水泥混凝土路面碎石化改造技術(shù)及施工方案

時間：2019-10-28作者：德州市宇航公路工程機械設(shè)備有限公司瀏覽：134

水泥混凝土路面碎石化改造技術(shù)及施工方案




一． 碎石化改造技術(shù)的起源

       碎石化起初是為了方便清除水泥混凝土路面和分離路面中的鋼筋而進行的。**個熱拌瀝青（hma）罩面的水泥混凝土路面破碎項目是1986年在美國紐約完成的，截至2001年，美國有35個州使用了此技術(shù)，項目數(shù)量300多個，使用里程達900多公里，1280萬平方米，而且美國瀝青協(xié)會及部分州將該技術(shù)列入規(guī)范。碎石化是指針對舊水泥混凝土路面大面積破壞已喪失了整體承載能力，并且通過局部的挖除、壓漿等處治方式已不能恢復(fù)其使用功能，或已不能達到結(jié)構(gòu)強度要求的情況下，為了解決通常情況下的加鋪方式存在反射裂縫等問題，而對舊水泥混凝土板塊采用的一種較終處理方法。該法一般是利用特殊的施工機械（如多錘頭水泥路面破碎機），在對局部破壞嚴重的基層進行處治后，將舊水泥混凝土板塊破碎成較小的粒徑（底部不**過37.5cm，中間不**過22.5cm，表面不**過7.5cm），碾壓后作為新路面結(jié)構(gòu)，基層或底基層，然后再加鋪新的路面結(jié)構(gòu)。山東省公路局研究員王松根副局長在《山東公路養(yǎng)護技術(shù)應(yīng)用與研究》一書中詳細闡述了碎石化技術(shù)的特點和應(yīng)用。下面簡略總結(jié)一下碎石化改造施工方案。

二． 碎石化改造技術(shù)的概念




       所謂碎石化技術(shù)，就是將水泥混凝土路面破碎成一般小于40厘米混凝土塊，用以限制新鋪的熱拌瀝青（hma）罩面上出現(xiàn)反射裂縫，并產(chǎn)生一個用與hma罩面的均勻基層。




碎石化的定義

         水泥混凝土路面碎石化是一種舊水泥混凝土路面破碎處治技術(shù)，是對舊水泥混凝土路面大修或改造的重要手段。該技術(shù)是將舊水泥混凝土路面的面板，通過**設(shè)備一次性破碎為咬合嵌擠碎塊柔性結(jié)構(gòu)，可充分利用舊路殘余強度，且保護環(huán)境，節(jié)約資源。這種結(jié)構(gòu)不僅具有一定的承載力，而且具有有防止或限制反射裂縫發(fā)生、發(fā)展的作用，破碎后的粒徑范圍為2~40cm，力學(xué)模式趨向于級配碎石。

  

碎石化技術(shù)的主要特點

         通過破碎將舊水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)強度降低到一定程度，防止反射裂縫的發(fā)生，同時能實現(xiàn)結(jié)構(gòu)強度與反射裂縫兩者較好的平衡。舊水泥混凝土路面進行碎石化后具有以下特點：碎石化能使原水泥混凝土板塊在平面上強度分布均勻；碎石化能保留原水泥混凝土路面的一定強度；碎石化能可以消除原水泥混凝土路面病害；碎石化后的粒徑合理，不會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。

   

碎石化技術(shù)的主要優(yōu)勢

         舊水泥混凝土路面碎石化后，可以直接作為新路面結(jié)構(gòu)的基層或底基層，如果舊水泥混凝土路面碎石化后具有較高的強度，能夠滿足道路承載要求，可作為路面基層直接加鋪路面面層，新加鋪面層可以是瀝青混凝土路面，也可以是水泥混凝土路面。

 三． 碎石化改造技術(shù)的幾大特點；

                 （1）碎石化技術(shù)是目前解決反射裂縫問題的較有效辦法

                 （2）破碎并壓實的混凝土路面是由破碎混凝土塊組成的緊密結(jié)合,內(nèi)部嵌擠.高密度的材料層為瀝青罩面提供較高的結(jié)構(gòu)強度。

                 （3）施工簡便，改造周期短，綜合造價底。

                 （4）就地再生，環(huán)保無污染，可將破碎后的路面可直接作基層或底基層，在加鋪新的面層，是舊水泥路面翻新改造的理想辦法。

                 （5）將打碎的混凝土面板直接作為基層或底基層，再加鋪新的面層，是舊水泥路面翻修改造的理想方法。此種碎石化技術(shù)較大的優(yōu)點是不必把破損的水泥面板打碎搬走，節(jié)約了路基材料及運輸成本，提高了工程進度，大大降低了工程的總費用。同時也解決了丟棄水泥碎塊垃圾的環(huán)保問題。

                 （6）對交通通行影響較小，在施工期間不需全部封閉交通。

 四、 施工方案編制依據(jù)及范圍

                 1．編制依據(jù)

                 （1）所需改造路段水泥混凝土路面破壞現(xiàn)狀

                 （2）美國有關(guān)水泥混凝土路面碎石化的技術(shù)資料

                 （3）交通部現(xiàn)行的規(guī)范及標準

                 （4）國內(nèi)水泥混凝土路面碎石化項目的實施經(jīng)驗總結(jié)

五、碎石化技術(shù)的強度形成機理

  1 水泥混凝土路面碎石化后分為表面細粒散層、碎石化層上部和碎石化層下部三個層次。

        （1）碎石化后表層約2~5cm，在壓實過程中，顆粒被壓密，形成嵌擠薄層，通過灑布透層油，具有較高的黏結(jié)力，并具有一定的強度和穩(wěn)定性；

        （2）碎石化層上部厚度約10cm，強度主要有：一是來源于內(nèi)摩阻角，粒徑越大則內(nèi)摩阻角越大；二是來源于預(yù)應(yīng)力，水泥混凝土面板在破碎時，混凝土產(chǎn)生側(cè)向體積膨脹，混凝土顆粒的粒徑越小，膨脹趨勢越大，產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力越大；

        （3）碎石化層下部厚度約10cm，是“裂而不碎、契合良好、聯(lián)鎖咬合”的塊體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)靜定且自穩(wěn)，具體表現(xiàn)形式為各種形式的咬合梁、拱結(jié)構(gòu)，在外力作用下產(chǎn)生咬合嵌擠作用，比普通嵌鎖作用較大，提供的強度較高，具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定特性。

 2、碎石化施工質(zhì)量標準

   2.1路面碎石化后的粒徑范圍要求

        水泥混凝土板塊一般在20~26cm之間，破碎后**面粒徑較小，下部粒徑較大。路面碎石化后的粒徑是控制基層強度及新加鋪路面不出現(xiàn)早期反射裂縫的關(guān)鍵參數(shù)，作為控制碎石化工藝的關(guān)鍵指標，參照國外資料及國內(nèi)研究成果，碎石化粒徑應(yīng)滿足表要求。

   2.2路面碎石化后**面的當(dāng)量回彈模量和回彈彎沉要求

        水泥混凝土路面碎石化后**面的當(dāng)量回彈模量是新加鋪結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本參數(shù)之一，一般情況下，對于直接加鋪瀝青混凝土的路面結(jié)構(gòu)，回彈模量平均值宜控制在150~500MPa之間。碎石化后的回彈彎沉與回彈模量之間存在著聯(lián)系，在將碎石化后的板塊及其下結(jié)構(gòu)層視為同種材料                  




構(gòu)成的情況下，可以參照路面補強公式得到：

         Ez=（1000pD/l0）m1m2

         式中：p-彎沉測定車的輪胎壓力；

         D-與彎沉測定車雙圓輪跡面積相等的承載直徑；

         l0-原路面計算彎沉；

         m1-用標準軸載汽車在原路面上測得的彎沉值與用承載板在相同壓強條件下所測得的回彈變形值之比，即輪板比，一般取1.1；

         m2-原路面當(dāng)量回彈模量擴大系數(shù)。

   3 碎石化施工質(zhì)量標準及檢測頻率

為滿足直接加鋪面層的技術(shù)要求，**加鋪層施工質(zhì)量，根據(jù)課題研究和實驗路的測試，結(jié)合路面設(shè)計的規(guī)范要求，提出碎石化施工質(zhì)量標準及檢測頻率。

         碎石化層作為基層直接加鋪瀝青路面，目前我國技術(shù)規(guī)范中沒有相應(yīng)規(guī)定，本技術(shù)指標要求是在參考我國現(xiàn)行技術(shù)標準《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ034-2000）和原技術(shù)標準（JTJ034-93）的基礎(chǔ)上，結(jié)合實驗路的實際情況提出的，具體實施中可以靈活掌握。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）據(jù)平整度情況合理合理選擇瀝青混合撩的型號；

         （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(shù)措施進行找平。如果不進行找平，可能會影響瀝青路面的平整度，影響路面的使用效果。

   4碎石化后瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)組合

    1  研究表明，工程中可能出現(xiàn)的碎石化后顆粒粒徑或回彈模量的不同情況，可采用的結(jié)構(gòu)組合原則有：

         （1）碎石化施工中應(yīng)盡量參照推薦的顆粒粒徑和回彈模量推薦范圍進行破碎，在此范圍內(nèi)時，瀝青加鋪層要求采用密級配瀝青混凝土，并可考慮加鋪防水封層；

         （2）當(dāng)碎石化后顆粒粒徑稍偏大、回彈模量偏高時，可考慮采用開級配大粒徑透水性瀝青碎石（簡稱為LSPM）加防水封層的結(jié)構(gòu)組合方式，其上瀝青混凝土仍需采用密級配；

         （3）當(dāng)碎石化后顆粒粒徑稍偏小、回彈模量偏低時，要保證加鋪層總厚度，可考慮設(shè)置FDAC抗疲勞層，以防止疲勞開裂，其他瀝青層仍需采用密級配；

         （4）回彈模量小于120MPa時需要考慮增設(shè)補強層，按照新建路面結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2瀝青加鋪層四種機構(gòu)組合方式

        （1）作透層、封層后，直接加鋪上、中、下面層的密級配瀝青混凝土；

        （2）加鋪LSPM，然后采用兩層兩面的形式；

        （3）加鋪抗疲勞層后，再加鋪瀝青混凝土；

        （4）加鋪無機結(jié)合料穩(wěn)定類基層，然后加鋪瀝青面層。

        根據(jù)研究成果，碎石化后的回彈模量大致可分為5個級別，相應(yīng)的加鋪結(jié)構(gòu)組合形式可按表3標準選取。

  碎石化技術(shù)適用條件和注意問題

        4.1碎石化技術(shù)的使用條件

        4.1.1碎石化的技術(shù)條件

        碎石化技術(shù)是舊水泥混凝土路面重建技術(shù)的主要方案之一，國內(nèi)外研究和工程實踐證明，只要舊水泥混凝土路面滿足表4所列條件，就可以應(yīng)用碎石化的技術(shù)進行重建改造。其他因素如板塊斷裂程度、坑洞、接縫損壞、表面裂縫與層狀剝落等不是決定應(yīng)用碎石化技術(shù)的必要條件。

        4.1.2碎石化的經(jīng)濟條件

        碎石化工藝應(yīng)用與原路面補修存在經(jīng)濟平衡點，這個平衡點可用修補比率來反映，國外算例中修補比率為13%左右，山東的經(jīng)濟平衡點是修補面積為20%~25%時，進行破碎改造較為經(jīng)濟。

        4.2直接加鋪面層時的技術(shù)要求

        水泥混凝土路面碎石化后直接加鋪瀝青面層時，應(yīng)遵循如下原則：

        （1）回彈模量平均值一般在150~500MPa左右，部分原路面水泥混凝土材料較好時，回彈模量會較大，現(xiàn)場測試中出現(xiàn)個別值在600MPa、700MPa的情況，進行上部結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須將彎拉指標作為主要設(shè)計指標；

        （2）等級較高的公路上，碎石化層上的瀝青混凝土結(jié)構(gòu)一般不宜小于12cm；

        （3）實驗段應(yīng)用于80%（整幅路面）斷板的水泥混凝土路面，80%以下斷板時使用不會有問題；

        （4）上面層必須密級配防水型瀝青混合料；

        （5）必須完善排水設(shè)施；

        （6）在碎石化程度較高，測試回彈模量數(shù)據(jù)較小時，應(yīng)注意下面層的抗疲勞特性。

        4.3碎石化技術(shù)應(yīng)用的注意問題

        在滿足技術(shù)、經(jīng)濟條件要求的前提下，進行碎石化前還需要綜合考慮以下因素：

        （1）水泥混凝土路面基層的破壞程度決定了其碎石化施工的顆?？刂坪凸に囈?。對于損害嚴重的水泥混凝土路面，必須判斷其基層狀態(tài)。一般情況下，基層破壞程度越高。破碎后粒徑越小。

        （2）水泥混凝土路面基層的破壞程度是判斷嚴重病害路面是否可用碎石化工藝的重要標準；當(dāng)基層嚴重破壞時，碎石化后板塊容易喪失顆粒間的嵌擠作用，導(dǎo)致模量下降，容易導(dǎo)致瀝青路面層出現(xiàn)疲勞破壞。此時應(yīng)用碎石化，應(yīng)注意提高上部路面結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性。

        （3）排水設(shè)施是碎石化的必須輔助工程。完善排水設(shè)施是防止碎石化后瀝青加鋪層再次發(fā)生水損壞的重要措施。

        這里所有要求，共同構(gòu)成碎石化技術(shù)的應(yīng)用條件和決策依據(jù)，是確定舊水泥混凝土路面能否實施碎石化技術(shù)以及能否直接加鋪瀝青混凝土面層的必要條件。

六． 碎石化技術(shù)采用的設(shè)備

1、多錘頭水泥路面破碎機(Multipe-Hed Breaker)




多錘頭水泥路面破碎機（Multipe-Hed Breaker）是山東公路機械廠生產(chǎn)的自行式破碎設(shè)備，設(shè)備后部平均配備兩排成對錘頭，這樣在設(shè)備全寬范圍內(nèi)可以連續(xù)破碎，破碎機理是通過重錘的下落對水泥混凝土板塊產(chǎn)生瞬時、點狀的沖擊作用，其具有以下特點：整幅車道寬度單次多點破碎；錘擊功可以調(diào)節(jié)；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(diào)節(jié)，作業(yè)靈活。每一個錘頭的提升高度在油缸行程范圍內(nèi)可獨立調(diào)節(jié)，該破碎機具備一次破碎4米車道的能力.

2,**振動壓路機

山東公路機械廠生產(chǎn)的yz18a Z形輪振動壓路機攜帶專門加工的鋼箍通過螺栓固定在振動鋼輪表面。它用于破碎水泥混凝土路面后的表層補充破碎作用是進一步碾壓碎石化后的路面，為加鋪提供一個平整的表面。

                 




七． 碎石化前的準備工作

1、清除存在的瀝青面層

                 在碎石化前，應(yīng)清除水泥混凝土路面上的瀝青修復(fù)材料，因為這些材料的存在會影響到破碎的效果。

2、隱藏構(gòu)造物的調(diào)查與標記

                 破碎前，結(jié)合設(shè)計圖紙及業(yè)主單位提供的有關(guān)隱藏構(gòu)造物，如：暗涵、底下管線等情況進行調(diào)查，以確定破碎是否會對這些構(gòu)造物造成損壞。通常，構(gòu)造物埋深在1米以下的不會由于破碎帶來的損壞，不滿足以上條件的可以降低錘頭高度對水泥路面進行破碎，或采用監(jiān)理工程師認為可行的其它方案。

3、與橋梁連接段的路面

                 與橋梁連接段應(yīng)標明破碎的位置，根據(jù)實際情況，可以破碎到橋頭搭板的后端，或根據(jù)路面設(shè)計線的高程破碎到監(jiān)理*位置。未破碎的路面應(yīng)銑刨到可以攤鋪同樣厚度瀝青罩面的程度。

4、交通管制

                 由于碎石化后的路面在沒有灘鋪完瀝青混凝土面層之前原則上不允許開放交通，所以對交通管制的要求比較嚴格，建議在條件允許時一次性全封閉施工段落；若條件不允許，應(yīng)至少實行半封閉施工。

5、其它要求

                 任何與施工期間維持交通無關(guān)的路面加寬或路肩修復(fù)，應(yīng)在施工之前修復(fù)到混凝土路面的高程。

八破碎試驗路段

       在認可水泥路面破碎機破碎程序之前，承包商應(yīng)完成實驗路段并經(jīng)監(jiān)理工程師認可。試驗路段應(yīng)為監(jiān)理工程師在工程項目范圍內(nèi)確定的位置，尺寸為車道全寬，長度為100-200米。承包商應(yīng)記錄不同的破碎情況相對應(yīng)的水泥路面破碎機設(shè)置如錘頭高度和地面行使速度等。 為確保路面被破碎成規(guī)定的尺寸，根據(jù)監(jiān)理的指令、承包商應(yīng)開挖試坑。試坑不能選擇在有橫向接縫或工作縫的位置，路面破碎粒徑應(yīng)在全深度內(nèi)檢測，試坑應(yīng)用密級配碎料回填并壓實至要求。通過實驗段破碎，較終，符合要求的破碎設(shè)置應(yīng)記錄備查。試驗路段確定的破碎機程序?qū)⒂糜诒竟こ?。承包商?yīng)不斷地監(jiān)控破碎操作并應(yīng)該在施工過程中不斷地進行調(diào)整以確保結(jié)果滿足要求.                    




碎石化施工控制和要求                 

1、路面破碎要求

       碎石化要把75%的混凝土路面破碎成表面較大尺寸不**過7.5cm，中間不**過22.5cm，底部不**過37.5cm的粒徑。

2、清除原有填縫料

       在鋪筑瀝青表面前所有松散的填縫料、漲縫材料或其他類似物應(yīng)進行清除。

3、凹處回填

       不應(yīng)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(fā)現(xiàn)的5cm的凹地應(yīng)用密級配碎石料回填并壓實到要求。破碎時較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(yīng)**過一個車道，與相鄰車道搭接一部分，寬度至少是15cm。

5．撒布乳化瀝青透層油

       為使表面較松散的粒料有一定的結(jié)合力和防水性，建議在破碎壓實后的表面撒布乳化瀝青透層油，按2.5～3.5kg/㎡用量撒布50%慢裂乳化瀝青。

6．?dāng)備伹盎炷谅访娴臄_動

       施工車輛的通行次數(shù)和載重量應(yīng)降低到較小程度。如果破碎后的混凝土路面表面已被運料車輛部分或全部破壞，應(yīng)進行再次壓實。

7．面層施工

       碎石化罩面厚度要求原則上不小于12cm。且較好為密級配結(jié)構(gòu)。

九. 施工進度及工期安排

       舊水泥混凝土路面碎石化改造工程,施工的工期主要取決于天氣情況及各方的配合,在不受外界條件干擾的情況下.每臺設(shè)備每天的工作約為3000-3500㎡ 為確保工期,設(shè)備的完好率是決定因素,我們置備了足夠的配件,專業(yè)的維修技術(shù)人員,隨時對設(shè)備進行維修保養(yǎng),確保按要求完成每日的工作量從而確?？偣て?。


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