共振碎石化技术在如皋市政道路改造中的应用

共振碎石化技术在如皋市政道路改造中的应用

杨广伟 1

如皋市市政设施管理处 江苏如皋 226500

【摘 要】本文介绍了共振碎石化技术在如皋市益寿路改造过程中的应用，详细说明了共振破碎原理及其技术特点、施工流程、施工技术要点和质量控制标准等内容。

【关键词】共振碎石化、水泥路面、技术应用

上世纪90年代水泥混凝土路面作为城市道路路面的主要形式之一，在国内得到广泛运用。但是随着水泥混凝土路面达到或者接近使用年限，路面破损严重，不少水泥混泥土道路出现了错台、龟裂及坑塘等多种形式的病害现象，直接影响了行车安全以及舒适度。如皋市在城市市政道路“白改黑”中一直采用传统的方式，即破除原有混凝土道路，然后按照新的道路结构层重新进行施工。2017年如皋市引入了共振碎石化技术对如皋市的益寿路进行改造，项目实施过程中发现该工艺具备施工速度快、减少反射裂缝、道路交通影响程度较小、资源得到循环利用等特征，倍受社会各方认可。

1. 工程概况

如皋市益寿路工程于1990年建成，是如皋市城区的南北向重要干道，原为老204国道如皋城区段。本次道路改造南起如皋市福寿路，北至环西大桥，途经广福路、中山路、福兴路、宁海路等多个路口，道路改造全长约2.3KM，道路等级为城市主干道。原先机动车道路路面为C35水泥混凝土路面，灰土基层试挖，强度和成型较好，测试弯沉值，采样的水泥混凝土板块下方灰土基层弯沉值小于30（1/100mm）。

本次机动车路面改造方案为：采取共振碎石化技术对原先水泥板进行共振碎石化后进行碾压处理，洒布0.8cm纤维沥青碎石封层+8cm的AC-25C粗粒式沥青砼+4cmSMA沥青玛蹄脂。其中明确若水泥混凝土路面共振碎石化弯沉值达不到路基设计要求，采取地聚物注浆的方式加固。

2. 共振碎石化技术

   1. 共振碎石化技术简介

共振破碎技术是通过共振原理，使得水泥板块与破碎机器产生共振，将原先混凝土板块进行破碎，形成了相互咬合、嵌锁的混凝土碎石层，破碎后的碎石粒径相对较小且形成了较为稳定的结构层，然后再在其表面加铺沥青混凝土的施工工艺。

1. 2. 共振原理与设备

此次改造工程采用美国QUASCO公司的共振破碎机，机械采用震动梁带动工作锤震动，锤头与路面接触实现共振破碎。其中锤头的振动频率约44hz左右，振幅为20mm。通过调节振动频率，使其接近水泥面板的固有频率，激发其共振，从而达到将水泥面板击碎的结果。

1. 3. 共振碎石化的技术特点

共振破碎技术克服了传统的重锤冲击式破碎的不足，并且具备不少优点：

一是碎石尺寸大小合适、相对均匀。由于共振破碎力引发了水泥混凝土板块的共振能够使得板块较为均匀地分裂，通过调整振动频率以及改变振动力度，可以使得破碎后的碎石尺寸达到2-5cm的尺寸，上述理想的尺寸能够更好地消除反射裂缝。

二是碎石排列规则，类似碎石稳定层结构。共振机的工作锤头在激发水泥混凝土路面共振的同时快速向前移动，冲击的合力并非垂直向下的而是指向前下方的，从而使得板块的裂纹与路面形成了约45度左右的夹角，使得碎石层更加稳定。这与传统的垂直向下的冲击破碎方式有着明显的优势，避免了碎石层不稳定、渗水现象明显等问题。

三是破碎的仅发生在混凝土板块内，不冲击板块下方的路基。共振机器通过高频低幅的方式，能够较好地控制破碎的深度。此外水泥面板下方的材料一般为灰土基层，共振频率与水泥混凝土不一致，因此形成不了共振，所以避免了对路基的冲击，其他管线自然也就不会受到影响，也保持了原有路基的密实度和平整度。

四是对周边环境和生态友好。共振破碎技术是振动头与水泥板块之间的震动，振幅较小，振波衰减较快，对周边的建筑物及构筑物影响很小。此外该项技术产生的施工噪音小，不扰民；施工速度很快，减少了因道路改造对城市交通的影响和干扰。除此以外，因减少了原有道路基层的施工可以大大节约了施工成本，减少了固废垃圾的排放和处置费用，实现了资源的循环利用。

3. 施工工艺

   1. 施工流程

1. 2. 施工参数

通过试验段的试验性施工分析后，得出了共振设备的相关技术参数，具体见表1。

表1 共振施工技术参数

3.3施工方案

3.3.1共振破碎施工具体方案

（1）共振破碎施工由设备厂家专业分包施工，对操作人员要求较高，必须是经验丰富的驾驶员，驾驶员需要根据破碎时的声音判断锤头工作效果及时作出相应调整。

（2）一般是由道路边缘向道路中心施工，每次破碎的宽度约为250mm。在完成第一遍破碎后，第二遍破碎区域的间隔距离应当控制在1/2个锤头宽度以内，严禁出现隔行破碎的现象。

（3）在遇到桥台等特殊构筑物的时候，应当避免施工对其造成破坏。应当设置宽度不少于20cm的应力释放槽，以确保相关构筑物的安全。

3.3.2 共振后的处理与碾压

（1）碎石层的清理

清除破碎层的钢筋、树枝、沥青接缝料、补块等杂物；清除破碎层表面尺寸过大的碎石，并用级配碎石进行回填。

（2）碎石层的碾压

破碎完毕后，必须采用高频、低幅震动的钢轮压路机（最小不得小于10吨）进行碾压，碾压速度不得超过1.8m/s，碾压遍数一般不少于3-5次，相邻碾压带应重叠200mm。碾压结束后应当进行喷雾洒水，以防扬尘。

3. 碎石层的保护

施工结束后，应当禁止与施工无关的车辆通行，控制施工车辆的通行次数。此外还要做好相关防水工作，因此共振破碎化施工一般选择天气晴朗、无降雨的时间段实施。

3.3.3 特殊路段的处理

（1）软弱路基段

本工程对全路段碎石层进行弯沉值测量，对于弯沉过大的软弱路基段采取加固措施。针对弯沉值70-200之间进行地聚合物注浆，注浆孔按照梅花桩布置，一个车道设置三排注浆孔，孔距1.5-2m，排距1.5m，钻孔深度一般在80-100cm之间，两种类型混合料一般控制在160-200kg/m²，加固结束后应当封闭2-3d进行养生，注浆后对注浆路段再次进行弯沉值检测。对于弯沉值过大的路段，应当挖出碎石层，进行级配碎石或水泥混凝土进行换填处理。

2. 脱空路段

对于脱空段、暗河、暗沟等路段，可用级配碎石或水泥混凝土进行回填至玻纤封层，强度一般不小于C20。

3.3.4 碎石层的质量控制标准

结合试验段施工数据，参考相关技术资料，制定本工程碎石化层的质量验收标准。

（1）粒径。碎石化层破碎粒径大部分在15.2cm以内，主要集中在2-5cm之间，粉尘含量（小于0.075mm）不大于7%，碎石粒径大于20.3cm的含量不超过2%。

（2）级配。0-10cm以内级配需在级配碎（砾）石范围以内，0-15cm以内级配接近级配碎（砾）石。

（3）弯沉值。碎石层经碾压压实、注浆后的弯沉值不得大于70（1/100mm）。

（4）回弹模量。碎石层经碾压压实后的回弹模量应当大于190MPa。

4. 总结

益寿路改造工程是共振破碎技术在如皋市城市道路改造过程中首次应用，项目于2017年9月开工，2018年4月全面竣工。截止目前，道路运行状况较好，未发现任何病害。通过在益寿路改造工程中的运用发现，共振碎石化技术在道路白改黑过程中具备施工效率高、施工成本低、交通影响低，是一种资源与环境生态友好型绿色施工工艺，值得大力推广和借鉴。

参考文献

1. 李志明．旧水泥混凝土路面共振碎石化技术在上海公路的应用及评估 [J]．上海公路 ，2010(2)．

2. 钟海建. 共振碎石化技术在水泥混凝土路面改造工程中的应用 [J]．福建建设科技，2014（5）

8