旧水泥混凝土路面碎石化技术施工指导意见.docx

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旧水泥混凝土路面碎石化技术施工指导意见

目录

第一章绪论1

1.1项目概述1

1.2碎石化（Rubblization）概念1

1.3碎石化技术的主要优势及特点2

1.3.1主要优势2

1.3.2主要特点2

1.4碎石化技术专用设备及特点2

1.4.1碎石化技术专用设备2

1.4.2碎石化技术专用设备特点3

第二章碎石化施工前的整备工作7

2.1碎石化技术适用条件7

2.2旧水泥混凝土路面路况调查评定及准备工作8

2.2.1交通量（车辆组成及轴载分布）8

2.2.2修建、养护历史9

2.2.3路面破损状况9

2.2.4路面结构强度9

2.2.5路面板材料强度调查11

2.2.6路基状况11

2.2.7构造物分布情况12

2.2.8路基、路面排水状况13

2.3排水系统的设置13

2.4旧水泥混凝土路面的清理整备14

2.5其它施工准备14

第三章碎石化施工工艺及碎石化后的整备工艺16

3.1碎石化施工流程16

3.2碎石化施工技术17

3.2.1试验段与试坑17

3.2.2MHB破碎18

3.2.3预裂要求19

3.2.4软弱基层或路基的处理19

3.2.5凹处回填19

3.2.6原有填缝料及外露钢筋的清除19

3.2.7破碎后的压实要求19

3.2.8乳化沥青透层19

3.2.9破碎路段边缘处理20

3.2.10雨水的防治20

第四章施工质量控制及验收标准21

4.1路面碎石化的施工质量控制方法21

4.1.1碎石化工艺试验段设备参数推荐21

4.1.2施工质量控制的一般过程21

4.2路面碎石化施工中需要特别注意的问题22

4.3MHB碎石化施工质量标准23

4.3.1路面碎石化后的粒径范围23

4.3.2路面碎石化后顶面的当量回弹模量24

4.3.3路面碎石化后的回弹弯沉24

4.3.4MHB碎石化施工质量标准及检测频率25

4.3.5碎石化对周围环境造成的影响控制26

4.3.6排水系统验收标准26

4.3.7沥青加铺层验收标准26

第一章绪论

1.1项目概述

G328线仪征段十五里墩收费站~青山渡槽路面大修改造项目起点位于十五里墩收费站，桩号为K158+300，终点位于扬州段的终点，桩号为K163+819，全长5.519km。

原设计标准双向四车道，设计时速100Km/h，路基宽度23米，路面宽21米，平曲线最小半径700米，最大纵坡2.4%。

设计荷载：

汽—20，挂—100，行车道设计横坡1.5%。

全线路基成型规则，路基高度0-3.0m，一般高度0-1.0m。

该线仪征段建成于1980年，原为水泥混凝土板块路面，1998年进行“白+黑”高速化完善改造，取得了良好的使用效果。

经过多年的经营，目前路面病害极其严重，尤其以路面水泥砼板块反射裂缝为主，局部路段排水存在不足导致较严重唧浆现象，路面状况指标很差。

为了彻底解决水泥砼板块反射裂缝及路面排水问题，本次改造采取了对旧水泥板块进行碎石化的处理。

为了有效保证碎石化施工质量，特编制此施工指导意见。

1.2碎石化（Rubblization）概念

水泥混凝土路面碎石化是一种旧水泥混凝土路面破碎处治技术，是对旧水泥混凝土路面大修或改造的重要手段。

该技术是将水泥混凝土路面的面板，通过专用设备一次性破碎为碎块柔性结构，因破碎后其颗粒粒径小，力学模式更趋于级配碎石，因而将其命名为碎石化。

这种结构不仅具有一定承载力，而且具有有效防止或限制反射裂缝发生、发展的作用。

碎石化技术根据破碎原理和施工机械的不同，又分为两类：

多锤头碎石化（MHB,Multi-HeadBreaker）和共振碎石化法（RPB,ResonantPavementBreaker）。

这两种技术相比，共振式碎石化破碎程度较高，破碎后颗粒粒径较小，因而板块强度损失程度也较大，需要加铺的路面结构要求更高，不够经济，因此，多锤头碎石化技术逐步发展成为碎石化的主要技术。

由于本次施工采用多锤头碎石化施工，因此本指导意见针对多锤头碎石化（MHB）技术而编制。

1.3碎石化技术的主要优势及特点

1.3.1主要优势

旧水泥混凝土路面碎石化技术使路面结构降低到一定程度，同时能够有效地防止反射裂缝的发生，碎石化后的水泥混凝土碎块可直接作为新路面结构的基层或垫层，如果旧水泥混凝土路面碎石化仍具有较高的强度，能够满足道路承载需求，则可直接作为路面基层在其上加铺路面面层。

1.3.2主要特点

①碎石化能使原水泥混凝土路面板块在平面强度上分布均匀；

②碎石化后仍能保留原水泥混凝土路面的一定强度；

③碎石化后可以消除水泥混凝土路面病害；

④碎石化后的粒径合理，不会产生应力集中现象。

1.4碎石化技术专用设备及特点

1.4.1碎石化技术专用设备

实施MHB类碎石化技术，主要设备是MHB多锤头破碎机和Z型压路机。

MHB多锤头破碎机携带有8个质量为1000~1200lb（约450~550kg）的重锤，分两排装配在机械的尾部，每对重锤单独装备一套液压提升系统，破碎时按一定规律下落。

重锤下落时可产生1000~8000lb·ft（1383~11060N·m）的冲击能量，如下图1-1所示。

MHB碎石化后要求采用Z形压路机碾压。

Z型压路机是一种在钢轮表面带有Z字状纹理的振动式压路机，自重不小于10t。

这种压路机在使用MHB破碎后用于压实，它类似于一般的光轮压路机，只是在钢轮上加了斜向波纹状凸出条纹，这种条纹有以下两方面的作用：

①保证轮下颗粒不至于向外挤出；②对表面颗粒有更好的压碎效果，有利于表面平整。

图1-1MHB多锤头破碎机图1-2Z形压路机

1.4.2碎石化技术专用设备特点

MHB的破碎机理是通过重锤下落的势能对水泥混凝土板块产生瞬时、点状的冲击作用。

这种破碎机械具有以下特点：

（1）整幅车道宽度单次多点破碎

MHB类设备的一个显著特点是对原水泥混凝土板块的破碎只要进行一次。

与高频低幅振动的共振式破碎方式不同。

MHB重锤下落形成的是低频高幅振动，这种振动对原水泥混凝土板块的破碎作用很明显，当采用的重锤下落高度大于一定值后，对特定厚度的水泥混凝土板可以一次完成破碎。

MHB提供了8英尺和13英尺两种破碎宽度选择，一般选用一块板的宽度作为实际使用的破碎宽度。

MHB的重锤直径为8英寸，分前后两排排列，后排位置与前排成对角分布，用于对前排重锤未能破碎的区域进行补充破碎。

因为每对重锤由独立的液压装置提供动力，所以在某些特殊构造物处可以控制部分重锤进行横向特定范围内的破碎以避让某些构造物。

一般来说，MHB对原水泥混凝土板的破碎只要进行一次，这是因为MHB提供了宽幅度的冲击功范围（从1000到8000磅英尺）。

选择合适的锤击功和机械行驶速度可以使原水泥混凝土路面板破碎后的颗粒粒径分布合理。

值得注意的是，如果第一次破碎的效果（主要指粒度和密度）不令人满意，则进行第二次破碎也不会带来更好的效果，因为二次破碎定会破坏第一破碎后形成的嵌挤构造，使原水泥混凝土板块破碎后的结构层具有更低的结构性，导致了较低的强度，这对其上将要加铺的结构层是不利的。

（2）锤击功可以方便调节

MHBBadgerBreaker提供的低频率高振幅冲击能倾向于产生颗粒较大的破碎后结构层。

原水泥混凝土板块破碎后作为新路面结构的基层或底基层，破碎后的结构层类似于级配碎石，但具有更高的强度和更好的嵌挤效果。

对这一层的要求也类似于级配碎石层，要在粒度和密度这两个方面进行控制。

MHB作为一种施工机械，其重锤的重量是固定的，可以控制的指标主要有以下三项：

重锤下落高度、锤击频率和机械行走速度。

这三项指标决定了重锤在原水泥混凝土板块平面上的锤击位置分布特性和每个锤击位置上作用的冲击能形式，从而最终决定了破碎后结构层在整个厚度范围的粒径分布特性。

在实际使用过程中，重锤提升、下落的时间周期及行进速度最终表现在某重锤的纵向落点间距上，所以可以用这两项指标来控制设备。

使用MHB破碎后的旧水泥混凝土板块层靠近表面的颗粒较小而底部的颗粒尺寸较大，如果所施加的冲击能量太小，则破碎后的颗粒粒径过大，这样不利于消除原水泥混凝土板块层对上层沥青层的反射裂缝，从而不能保证上层沥青混凝土结构层的长期使用性能。

如果采用的冲击能量太大，则使原水泥混凝土板块“粉末化”，这样虽然会提高该层强度的均匀性，但是同时会明显降低该层强度，强度的降低会使沥青混凝土层底面弯拉应力增大，使沥青混凝土层抵抗疲劳的时间缩短，或者不得不增大加铺层厚度，带来负面影响。

所以采用合适的破碎冲击能量是保证破碎效果的重要因素。

重锤的锤击频率是指重锤在单位时间内完成的锤击次数，它和机械的行进速度一起决定了锤击作用位置在原水泥混凝土板块平面上的分布。

较慢的行进速度和较高的锤击频率导致锤击位置在板平面上分布集中，相反，较快的行进速度和较低的锤击频率使锤击位置的平面分布相对较为分散。

这两个因素也是影响破碎效果的重要原因。

机械行进速度按产品说明是在8km/h以下，每个重锤击频率是30-35次/分钟。

（3）破碎效率很高

MHBBadgerBreaker的另一个重要优点是其工作效率很高，根据产品说明提供的数据，在一个台班的时间内，其典型工作量是1.6km车道，也就是能在一个车道的宽度范围内，破碎长度约1.6km的旧水泥混凝土路面板。

这种破碎相对于一些高频低幅破碎机械来说效率高出很多，该类机械在破碎一车道宽度的水泥混凝土板块时要来回十几至几十次。

较高的破碎效率带来了一个重要的有利条件，即使用MHB对旧水泥混凝土路面板进行破碎可以节省施工时间，当在其上加铺沥青混凝土路面时，可以通过半幅通行的方式不至于阻断交通，先进行破碎的一幅路面在破碎及简单碾压和撒布乳化沥青后很短时间内即可进行沥青层的摊铺，在使用沥青摊铺机进行摊铺时，能很快完成半幅路面摊铺工作，开放交通进行另半幅路面施工。

实际上，使用MHB破碎并加铺沥青混凝土层时，决定施工所需时间的关键因素是摊铺而不是破碎。

（4）破碎后颗粒组成特性较好

破碎机械不同，所产生的冲击能量形式也有区别。

MHB是通过重锤下落产生的低频高幅的波动冲击力来进行破碎。

相对于高频低幅的波动冲击力，MHB破碎时的能量会传递到较大的深度范围内，同时，离重锤作用位置较近处吸收的能量占总能量的比例相对较小，因此MHB相对倾向于产生较大的颗粒。

图1-3是使用MHB设备后开挖试坑时的情况。

图1-3破损后开挖试坑检查粒径

另一方面，水泥混凝土板块吸收能量仍满足从近到远处逐渐减少的规律。

正因如此，破碎后的颗粒在深度方向上逐渐增大。

上层颗粒粒径较小是因为其吸收能量较多，破碎更彻底。

破碎后颗粒的粒度组成决定了其后压实的效果，也决定了破碎对消除原板块向上产生反射裂缝作用的效果。

粒径较大固然会导致顶面强度不均匀不利于加铺层稳定，但破碎成较细小的颗粒又会使其水稳定性变得更差，防水、排水问题显得特别重要。

这个问题需要在破碎时选择合适的机械运行参数以达到理想的粒径范围。

（5）破碎后的表面平整程度

破碎后表面的平整度决定了下一步加铺前的准备工作是否复杂。

使用MHB破碎产生的碎石化表面平整度高，在经过Z型压路机碾压数遍后就能得到坚实稳定的加铺工作平台。

这与MHB的高效率相结合，极大地减少了加铺前的工作时间。

（6）方便调节，作业灵活

MHB类设备宽度和垂击功可以调节，所以在某些特殊结构物处可以控制部分重锤避让构造物。

第二章碎石化施工前的整备工作

碎石化路面加铺的设计与施工，应根据旧水泥混凝土路况、旧路基层及地基条件、工期要求、工程造价、维修养护费用等