城市道路“白改黑”工程采用共振碎石化技术研究论文_黄来福

摘要：白改黑工程采用共振碎石化技术具有便于施工、利于环保、工期较短、减少建筑垃圾等优点，由中铁四局承建的《蚌埠市治淮路等11条涉及环保监测的“白改黑”市政道路EPC项目》，在实施过程中采用了共振碎石化技术，系安徽省内首次采用该工艺；本文详细介绍了该项目采用共振碎石化技术的背景，阐述了共振碎石化技术的施工特点及本项目施工过程中遇到的问题和解决措施，为共振碎石化技术在白改黑项目中的应用推广积累了宝贵经验。

关键词：市政道路；共振碎石化；白改黑

一.项目背景

为方便居民出行、提升市容市貌，蚌埠市提出治淮路等11条涉及环保监测的“白改黑”市政道路EPC设计施工一体化项目，该项目所含道路均位于城市中心地段，道路两侧的住宅及商铺密集，因此对工期要求较紧、对施工过程中的环保要求较高，项目分散且体量较大，如按常规施工工艺要对现状的混凝土路面进行注浆加固处理后加铺沥青，施工时间较长，且质量及环保要求难以保证，在此背景下，本项目经多次必选论证后最终确定采用共振碎石化技术。

二.方案论证

根据检测结果及现场调查情况，组织专家对多种方案进行比选论证：

比选方案一：挖除原有水泥路面结构层，重新铺筑沥青路面结构层。该方案将原水泥路面完全挖除，相当于是新建沥青路面，虽然工艺简单、成熟且完全避免了白改黑过程中出现反射裂缝的问题，但造价高、工期长，对交通负面影响大，从而增加社会成本，同时废弃了大量的旧混凝土板，浪费且不利于环保。比选方案二：采用“白改黑”工程中最常规的在原水泥路面上加铺玻纤格栅、橡胶沥青层等措施延缓反射裂缝，然后加铺沥青层。该方案工期较短，环保且对交通影响较小，但加铺前须对病害板块进行处理，比如对脱空板块注浆补强等，过程也比较复杂。最大的缺点是它只能延缓反射裂缝产生而不能彻底消除，导致使用寿命比较短；另外后期养护工序复杂、成本较高。本项目涉及蚌埠市区11条道路同时改造，建设单位对环保、工期及交通疏解等要求非常高，结合专家建议，考虑到大庆三路沿线建筑物密集，且车行道内分布有雨污水等管线设施，本项目决定不采用上述两种常规方案，我院根据以往项目经验，推荐采用方案三：共振碎石化处理方案，共振碎石化法(RPB法)施工震动小，噪音低，扬尘少，不会损坏既有道路结构层和管线，对周围建筑物影响较小，具体方案为：

（1）结合弯沉检测结果，对于弯沉值L＜40（0.01mm）并且板底无严重脱空的板块，利用专业碎石化设备将现状混凝土路面碎石化，经检测合格并达到设计及规范要求后，再采用碎石层找平，最后加铺沥青面层；

（2）对于破碎板及弯沉值L≥40（0.01mm）的板块，采取翻挖换板处理，面板开挖后对既有基层进行检测，满足要求时，可直接浇筑面板，对于不满足要求的基层也应挖除，并采用40cm厚C15素混凝土浇筑至基层顶面后，重新浇筑24cm厚C30混凝土面板，碎石化处理之后加铺沥青。

三.共振碎石化技术原理与优缺点

（1）原理

利用共振破碎机振动头高频震动激励下方混凝土板块，当其频率与混凝土板的固有频率接近，激发其共振，使其迅速破碎，由于震动频率传递，使混凝土板块破碎后形成由碎化层、嵌锁层共同组成的共振结构层。板块共振碎石化后，消除了原有板块间的接缝、错台，进而消除了板块的反射动力，由于共振碎石化形成结构层特殊机理（上层近10cm连续级配碎石层+下层板体性较好破裂嵌锁层）形成的半柔性基层，该基层即可有效分散车载冲击力又极大的利用了原水泥板的固有强度，极大的提高了沥青面层的使用寿命。

（2）优、缺点

首先，共振碎石化施工对旧板破碎更加彻底，结构更加合理，破碎后它的上层粒径绝大多数在4厘米以下，能有效防止反射裂缝；下层绝大多数在15厘米以下，为板体性较好但有许多裂缝的破裂层。破碎裂缝是成一定角度的，形成嵌锁结构，与其它碎石化方式形成的垂直破裂结构相比，承载力更强。也就是说共振碎石化对旧板各层扰动、破坏很小，既能保持原有路面结构层的承载力，又能起到防止反射裂缝的作用。其次，这种方法基本不产生白色垃圾，利于节能减排；而且施工工期相对较短，破碎后当天即可铺筑路面，减少了对交通的影响。缺点是施工过程中噪音相对较大，且对现场质量控制要求较高。

四.关键工序

1）施工准备

在正式实施前，设计人员应对施工人员进行详细的技术交底，对混凝土路面进行洒水清理、湿润；

图1施工前期准备

2）共振碎石化作业-试振

本项目共振碎石化设备采用的是GPJ3X-600型共振破碎机（参数见下图），正式开振前应先进行试振；

图2试振机械及主要参数

3）共振碎石化作业-试振检测

试振一段后，对试振段落进行检测，检测混凝土板块碎石化程度（钻孔取芯）以确定振幅及频率：当其中工作频率为60HZ,时工作振幅10～20mm，破碎机行驶速度10KM/H时能达到更好的破碎效果；混凝土板块共振后由取芯整体分成两层：约70mm碎化层+约170mm板厚嵌锁层。

图3取芯观察

图4共振施工

图5共振后洒水

4）共振碎石化作业

通过检测后确定工作参数后，开始正式施工，共振顺序由边缘向中间，破碎时应有重复破碎搭接面，破碎完成一道后对破碎完成的外侧进行划线工作，尺量破碎头与白线距离，通过调整破碎机确保搭接宽度不小于5cm。

5）表层洒水湿润

碎石共振完成后，因表面松散颗粒粒径较小，采用洒水车对表面进行洒水，碾压效果更好。

6）碾压、弯沉检测

洒水湿润后，采用单钢轮振动压路机进行碾压，压路机自重不小于18t，碾压至表面平整、无鼓包、凹陷为准，经检测弯沉值18，合格率为100%。

表1碎石化层施工验收指标

7）撒布透层后摊铺沥青

碾压结束后，为保证表面较松散颗粒具有一定的粘结力，对表面撒布一层透层，起到一定的固结、封水作用。沥青摊铺工艺与一般沥青路面工艺基本相同，但要注意碎石化层碾压完后要尽快进行沥青摊铺工作，以减少车辆交通及雨水对破碎层的影响。

五.实施过程中常见问题及措施

（1）.该技术不适用于承载能力差的道路，如果是由于路基原因造成的承载能力不足而产生的水泥混凝土路面破坏，碎石化工艺本身是没有办法解决这个问题的，如采用碎石化工艺需挖除原有水泥混凝土面板及基层、底基层甚至路床部分之后新建，再将水泥面板破碎，将导致工期延长、工程投资增加；所以事先必须经试验检测确定老路状况。（2）旧路上的沥青补块会影响共振机械的工作效果,建议在正式破碎之前将其移除，然后进行试振及开挖试坑检查，通过开挖，检查破碎粒径分布情况以及均匀程度，确定破碎机械施工参数以及施工组织措施。

（3）管线保护

虽然共振碎石化对地下管线的影响较小，但在工程中还是应该重视对机动车道下分布的各类管线的保护。在施工前，应对施工现场进行详细物探，明确雨污水管、燃气、强弱电管线分布及埋深，对于埋深较浅的管线周围要进行切缝处理，施工时采取避让等保护措施。碎石化施工后检查管线完好情况，对破损的管线要及时进行修复。

（4）文明施工

考虑到施工过程中噪音扰民和对交通方面的影响，共振碎石化工艺尽量安排在夜间施工，且不宜太晚影响附近居民休息。破碎前应洒水湿润水泥混凝土路面，防止破碎时尘土飞扬，造成扬尘污染。为确保安全，施工现场用护栏全部封闭，施工铭牌、车辆分流标志牌、反光锥等安全设施设置清楚醒目。

六、结语

本项目中实施共振碎石化技术改造的汤和路等道路竣工通车后状况良好，路面平整未出现开裂、坑槽等病害，进一步效果尚待较长时间检验。共振碎石化技术具有施工便捷、工期短、污染少、造价合理、环保等特点，是目前最能有效防治反射裂缝的破碎技术之一。通过本工程中共振碎石化技术的应用和分析，证明共振碎石化技术用于城市道路白改黑工程也能产生良好的效果。目前我国在不少三四线城市仍存在大量老旧水泥路面需要改造提标，鉴于当下政策对于工程环保、节能等方面要求越来越高，共振碎石化技术值得大力推广，但某些具体实施指标、管线保护措施及验收标准等方面还需做进一步深入研究。

参考文献

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[5]高慧洁.共振碎石化技术在市政道路大修工程中的应用一闵行区航北路实例应用。

论文作者:黄来福

论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期

论文发表时间:2020/4/14

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