不同碎石化技术在柳石路—燎原路改造工程中的应用

马胜贤

（上海城兴市政工程设计有限公司，上海市200235）

不同碎石化技术在柳石路—燎原路改造工程中的应用

马胜贤

（上海城兴市政工程设计有限公司，上海市200235）

以柳石路—燎原路改造工程为背景，介绍了该工程路面改造总体方案，并针对不同碎石化技术在柳石路—燎原路改造工程中的应用进行了分析和阐述。

旧水泥混凝土路面；改造；破碎；碎石化

0　引言

随着国民经济的快速发展，对交通基础建设提出了更高的要求。20世纪建设的水泥混凝土路面目前大部分已接近设计年限，随着交通流量及交通轴载逐年增长，旧混凝土路面也出现了各种结构性损坏，进而导致路面板块断板、错台严重，路面平整度差，行车噪声大，行车舒适度差，从而影响居民生活出行。

碎石化处理作为旧水泥混凝土路面改建的一种方法，由美国引进至我国。2000年后，上海等城市陆续引进此项技术。经过各地工程项目实践经验表明，碎石化工艺可有效延缓反射裂缝的产生，施工工期大大缩短，因此在各地逐步推行碎石化工艺。但是，目前碎石化存在多种施工机械及施工工艺，以下针对柳石路-燎原路改造工程特点对不同碎石化技术的适用性进行分析。

1　工程概况

柳石路—燎原路改造工程道路等级为城市主干路，路线总长11.4 km，红线宽度50 m，设计速度60 km/h，为双向8车道。其中柳石路段全长8.7 km，燎原路段全长2.7 km。通过对现状柳石路、燎原路全线路面现状进行测量、钻芯等路面病害调查，确定该项目进行路面大中修改造。

2　总体路面改造方案的确定

该项目路面改造应利用原有路基，尽量减少对原有路基的破坏。由于路基的使用已将近20 a，根据以往项目的经验，路基沉降基本稳定。

根据现状道路不同段落的分析评价结论，结合道路两侧不同的工况条件选取不同的方案，分别提出修复、打裂压稳、碎石化、挖除等4种方案，并进行技术比选。

（1）修复方案：通过灌缝、压浆、换板等方式进行旧水泥混凝土扳块维修，然后在其上加铺沥青混凝土面层。

（2）打裂压稳方案：打裂、压稳方案采用专用设备打击原有路面板，使旧路面板出现横向裂缝，采用压路机压稳。

（3）碎石化方案：是将旧水泥混凝土板块采用专用设备破碎成较小的碎块后作为沥青罩面层的基层或底基层，然后再加罩沥青面层。

（4）挖除方案：是将旧水泥混凝土路面全部挖除，然后加铺新的路面结构。

修复方案适用于路面破损不严重、断板率较低，脱空等路面病害较少的情况，且短期内仍会出现反射裂缝；打裂压稳方案由于混凝土破碎后尺寸仍比较大，因此仍有出现反射裂缝的可能；挖除方案造价较高并会产生大量废弃物；碎石化既可彻底消除反射裂缝，又不会产生废弃物，推荐采用碎石化方案，见表1。

3　碎石化方案的比选

在确定总体路面改造方案后，目前一般采用的破碎机为多锤头破碎机和共振式破碎机，两种机器的工作原理各不相同，破碎效果也有所差异。

（1）多锤头破碎机

多锤头破碎机MHB是由两部分组成。前半部分为动力系统、柴油发动机及液压传动装置；后半部分为破碎系统，中间备锤头。每对锤头提升高度可独立调节，通过提升高度后重锤下落时产生冲击能量，破碎水泥混凝土板块。

表1　水泥混凝土板块处治技术比选表

Z型钢轮压路机为单钢轮振动压路机，钢轮外包Z型钢箍并通过螺栓固定在压实轮表面。该压路机主要用于MHB破碎混凝土后的补充破碎及压实。

（2）共振式破碎机

共振式破碎机利用振动梁带动工作锤头振动，锤头与路面接触，通过调节锤头的振动频率，使其接近水泥面板的固有频率，激发其共振，将水泥混凝土面板击碎。工作锤头上装有专用传感器，感应路面的振动反馈，由电脑自动调节振动频率，搜寻被击物的自有频率，并引起水泥面板在锤头下局部范围内产生共振，使混凝土内部颗粒间的内摩擦阻力迅速减小而崩溃。

共振破碎力发生在整个水泥板块范围之内，板破碎后颗粒尺寸均匀。由于振动力从上向下存在衰减梯度，同时锤头快速向前移动着，从而使上部的破碎颗粒较小，下部的破碎颗粒较大，使碎石块之间相互啮合。这样，表层小的颗粒有利于消除反射裂缝和路面渗水的横向排出，下部较大的颗粒可以提高路基的承载能力和阻止渗水向下渗透。高频低幅共振产生的裂纹在穿透路面时就消散了，不会破坏原路基层的强度和均匀性，对地下设施也不会产生影响，并能使钢筋很容易与混凝土颗粒有效分离。施工振动小、噪声低、时间短、效率高，对环境影响小。

两种破碎机破碎效果比较：美国Ⅰ76公路1999年进行破碎，施工路段长4.8 km，2004年检测结果比较见表2、表3。

表2　Ⅰ76公路加铺层车辙检测结果（单位：mm）

表3　Ⅰ76公路加铺层接缝、裂缝检测结果（单位：m）

根据比较结果可知，整体上共振式破碎比多锤头破碎法车辙要浅，但在5年内，两种方法出现的车辙均超过1 mm。破碎后4.83 km路段范围内裂缝量不大，防反效果很好，共振式破碎机破碎后加铺层出现的裂缝数明显少于多锤头破碎机破碎后加铺层出现的裂缝。针对柳州现状施工破碎机器条件的可行性，下面将对两种破碎机各自的特点及使用效果和影响进行经济技术比选，见表4。

表4　两种破碎机比选表

通过对以上两种机器特点及使用效果的比较，使用多锤头破碎机振动强度大，对地下管线影响大，噪声相对较大，造价低廉，但效果较差，对环境影响较大。共振式破碎机采用高频低幅的原理，对地下管线的影响较小，噪声相对较小，适用于城镇道路，使用效果好，对环境影响小，但造价较高。该项目柳石路段处治面积约30万m2，燎原路处治面积约7万m2。柳石路两侧多为市政绿化、林地，建筑物较少；燎原路两侧建筑物密集，其中不乏机关单位及学校等环境敏感点，因此柳石路段采用多锤头破碎机进行路面碎石化，燎原路段采用共振式破碎机进行路面碎石化，然后在碎石化后的路面加罩沥青面层。

4　两种碎石化施工工艺的区别

碎石化施工一般的施工工艺流程如下：

移除现有的罩面层→设置排水设施→特殊路段处理→构造物标记→设置测量控制点→交通管制→破碎水泥混凝土路面→修复软弱基层或路基→废除材料清除→破碎后混凝土路面碾压→与非破碎段接缝处治→透层或封层施工→摊铺热拌沥青混合料。

（1）多锤头碎石化方案

MHB破碎时的冲击波会传播到一定范围，为了避免碎石化施工对构造物造成危害，应对道路及周围构造物的位置与状态进行详细调查并制定保护方案。施工速度较快，造价较低，施工机械较多，但效果差于共振式碎石化方案。

（2）共振式碎石化方案

共振式碎石化施工冲击波传播范围要小于多锤头碎石化，同时它的施工精细化要求高，工期时间较长，进度较慢，造价较高，而且目前共振式碎石化以进口机械为主，国内可使用的机械有限，不适宜大面积长距离的道路改造项目。

5　结语

结合柳石路-燎原路改造工程对两种不同碎石化技术的适用性进行分析，最终考虑沿线工况条件选用分段采用两种碎石化方案。如何针对不同项目改造的特点及适用条件，进行技术、经济、可行性等多方面的比选，方能确定最优的碎石化技术方案，也将带来更好的经济和社会效益。

U418.8

B

1009-7716（2015）05-0156-02

2015-01-09

马胜贤（1983-）男，陕西延安人，工程师，从事公路与城市道路设计工作。