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.pdf
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1、sHAN GH AI眦一s 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 李 志明 ( 上海 市公 路 管理 处 ) 摘要 : 对 上海公路 近年来采用的 旧水泥混凝土路 面共振 碎石化技术进行 总结 , 归 纳其施 工流程 与施工要 点 , 同时介绍 了三个 典型工程案例 , 并对 其路况进行跟踪观测 , 结合检测路况数据进行评估 , 提 出相关 建议 。 关键词 : 水 泥混凝 土路面 ; 共振碎石化 ;施工流程 ;评估 0前 言 水泥 混凝 土路 面 作 为 一 种 高 级路 面铺 装 结 构 层 , 从 2 O世 纪 7 O年 代 以来 在 本 市公 路 中大 量采 用 ,
2、特 别 是在 一些 国省 干线 公 路 上 基 本 采 用 水 泥混 凝 土路 面 。 近年来, 在车辆荷载等因素作用下 , 绝大部分 旧水泥混 凝土路 面达 到 了使用 寿命 , 出现 了较 多 的路 面 损坏 , 如 裂缝 、 破碎 板 、 坑 槽等 , 行驶 舒适 性 大为 降低 , 也 带 来一 些行 车安全 隐 患 。为 了提 高行 驶 舒 适 度 , 本 市 对 旧水 泥混凝 土路 面有 计划 、 有 步骤 实施改 造 。 目前 , 本 市较 多采 用 的改造 技术 为“ 白加 黑 ” 和 “ 白 改黑” , 将原 来 的 旧水 泥 混 凝 土 改 造 为 沥 青 混 凝 土 路
3、面 。通过 对本 市 已改造 的路 面工 程 实例综 合 分 析 , “ 白 改 黑” 的效果 比“ 白加黑 ” 好 。从 2 0 0 5年 以来 , 在 “ 白改 黑” 改造技 术 中 , 本市 大 量 采 用 共 振 碎 石 化 技 术 , 在 防 止反 射裂 缝方 面 , 效 果 较 为 明显 。现 将 该 技 术 的应 用 特点 以及在 上海 公路 的应 用工 程 实例 和后 评估 情 况 进 行汇 总分 析 , 并 结合 应用 情况 提 出相关 建议 。 1 旧水泥 混凝 土路 面共 振碎 石化 技 术 共 振碎石 化技 术是 利 用专 门 的共振 破碎 机 产 生 的 低 幅高 频
4、振 动将 旧水 泥混 凝土 板块 共振 破 碎 。路 面破 碎后 , 相 互啮 合嵌 挤 , 可看成 为 两层 , 上层 为 碎石 层 , 下 层 为板体 性较 好但 有许 多裂 缝 的破 裂层 。裂 缝 多 为与 水平 向成 4 2。 4 6。 , 即基 本 沿最 大剪 切 面破裂 。 目前 一 般 是将 共振 碎 石化 水 泥 混 凝 土 层 作 为 底 基 层 , 再 在 其上 加铺 沥青 混凝 土 面层 。 l 9 8 6年 , J o h n B r i z z e l l ( 纽 约 州 运 输 部 的工 程 师 ) 首次 使用 RP B共 振 破 碎 机 进行 道 路 破 碎 。
5、RP B共 振 收 稿 日期 : 2 0 1 0 0 4 2 9 破碎机 发 动 机 功 率 为 2 5 7 4 4 2 k W , 总 重 达 2 7 2 3 1 8 t , 锤 头宽 2 0 3 2 mm, 重 2 3 k g , 1 d可破 碎一 条 车 道 1 6 2 7 k m。破 碎机 械将 水压 能量 通过 一 根 方形 钢梁( 宽 4 6 6 6 c m) 传递 给锤 头 , 在偏心轴力 的驱 动 下 产 生 4 2 4 6 Hz频 率 的 振 动 谐 波 , 振 幅 为 1 0 2 0 mm, 其 振 动 能 量 ( 振 动 力 8 8 9 k N 左 右 , 破 碎应 力
6、5 2 MP a左 右) 传 递 到 水 泥混 凝 土 板 , 引 起 板 的共 振 并 迅 速破 碎开 裂 , 如 图 1 、 图 2 。 图 1 共 振 机 锤 头 及 共 振 梁 共振破碎 高频低橱 锻模 破碎后基层顶基本保持平整 基层 冲压变形很小 图 2共 振 破 碎 示 意 图 N o 2 2 0 1 0上冯么缘 1 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m s G 一s 2 旧水 泥混 凝土 路面 共振 碎石 化施 工流 程 对 于共振 碎石 化 施 工 流 程 , 国外 有 不 少 的使 用 经 验介 绍 , 如 AI的设 计 手 册 等 。结 合 本
7、 市 的工 程 实 际 和原 上海 市市 政工 程管 理局 的科研 课 题 “ 旧水 泥 路 面 碎石 化力 学机 理及 加铺 技术 研究 ” , 将 共振 碎石 化 的施 工 流程 总结如 下 。 2 1 破 碎前 期准 备工 作 主要包 括 路况 实 地 调查 、 排 水 系统 的设 置 以及 旧 路 的清理 。 在工 程实 施前 , 要 对 道 路 的路 基 、 桥 涵 分 布 、 沿 线 建筑 结构 等情 况详 细查 明 , 根据 实 际情 况 对 共振 机 械 破碎 参数 进 行 调 整 , 降 低 对 这 些 路 段 或 设 施 的 破 坏 。 必要 时考 虑对 旧水 泥混 凝 土
8、 路 面 进行 纵 向切 割 , 给 旧 水泥 混凝 土板 块提供 一 定 的伸缩 位移 空 间 。 是否 安置 了排 水 系 统 , 且 安 置 是 否 合理 是 决 定 碎 石化 路面成 功 的关键 。 因此 , 在 碎 石 化 施 工前 应 提 前 设 置 排水 系统 。同 时 , 破 碎 前 要 清 理 旧路 上 的沥 青 补 块和 接缝填 料 。 2 2试振 及 开挖试 坑检 查 旧水 泥混 凝土 破 碎 质 量 主 要受 破 碎 机 施 工 速 度 、 振 幅 、 振 动 频 率 、 破 碎顺 序 、 破 碎 施 工方 向 以及 不 同基 层强 度 、 刚度条 件对 破碎 机调 整
9、要 求等 的影 响 。因此 , 要求 先进 行试 破碎 , 通过 开 挖样 坑 ( 如 图 3 ) , 检 查破 碎 粒径分布情况以及均匀程度 , 确定破碎机施工参数 以 及施 工 组 织 措 施 。试 坑 应 采 用 密 级 配 粒 料 回填 并 压实 。 图 3 试 坑 检 查 2 3破碎 施工 在 做好交 通 控 制 和扬 尘 控 制 的 同 时 , 破碎 施 工 中 重 点要 注意 以下 方面 : ( 1 ) 若外侧车道边缘有路缘石或其它设施、 内侧车 道靠 中央分隔带边缘阻碍共振机械的施工, 即沿着车 1 2上 么咯 N o 2 2 0 1 0 道纵 向破 碎时 , 内外 侧 车 道
10、 边缘 会 有 5 0 7 5 c m 的路 面破 碎不 到 , 此时 , 可让 共振机 械 与 内外 侧车 道边 缘成 3 5。 5 O。 的角度 破碎 。 ( 2 ) 破 碎 施 工顺 序 一 般 是 由外 侧 车 道 开始 。如果 中间车道 作 了纵 向切 割 , 也 可 由 中间 向外 侧 的顺 序破 碎 。破碎 施工 速度 控制 在 1 6 2 7 k m 车 道 d , 每 一 遍 破碎 宽度 约 0 2 m, 一 条 车道 ( 3 5 3 7 5 m) 破碎 完需 要 1 8 2 0遍 。 ( 3 ) 在 破碎 一个 车道 的过程 中 , 实际破 碎 宽度 应超 出一个 车 道
11、, 与相邻 车道搭 接部 分 , 宽度 至少 1 5 c m。 ( 4 ) 施 工 中 , 驾驶 操作 员应 随时 注意 观察机 械 工作 情况 、 锤头破碎效果 , 应根据实际情况调整破碎参数 , 以尽 可能 达到 较好 的破碎 效果 。 在实 际施 工过 程 中 , 发 现部 分 路 段 存 在脱 空 现 象 ( 包括 水泥 板底 基层脱 空 和基层 底 土基脱 空 ) 。若 脱空 区域较 小 , 则 碎石 化机 械应 放慢 行进 速度 , 降低 振 动能 量 再进 行破 碎 ; 若 脱 空 区域 过 大 , 则 应 先 进 行 灌 浆 处 理 , 然 后再一 并 与其它 路段 进行 碎石
12、 化处 理 。 2 4破碎 层 的整理 路 面破 碎完 , 清 除 旧水 泥混 凝 土 接 缝 之 间 的松 散 填 料 以及较 大 粒径 的碎 石 块 , 采 用 密级 配 碎 石粒 料 回 填 。对于破 碎后 有大 约 5 c m 的凹地 , 同样应 采用 级配 碎石 粒料 回填 。 在摊铺上层结构之前 , 要加强对破碎层 的保护 , 同 时对 刚度不 足 区域进 行补 强处理 。然后 对破 碎 层进 行 2 5遍 的钢轮 振 动压实 。 2 5沥青 混凝 土路面 加铺 破 碎层 碾压 后 , 一 般 可不 做 处 理 直 接加 铺 沥 青 面 层 , 加 铺工 艺 同其它 沥青路 面 。
13、 3在 上海应 用 的典 型工 程实例 近五年 , 共 振 碎 石 化 技 术 在 上 海 得 到 大 量 应 用 。 现将 3条典 型工 程实 例介 绍如下 。 3 1 沪青 平公 路“ 白改黑 ” 工程 沪青平公路贯穿上海市 闵行区与青浦 区, 它起点 位于 闵行区的虹桥路 , 向西经吴家巷、 徐泾、 赵巷等直 抵青浦镇 , 再向西往朱家角、 西岑、 淀山湖风景区、 金泽 镇 , 迄 于上 海 与江苏吴 江 市交界 处 , 全长 约 5 3 7 5 k m。 1 9 9 3年 全线 改建 为“ 四快 二慢 ” 的水 泥混凝 土路 面 。 在 2 0 0 5年试铺 了 0 4 7 7 k m
14、 的共振 碎石 化的试 验 段 , 在 2 0 0 7 、 2 0 0 8年分别进行 了大范围的共振碎 石化 改造 。具体里程与路面结构见表 1 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 2同三 国道“ 白改黑 ” 工 程 同三 国道 始建 于 1 9 8 9年 , 为二 级公 路 城镇 段 。同 三 国道 为四快二 慢 , 设机 非分 隔带 。该 路 于 2 0 0 6年进 行 大修 , 原机 动车道 路 面结构 组合 为 : 2 4 c m 水 泥混凝 土路 面 面层 +3 0 c m 粉煤 灰 三 渣 基层 + 1 5 c m砾石 砂垫 层 。 根 据交 通
15、 流 量 计 算 , 同 三 国道 改 建 后 沥 青 路 面 设 计 使 用 期 内 一 条 车 道 上 的 累 计 标 准 当 量 轴 次 为 6 3 4 6 4 7 2 次 车 道 。设 计 采 用 的 路 面 结 构 组 合 见 表 l 。 3 3沈砖公 路 “ 白改黑” 工 程 沈 砖公 路西 起 青 浦 区沈 巷 镇 , 东 至 沪 松 公 路 。沈 砖公 路松 江段 全 长 约 1 5 k m, 属 于二 级公 路 。 原 机动 车道 路 面结 构 层 为 : 2 2 c m 水 泥 混 凝 土 路 面 +3 0 c m 粉煤 灰三 渣 +1 5 c m 砾 石 砂 。 该路 1
16、 0 k m 路 段 在 2 0 0 6年 、 2 0 0 9年 通 过 共 振 式 碎石 化进 行 改造 。 该路 面设 计 偏 于保 守 , 将 原 有 水 泥混 凝 土路 面破 碎并 压实 后作 为 底 基 层 , 上 面 铺 设 粉 煤 灰 三 渣 基层 和 沥青 混凝 土 面层 , 改造 后 的路 面设 计结 构见 表 1 。 表 l 上海公路水泥 混凝 土路面共振碎石化典型工程设计 路面结构一览表 路线名称 工程年度 里程桩号 路 面结 构 备注 4 c m SM A一 1 3 5 c m AC一 2 0 I K3 8 + 9 6 3 K3 9 + 】 0 0 7 c m AC一
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