德州通興工程機械有限公司

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                                      水泥混凝土路面碎石化改造技術及施工要點

                                          摘要:簡要介紹了水泥混凝土路面碎石化機理及其設備,并對碎石化改造的施工工藝進行介紹,認為對于破碎嚴重的水泥混凝土路面應使用碎石化后加鋪瀝青混凝土面層的工藝方法進行路面技術改造。
                                          關鍵詞:水泥路面;碎石化;改造技術;施工要求
                                          所謂碎石化技術,就是將水泥混凝土路面破碎成最大粒徑不超過37.5厘米混凝土塊,用以限制新加鋪的熱拌瀝青面層上出現反射裂縫,此技術將水泥混凝土板塊破碎成“高強粒料基層”,然后在上加鋪瀝青面層。當舊水泥混凝土路面因大面積破壞而喪失整體承載能力,并且通過局部的挖除,壓漿等處理方式已不能恢復其使用功能,或不能達到結構強度要求時,如果采用通常的直接加鋪方式改造后路面會出現反射裂縫等問題,碎石化改造技術就是專門針對這一問題而開發出的一種快捷有效的路面改造技術。該方法是利用特殊的施工機械(如多錘頭水泥混凝土路面破碎機),將原有的舊水泥混凝土路面徹底打碎,完全消除原有路面存在的病害,釋放面板下空洞的隱患,將打碎的水泥混凝土面板經壓實后直接作為基層或底層基層,再加鋪新的面層。破碎后的水泥路面粒徑自上而下逐漸增大,上部小顆粒經壓實后形成平整表面易于攤鋪,下部顆粒之間形成嵌擠結構,有效強化路基。碎石化技術能有效防止“白改黑”后的反射裂縫,延長路面的使用壽命。
                                          近幾年衢州市的主要公路大部分都進行了“白”改“黑”,主要采用的技術是水泥混凝土路面碎石化改造技術,21省道龍葛線路面大修工程就是其中一條。21省道龍葛線原水泥路破損嚴重,路面破損率基本高達60%以上,并出現斷板、錯臺、接縫損壞等現象,已嚴重影響了行車的安全和舒適性。根據衢州地區多條公路采用多錘頭破碎改造路面的取得成功的實踐經驗,2008年8月開始對該段水泥路進行碎石化路面改造。該法利用多錘頭水泥路面破碎機(MHB-15),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(底部不超過37.5cm,中間不超過22.5cm,表面不超過7.5cm),碾壓后作為新路面結構的基層,然后再加鋪新的路面結構。21省道龍葛線是在碎石化后,灑透層油,再加鋪8cm粗粒式瀝青混凝土AC-25+7cm中粒式瀝青混凝土AC-16。下面簡略總結一下碎石化改造技術。
                                          1.碎石化改造技術的特點
                                          1.1碎石化技術將原水泥板塊破碎成較小的粒徑(最大不超過37.5cm),使得原有的水泥路面裂縫不再集中反射,而是均勻的擴散。因此碎石化技術是目前解決反射裂縫問題的有效辦法之一。
                                          1.2破碎并壓實的混凝土路面是表面顆粒較小,為加鋪瀝青路面提供碎石基層,內部由破碎混凝土塊組成的緊密結合,內部嵌擠的高密度材料層為瀝青層加鋪提供更高的結構強度。
                                          1.3施工簡便,改造周期短,綜合造價低。
                                          1.4就地再生,環保無污染,將破碎后的路面可直接作基層或底基層,再加鋪新的面層,是舊水泥路面翻新改造的理想辦法。
                                          1.5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。此種碎石化技術最大的優點是不必把破損的水泥面板打碎搬走,節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保問題。
                                       
                                          2.碎石化技術采用的設備
                                          2.1多錘頭水泥路面破碎機
                                        多錘頭水泥路面破碎機(MHB-15)是美國引進的自行式破碎設備,設備后部平均配備兩排成對錘頭,這樣在設備全寬范圍內可以連續破碎,錘頭的提升高度在油缸行程范圍內可獨立調節,該破碎機具備一次破碎4米車道的能力。破碎后水泥塊的粒徑可以通過控制重錘下落高度來實現。
                                          2.2鎬頭機
                                        由于采用重錘下落進行破碎產生的震動力較大,對周圍建筑物及埋深在1米之內的構造物有一定的震動影響,因此在公路兩側有民房的位置、埋深在1米之內有構造物路段不適合采用多錘頭破碎機進行破碎。而采用鎬頭機將水泥板塊(3.75×5m2)表面進行打裂,為達到足夠的碎裂,必須間隔50-60cm打一個破洞,使得整個水泥板塊最大粒徑在50cm以下。對于破損特別嚴重且路面下沉5cm以上的段落應采用鎬頭機將水泥板塊鑿除,采用5%水泥穩定碎石加鋪至水泥路面頂面。
                                          2.3壓實設備
                                        2.3.1Z型專用振動壓路機
                                        單鋼輪壓路機,自裝配,自動力,攜帶Z型鋼箍通過螺栓固定在振動鋼輪表面,振動壓路機的最小毛重不低于9噸,而且能進行振動壓實。該壓路機用于破碎混凝土后的補充破碎并壓實其表面,同時為加鋪面層提供平坦破碎后混凝土路面表面。通過加裝Z型條紋的壓路機,有以下兩方面作用:(1)保證輪下顆粒不至于向外擠出;(2)對顆粒表面有更好的壓碎效果,有利于表面平整。
                                          2.3.2單鋼輪振動壓路機
                                        在Z型壓路機之后壓實破碎后的混凝土表面,用單鋼輪壓路機使破碎后的路面平整,最小毛重不小于9噸,施工中應采用振動碾壓。乳化瀝青透層撒布石屑后的碾壓工作同樣采用單鋼輪壓路機進行碾壓。
                                          3.碎石化前的準備工作
                                          3.1隱藏構造物的調查與標記
                                        破碎前,結合設計圖紙及業主單位提供的有關隱藏構造物,如:暗涵、底下管線等情況進行調查,以確定破碎是否會對這些構造物造成損壞。通常情況下構造物埋深在1米以下的不會由于破碎帶來損壞,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。
                                          3.2破碎段落的確定
                                        破碎前應與業主、監理辦進行協商確定破碎的段落,盡可能減少多錘頭破碎對公路兩側民房的影響,不能進行多錘頭破碎段落采用鎬頭機進行破碎,段落的確定同樣有利于施工計劃的編排。
                                          3.3與橋梁連接段的路面
                                        與橋梁連接段應標明破碎的位置,根據實際情況,可以破碎到橋頭搭板的后端,根據設計情況進行路面銜接的施工。
                                          3.4交通管制
                                        由于碎石化后的路面在沒有攤鋪完瀝青混凝土面層之前不允許開放交通,所以對交通管制的要求比較嚴格,在條件允許時最好一次性全封閉施工段落;采用半幅封閉半幅通車的辦法進行交通管制。
                                          4.碎石化的工藝流程
                                          4.1主要工藝流程圖
                                      確定破碎工藝控制→用MHB-15型水泥路面破碎機施工破碎一遍→試坑檢查→專用Z型壓路機振動壓實2~3遍→使用級配碎石人工整平路面→單鋼輪壓路機振動壓實1~2遍→灑透層油5kg/m2,必須使得乳化瀝青透入破碎層5cm以上,且在破乳前完成撒布石屑并碾壓2-3遍→48小時后加鋪瀝青面層。
                                          4.2破碎試驗路段
                                        在認可水泥路面破碎機破碎程序之前,應完成實驗路段檢查破碎情況、確認破碎工藝。記錄不同的破碎情況相對應的水泥路面破碎機設置如錘頭高度和地面行使速度等。為確保路面被破碎成規定的尺寸,應開挖試坑。試坑不能選擇在有橫向接縫或工作縫的位置,路面破碎粒徑應在全深度內檢測,試坑應用密級配碎料回填并壓實至要求。通過實驗段破碎,最后符合要求的破碎設置應記錄并作為以后破碎的施工方案。在破碎過程中應不斷地監控破碎操作并應該在施工過程中不斷地進行小的調整以確保結果滿足要求。
                                          5.碎石化施工控制和要求
                                          5.1排水要求
                                        碎石化過程中會產生一些細碎的顆粒,而混凝土破碎后的顆粒之間沒有粘結力,在這種情況下,如果有水滲入該層,將會帶來很大的安全隱患。在碎石化后應在土路肩位置設置縱向的盲溝。以利于將路面的下滲水通過盲溝排出碎石層。
                                          5.2路面破碎要求
                                        碎石化要把75%的混凝土路面破碎成表面最大尺寸不超過7.5cm,中間不超過22.5cm,底部不超過37.5cm的粒徑。
                                          5.3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進行清除。以免影響瀝青面層過程的碾壓,且影響排水。
                                          5.5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超過一個車道,與相鄰車道搭接一部分,寬度至少是15cm。
                                          5.6破碎混凝土路面的養護
                                       除了必須開放的橫穿交通外,破碎后的混凝土路面的任何路段均不得開放交通(包括不必要的施工運輸)。
                                          6.乳化瀝青透層施工要求
                                          6.1凹處回填
                                          不應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自然級配的效果。在壓實前發現的凹地使用密級配碎石料回填并壓實到要求。提高破碎層的平整度有利于瀝青路面的平整度及瀝青層的厚度控制。
                                          6.2乳化瀝青撒布要求
                                              6.2.1為使表面較松散的粒料有一定的結合力,應在破碎壓實后的表面撒布乳化瀝青透層油,按5kg/㎡用量撒布50%慢裂乳化瀝青(PC-2)。由于破碎后碎石層較厚、顆粒松散,因此乳化瀝青的用量比一般的透層施工用量大,加大乳化瀝青用量可以使得破碎層的板結性好。根據瀝青面層的取芯證明,取出的芯樣可以將破碎層帶出5-8cm,加大乳化瀝青的用量可以使面層與破碎層粘結良好。施工過程中,每半天需進行乳化瀝青用量的檢測,確保瀝青用量達到要求。
                                              6.2.2透層油最好采用智能型瀝青撒布車一次噴灑均勻,瀝青灑布車噴灑瀝青時應保持穩定速度和噴灑量,并保持整個灑布寬度噴灑均勻。使用的噴嘴宜根據透層油的種類和粘度選擇,確保能成霧狀,與灑油管成15o~25o的夾角。灑油管的高度應使同一地點接受2~3個碰油嘴噴灑的瀝青,不得出現花白條。個別瀝青灑布車噴灑不均勻部分宜改用手工瀝青灑布車補噴。
                                              6.2.3采用鎬頭機破碎路段,對于鎬頭機打破的洞應采用M7.5以上的砂漿進行修補平整。噴灑粘層瀝青前,應將水泥路面的表面清掃干凈,用空壓機吹凈浮灰。
                                          6.3石屑撒布要求
                                          每段乳化瀝青噴灑后,立即用集料撒布機撒布集料,數量宜為5m3/l000m2~8m3/1000m2。集料撒布全部在乳化瀝青破乳之前完成。石屑的撒布須做到均勻一致,局部較厚應予以掃除。實際施工過程中,石屑撒布數量過多、過厚,會使得瀝青下面層施工產生滑移,產生細微裂縫,不利于瀝青面層的碾壓密實。
                                          6.4碾壓要求
                                         集料撒布后即用鋼輪壓路機均勻碾壓2-3遍,每次碾壓重疊1/3輪寬,碾壓要求兩側到邊,確保有效壓實寬度。碾壓順序由路肩側到中分帶側依次碾壓。
                                          6.5交通封閉
                                         乳化瀝青透層施工完成后,應確保該路段交通封閉,盡可能的減少車輛行駛對透層的擾動,破壞透層的平整度及結構穩定。封閉時間必須在2天以上,方可進行瀝青面層的加鋪.
                                          7.瀝青加鋪層的施工要求
                                         7.1攤鋪前混凝土路面的擾動
                                         施工車輛的通行次數應降低到最小程度,在施工過程中,施工車輛嚴禁在透層上進行掉頭,應該從未破碎路段或加鋪完成路段倒車駛向攤鋪機位置,且不得更換車道。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,應進行再次壓實。
                                       7.2面層加鋪,同其他瀝青路面施工相同。
                                       7.3開放交通
                                         應在半幅施工全部結束后,溫度小于50攝氏度方可開放交通。
                                       8.總結
                                         對于已經嚴重損壞的水泥混凝土路面,采取碎石化加鋪瀝青面層的工藝方法,是一種有效的水泥路面技術改造措施,應用該技術大大改善了道路技術狀況和行車條件,并且可以盡可能的減少反射裂縫;對破損的水泥板塊也能起到廢物利用的效果;乳化瀝青透層的施工可以起到加厚瀝青面層的作用,有利于延長瀝青路面使用壽命;總之水泥路面碎石化改造技術是一項成熟的技術,在全國各地使用范圍較廣,本文主要參照國內外有關此項技術的文獻資料,結合自身的施工經驗做了簡單介紹,對碎石化改造技術施工過程中的關鍵要點做了分析,希望對使用該項技術的施工人員有所幫助。 

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