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        水泥路面碎石化技術(shù)在桂柳高速公路中的應(yīng)用

        2019-04-16 12:23:08滿(mǎn)新耀
        中外公路 2019年5期
        關(guān)鍵詞:錘頭控制參數(shù)共振

        滿(mǎn)新耀

        (廣西交通投資集團(tuán)有限公司,廣西 南寧 530001)

        廣西是中國(guó)高速公路水泥路面通車(chē)?yán)锍梯^長(zhǎng)的幾個(gè)省份之一。自2009年開(kāi)始,柳州至南寧高速公路、南寧至北海高速公路陸續(xù)進(jìn)行了水泥路面加鋪改造,均采用了更換破碎水泥路面板之后加鋪瀝青面層的技術(shù)方案。

        近年來(lái),共振碎石化、多錘頭碎石化等就地碎石化技術(shù)在中國(guó)水泥混凝土路面改造工程中使用較多,與更換水泥路面板相比,就地碎石化通過(guò)施工機(jī)械將水泥板破碎成塊后用做路面基層或墊層,因無(wú)需對(duì)舊路進(jìn)行開(kāi)挖處理、廢棄材料少,舊水泥板的就地再生利用率一般可達(dá)80%以上,是一種節(jié)能環(huán)保的水泥路面改造方案。為了進(jìn)一步積累工程經(jīng)驗(yàn),有必要針對(duì)廣西的特點(diǎn),研究碎石化技術(shù)在廣西地區(qū)的應(yīng)用。該文以桂柳高速公路水泥路面改造工程為依托,在換板率高、病害嚴(yán)重的路段開(kāi)展就地碎石化技術(shù)的研究和應(yīng)用。

        1 桂柳高速水泥路面碎石化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        桂柳高速公路原水泥路面為雙向四車(chē)道,設(shè)計(jì)年限30年,路面結(jié)構(gòu)為:15 cm天然砂礫墊層+18 cm水泥穩(wěn)定砂礫基層+24 cm水泥混凝土面層。通過(guò)路況調(diào)查發(fā)現(xiàn),該高速公路K1 147+000~K1 149+411路段病害較重,雙向共有破碎板925塊、裂縫板2 111塊、板角斷裂3 436塊,PCI評(píng)分為82分,斷板率為7.39%。為探索和研究水泥混凝土路面加鋪改造技術(shù),分別在該路段上、下行線(xiàn)開(kāi)展共振碎石化技術(shù)和多錘頭碎石化技術(shù)研究。

        共振碎石化技術(shù)可將持續(xù)產(chǎn)生的高頻低幅振動(dòng)能量,通過(guò)破碎錘頭傳遞到水泥板塊內(nèi),讓水泥板與之產(chǎn)生共振后達(dá)到破碎,施工發(fā)現(xiàn)原有水泥混凝土的共振碎石層有著比級(jí)配碎石更為緊密的嵌鎖結(jié)構(gòu),這樣在沒(méi)有被破壞的原有水穩(wěn)下基層上,形成了合格的碎石柔性上基層,其上只需正常鋪筑瀝青路面結(jié)構(gòu)即可。針對(duì)這一特點(diǎn),桂柳高速公路共振碎石化路段采用表1所示的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

        多錘頭碎石化技術(shù)通過(guò)多個(gè)錘頭垂直下落的沖擊作用使原面板破碎,破碎作用點(diǎn)分布均勻且密集,破碎后路面標(biāo)高降低較多、下承層強(qiáng)度不高,其上需要設(shè)置半剛性基層以起到結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的作用。針對(duì)這一特點(diǎn),桂柳高速公路多錘頭碎石化路段采用表2所示的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

        2 桂柳高速水泥路面碎石化施工工藝與控制參數(shù)

        2.1 共振碎石化路段施工工藝與控制參數(shù)

        桂柳高速公路K1 147+000~K1 149+411路段上行線(xiàn)實(shí)施共振碎石化技術(shù)。根據(jù)實(shí)際工程使用情況,在應(yīng)用共振碎石化技術(shù)時(shí),桂柳高速公路采用下述施工工藝和控制參數(shù)。

        (1)設(shè)置應(yīng)力釋放切割渠和隔振溝。應(yīng)力釋放切割渠沿舊水泥混凝土路面縱向切割開(kāi)挖并貫穿面層厚度,隔振溝沿路肩外側(cè)邊緣開(kāi)挖成深度不小于0.8 m、寬度不小于10 cm的溝渠。

        表1 共振碎石化路段加鋪結(jié)構(gòu)形式

        表2 多錘頭碎石化路段加鋪結(jié)構(gòu)形式

        (2)由外側(cè)車(chē)道邊緣開(kāi)始向內(nèi)進(jìn)行破碎,若相鄰車(chē)道沿縱縫進(jìn)行了切割,亦可由中間向兩邊破碎。

        (3)每1遍錘頭破碎寬度0.2~0.3 m,在破碎1遍后,緊接著破碎第2遍時(shí),第2遍破碎區(qū)域間隔應(yīng)控制在半個(gè)錘頭寬度以?xún)?nèi),嚴(yán)格控制隔行破碎現(xiàn)象。

        (4)共振碎石化一個(gè)車(chē)道的過(guò)程中,實(shí)際破碎寬度應(yīng)超出一個(gè)車(chē)道,與相鄰車(chē)道搭接部分寬度不少于15 cm。

        (5)在進(jìn)行破碎層碾壓前對(duì)破碎層進(jìn)行清理,以保證碾壓后破碎層的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。

        (6)破碎層碾壓按初壓、復(fù)壓、終壓3個(gè)階段進(jìn)行。直線(xiàn)和不設(shè)超高的平曲線(xiàn)段,由兩側(cè)路肩開(kāi)始向路中心碾壓;設(shè)超高的平曲線(xiàn)段,由內(nèi)側(cè)路肩向外側(cè)路肩進(jìn)行碾壓。碾壓遍數(shù)不得少于5遍,碾壓速度不允許超過(guò)5 km/h,鋼輪壓路機(jī)相鄰碾壓帶應(yīng)重疊100~200 mm的碾壓寬度,輪胎壓路機(jī)相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3~1/2的碾壓輪寬度。

        (7)共振破碎后破碎層技術(shù)參數(shù)按表3的要求進(jìn)行控制。

        表3 共振破碎后破碎層技術(shù)參數(shù)要求

        2.2 多錘頭碎石化路段施工工藝與控制參數(shù)

        桂柳高速公路K1 147+000~K1 149+411路段下行線(xiàn)實(shí)施多錘頭碎石化技術(shù)。根據(jù)實(shí)際工程使用情況,在應(yīng)用多錘頭碎石化技術(shù)時(shí),桂柳高速公路采用下述施工工藝和控制參數(shù)。

        (1)清除現(xiàn)有的瀝青混合料修補(bǔ)層,修復(fù)、增設(shè)排水設(shè)施,按照試驗(yàn)路段確定的相關(guān)施工參數(shù),破除舊水泥混凝土路面,清除嵌縫料。

        (2)Z型單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)碾壓2~3遍,鋼輪壓路機(jī)碾壓2~3遍,灑布乳化瀝青封層后再撒布集料,鋼輪壓路機(jī)碾壓2~3遍。

        (3)破碎施工時(shí)按先破碎路面兩側(cè)車(chē)道,再破碎中間行車(chē)道的順序進(jìn)行,破碎時(shí)應(yīng)有重復(fù)破碎搭接面,搭接寬度不小于10 cm。

        (4)施工中應(yīng)及時(shí)清除填縫料、脹縫材料、暴露的加強(qiáng)鋼筋或其他雜物。

        (5)破碎后應(yīng)及時(shí)測(cè)量頂面高程,采用級(jí)配碎石調(diào)平,并立即施工乳化瀝青封層。乳化瀝青固含量為50%~55%,乳化瀝青用量為2.0~3.5 kg/m2。乳化瀝青封層表面均勻撒布粒徑為4.75~9.5 mm具有良好的顆粒形狀的碎石。

        (6)乳化瀝青封層破乳穩(wěn)定后立即檢測(cè)頂面當(dāng)量回彈模量值,計(jì)算代表值。代表值應(yīng)滿(mǎn)足試驗(yàn)路段頂面當(dāng)量回彈模量代表值的要求,否則應(yīng)調(diào)整施工參數(shù)直至滿(mǎn)足要求為止。

        (7)多錘頭碎石化施工按表4要求進(jìn)行質(zhì)量控制。

        表4 多錘頭碎石化施工質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

        3 就地碎石化技術(shù)應(yīng)用效果

        桂柳高速公路于2016年完成了就地碎石化施工,2017、2018年年底針對(duì)實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行了不定期跟蹤監(jiān)測(cè),結(jié)果如表5所示。從表5可以看出:實(shí)施共振碎石化和多錘頭碎石化路段的路面損壞狀況指數(shù)PCI、行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、車(chē)轍深度指數(shù)RDI、抗滑性能指數(shù)SRI以及路基技術(shù)狀況指數(shù)SCI均優(yōu)于全線(xiàn)其他路段的平均值,表明就地碎石化技術(shù)具有十分良好的應(yīng)用效果。

        表5 共振、多錘頭碎石化路段路況跟蹤觀(guān)測(cè)結(jié)果

        注:①為共振碎石化路段;②為多錘頭碎石化路段。

        4 結(jié)語(yǔ)

        該文針對(duì)桂柳高速公路共振碎石化、多錘頭碎石化技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際情況,提出了相應(yīng)的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,總結(jié)了實(shí)施過(guò)程中的關(guān)鍵施工工藝和控制參數(shù)。通過(guò)定期跟蹤觀(guān)測(cè)發(fā)現(xiàn),實(shí)施共振碎石化和多錘頭碎石化路段的路面損壞狀況指數(shù)PCI、行駛質(zhì)量指數(shù)RQI、車(chē)轍深度指數(shù)RDI、抗滑性能指數(shù)SRI以及路基技術(shù)狀況指數(shù)SCI均優(yōu)于全線(xiàn)其他路段的平均值,表明就地碎石化技術(shù)具有十分良好的應(yīng)用效果,可為廣西區(qū)內(nèi)外同類(lèi)工程提供一定的參考和借鑒。

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