凝土板自身的固有頻率相同而產生共振,將舊混凝土板破碎成小的顆粒,然后加鋪瀝青混凝土。目前該技術能最徹底地解決路面反射裂縫問題,與其他工法相比,其特點在于施工簡單、工期短、噪聲小、綠色環保。

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方案比較

技術比較


YL路改造工程確定路面改造方法為“白改黑”,并結合典型工程采用的工藝,提出了3種方案:直接加鋪AC(瀝青混凝土);多錘頭破碎后鋪水穩層,再鋪AC;共振碎石后加鋪AC。


(1)直接加鋪AC的方案經過省內外多條公路的實踐,已經證明效果較差。因為原水泥混凝土板是剛性結構,極易產生脆性破壞,造成瀝青柔性結構層的反射裂縫。不管采取何種材料和路面結構,該方案都不能根治反射裂縫,最多延緩裂縫的產生,為后期維護和大修帶極大的麻煩。


(2)多錘頭破碎后鋪水穩層和AC的方案是將800 kg的重錘提升到12~15cm的高度,利用強擊振力將水泥混凝土板破碎成不規則的大塊。其工程質量的控制極難掌握,仍然有可能產生反射裂縫;同時,多錘頭破碎會擊碎原路面基層,破壞原有路面結構的穩定性,容易產生新的病害。


(3)共振碎石后加鋪AC的方案是通過共振碎石技術將原路面有規律地擊碎,由于共振后的水泥板是上下分層結構,上部碎石能有效隔絕反射裂縫,下部大料嵌鎖,保證了結構強度。這種方案既理想又經濟,但共振碎石后的結構是介于半剛性基層和柔性基層中間的一種結構,所以要設計好瀝青面層,使其既不產生反射裂縫,也不發生疲勞破壞。



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綜合考慮YL路的老路狀況、投資規模、交通組織、施工周期等方面,推薦采取第3種方案即共振碎石化方案。共振碎石工藝不僅優化了路面結構,變剛性面層為半柔半剛的基層,根治了“白改黑”結構產生反射裂縫的難題,解決了舊路面改造的質量問題;又能夠作為路面基層直接使用,并與瀝青面層攤鋪同時流水作業,大大縮短了工期,減少了通行費損失。另一方面,該方案節約了大量基層水穩材料,大幅度降低了工程造價,解決了水泥混凝土碎塊垃圾的處理,完全符合業主“保證質量、節省費用”的要求。


成本比較


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2 間接費用


(1)拌和設備及拌和場建設。多錘頭破碎后鋪水穩層和AC的方案需2套水泥穩定碎石和瀝青混凝土拌和、攤鋪施工設備,同時需要2處拌和場,拌和場建設費用按500萬元計;而共振碎石后加鋪瀝青和直接加鋪瀝青面層方案,只需1套瀝青混合料的拌和與攤鋪設備,按此計算YL路改造可節約近500萬元。


(2)施工工藝與施工組織。多錘頭破碎后鋪水穩層和AC的方案使用2種材料、2套設備,施工工序多、工藝復雜,對技術人員要求高;需要開辟多個施工工作面,對施工組織、材料供應、交通管理造成較大的困難,容易出現窩工,影響工期。


(3)工期。多錘頭破碎后鋪水穩層和AC的方案由于鋪筑水泥混凝土或水穩層需要7 d以上的養生周期,無法流水作業,下道工序只能按部就班地等上道工序完工才能開始施工,施工速度慢,且目前YL公路改造安排工期6個月,時間緊張。


直接加鋪方案由于在加鋪前需要對舊水泥板進行壓漿、換板、裂縫處治等,并鋪設土工合成材料防裂層或應力吸收層,相應的準備周期依然很長,但總工期可節省1個月。


共振加鋪方案中共振碎石和瀝青加鋪可同時流水作業,施工進度快,正常情況下共振碎石和瀝青面層施工一天可完成半幅施工500 m以上,總工期可以節約2個月左右。



3.社會效益


對已投入使用的公路,如果采用半幅雙向通行方式進行施工,將對人們的出行和運輸造成極大影響:輕則車輛大量擁堵,產生環境污染,出行成本提高,時間浪費嚴重;重則不斷引發交通事故,給人民群眾的生命財產安全帶來極大的隱患。


采用水泥路面共振碎石技術施工,只要能將來往車輛速度控制在40 km·h-1內,就不會沖擊共振碎石下部的嵌鎖層,從而保證碎石基層的強度;同時在通行車輛的膠輪碾壓下,碎石上部細粒層形成板結體,提升了回彈模量,更有利于上基層的穩定。所以,可以開放交通進行共振施工;同時,碎石層壓實后即可直接加鋪瀝青面層,大大縮短了施工周期。


4 綜合費用


對3種改造方案的綜合費用進行計算比較,結果如表4所示。


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結語

(1)共振碎石工藝不僅優化了路面結構,變剛性面層為半柔半剛的上基層,根治了“白改黑”結構中的反射裂縫難題,解決了舊路面改造的質量問題;又能夠作為路面基層直接使用,并與瀝青面層攤鋪同時流水作業,大大縮短了工期。


(2)共振碎石后加鋪AC的方案可縮短工期,減少通行費損失;同時節約了大量水穩基層材料,大幅降低了工程造價和日后的維護成本,一舉解決了碎塊垃圾的處理問題,有利于減輕白色污染,是舊水泥混凝土路面翻修改造的理想方法,完全符合業主“保證質量、節省費用”的要求。


(3)傳統的舊水泥路面改造方式對人們的出行和交通運輸造成極大的影響。采用水泥路面共振碎石技術施工,只要能將來往車輛的速度控制在40 km·h-1內,就不會沖擊共振碎石下部的嵌鎖層,可以開放交通進行施工。




標簽:技術中心再生瀝青
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