共振碎石化施工方案

一、設(shè)備介紹共振破碎機是共振碎石化技術(shù)的專用設(shè)備，該設(shè)備獨特的共振技術(shù)可以持續(xù)產(chǎn)生高頻低幅的能量，通過破碎錘頭傳遞到水泥混凝土板塊里產(chǎn)生振動諧波，振動錘頭以高頻低振進行效能的破碎，在路面層內(nèi)產(chǎn)生均勻的裂紋，并隨著振動迅速又規(guī)律的擴展而得到破碎。共振破碎機工作頻率為40-60Hz，工作振幅為10-20mm，最大破碎厚度為單層水泥板全深度（最大深度為40cm）。

圖1-RB500型共振式破碎機1、共振破碎原理共振式破碎設(shè)備是利用振動梁帶動工作錘頭振動，錘頭與路面接觸。錘頭的振動頻率約44Hz左右，振幅為20mm。通過調(diào)節(jié)錘頭的振動頻率，使其接近水泥面板的固有頻率，激發(fā)其共振，即可輕而易舉的將水泥混凝土面板擊碎。其原理圖如圖2所示。工作錘頭上裝有專用傳感器，感應(yīng)路面的振動反饋，由電腦水泥混凝土層

圖2-共振破碎機錘頭工作原理圖自動調(diào)節(jié)振動頻率，搜尋被擊物的自有頻率，并引起水泥面板在錘頭下局部范圍內(nèi)產(chǎn)生共振，使混凝土內(nèi)部顆粒間的內(nèi)摩擦阻力迅速減小而崩潰，如圖3所示。同時還可控制被擊碎的碎塊粒度和破碎深度。圖3-共振式破碎機工作錘頭的共振破碎實況效果2、共振破碎的特點共振破碎技術(shù)完全克服了重錘沖擊式破碎法的不足，并帶來了在水泥路面破碎改造工程中意想不到的好處。(1)

破碎后的碎石尺寸理想、均勻由于共振破碎力發(fā)生在整個水泥板塊厚度范圍內(nèi)，能使板塊較均勻地分裂，通過微調(diào)振動頻率，改變振動的力度，可使破碎后的碎塊尺寸達到2.5-15.2厘米的較理想尺寸。(2)

破碎后的粒度上部較小，下部較大由于振動力是由面板上部向下部傳遞的，振動錘并不在一個點上連續(xù)振動，而是快速向前移動的，所以振動在混凝土中存在衰減梯度，從而使上部的破碎粒度較小，下部的破碎粒度較大。這樣的結(jié)構(gòu)帶來了更大的好處。首先是小粒度可更好地消除反射裂縫，同時下部的較大的粒度提高了路基的承載能力。其次是上部小粒度有利于路面滲水的橫向排除，下部的大粒度又可起到阻止?jié)B水向下滲透的作用。(3)

破碎后的碎石紋路規(guī)則排列，并與路面成30-60o夾角共振破碎的工作錘頭在激發(fā)路面共振的同時快速向前移動，沖擊的合力指向前下方，從而使振碎的裂紋與路面形成了一定的夾角。這一夾角可使碎石塊之間相互嵌合，經(jīng)壓實后相互嚙合的更緊，從而使碎石層起到更好的礫石穩(wěn)定層的作用。共振破碎機使碎石裂紋走向傾斜的示意圖如圖4所示，實際效果（截面）如圖5所示。而普通重錘沖擊式破碎方法的沖擊力是垂直向下的，碎石裂紋也只能是大致垂直于路面的，這不利于穩(wěn)定層的承重與穩(wěn)定。

圖4-共振破碎頭使面板裂紋傾斜示意圖

圖5-共振破碎機破碎后的面板截面(4)

破碎深度可控制，不沖擊路基，保證路基下的管線設(shè)施完好無損共振式破碎機通過調(diào)節(jié)振動頻率和振幅，即可控制破碎的深度。因為它是在試圖以接近混凝土的固有頻率而振動，在發(fā)生共振的瞬間，錘頭就向前運動了，垂直向下的沖擊力很小，而且面板下邊的材料為非混凝土，不會與之共振，所以避免了對路基的沖擊，路基下的其它管線設(shè)施自然就不會受到影響了。路基不受沖擊，保持了原有路基的平整度和密實度的均勻性。如圖6所示。

圖6-共振破碎對路基的影響比較小(5)

振動影響小，施工適應(yīng)范圍大共振破碎技術(shù)是工作頭與局部水泥板塊之間的振動，高頻低幅，振動波衰減很快，傳遞范圍很小，一般不會影響到施工點附近2-3米外的構(gòu)件。(6)

噪音小，不擾民共振破碎的振幅較小，錘頭與路面共振破碎所產(chǎn)生的噪音還沒有機器發(fā)動機的噪音大。(7)

破碎深度大通過調(diào)節(jié)振動頻率和振幅，共振破碎設(shè)備可使破碎深度最大可達到660毫米。除能滿足一般水泥混凝土道路破碎任務(wù)外，還能滿足一般機場跑道、停機坪和一些港口碼頭水泥面板的破碎改造任務(wù)。混凝土面板共振破碎后，相互齒合嵌擠，可看成是兩層，上層為細(xì)顆粒的碎石層，下層為板體形較好但有許多裂縫的破裂層。水泥板塊破碎后，類似于碎石，故作為道路的柔性基層，再在其上加鋪瀝青面層。二、破碎施工（一）施工準(zhǔn)備1、一般規(guī)定（1）需共振碎石化的舊水泥混凝土路面應(yīng)保證基層處于干燥狀態(tài)、如有軟基和潮濕排水不好地段會影響破碎效果。（2）舊水泥混凝土面層應(yīng)清除有礙于共振碎石化能量傳遞而影響碎石化效果的瀝青加鋪層或瀝青補塊。（3）必須在碎石化前選擇試驗段做為試振區(qū)并開挖1～3個檢查坑，通過試振確定碎石化機械的基本施工參數(shù)。2、路面排水系統(tǒng)（1）若舊水泥混凝土路面已設(shè)置排水系統(tǒng)，應(yīng)對其進行仔細(xì)檢查并評估。若原有排水系統(tǒng)完好且排水效果良好，可只對原排水系統(tǒng)進行疏通或修復(fù)；若原排水系統(tǒng)損壞嚴(yán)重、排水不暢，則應(yīng)重新安置排水系統(tǒng)。（2）路面排水包括路表排水、中央分隔帶排水及路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水。共振碎石化前設(shè)置的排水系統(tǒng)主要指路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水。（3）城鎮(zhèn)路段公路排水，宜與城鎮(zhèn)排水體系相協(xié)調(diào)統(tǒng)一。（4）排水系統(tǒng)設(shè)置形式為路面邊緣排水系統(tǒng)，由縱向排水管、橫向排水管、過濾織物、集水溝及回填料組成。3、舊水泥混凝土路面的清理準(zhǔn)備若舊水泥混凝土路面已存在瀝青加鋪層，應(yīng)先用鏟刨機清除；已存在的瀝青補塊宜用鎬破碎并移除，再用粒料或瀝青碎石回填，回填區(qū)域?qū)⒉辉僮魉槭幚怼?、選擇試振區(qū)、開挖檢查坑、鋪筑試驗路段（1）考慮到鋪筑試驗路段的需要，試振區(qū)長度宜為200-400m，道路等級高或里程長取高值，等級低或里程短取低值，試振區(qū)寬度為單向或雙向路幅寬；檢查坑通常為1.0m（長）×1.0m（寬）×h（水泥混凝土面層厚），檢查坑通常選在試振區(qū)的中央部位，數(shù)量1～3個。（2）檢查坑的回填料不可用現(xiàn)場挖出的碎石化層材料，現(xiàn)場挖出料需移走，回填采用粗集料或者瀝青碎石。（3）若發(fā)現(xiàn)檢查坑處碎石化層不滿足碎石化要求，需另開挖一處檢查坑。若仍不滿足要求，則試振區(qū)的施工參數(shù)不滿足要求，仔細(xì)檢查分析并調(diào)整施工參數(shù)后，應(yīng)另覓一試振區(qū)試振至滿足要求為止。（4）施工參數(shù)一旦經(jīng)過試振區(qū)確定下來，就可在整個碎石化工程路段內(nèi)采取，除非路段狀況發(fā)生了較大的改變。（5）試驗路段的鋪筑按《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）的規(guī)定進行。5、交通控制對于碎石化范圍內(nèi)的出入口應(yīng)有醒目的安全標(biāo)記，禁止無關(guān)車輛與人員出入。破碎施工須占用兩條車道，施工作業(yè)區(qū)域的兩個車道禁止交通通行。隔離措施到位，在隔離處設(shè)置明顯的交通導(dǎo)向標(biāo)志，或派人負(fù)責(zé)指揮交通，碎石化施工將不會影響對向交通通行。6、揚塵控制（1）共振破碎機施工時的揚塵來源于水泥混凝土破裂瞬間，必須在破碎機器上設(shè)置好噴水系統(tǒng)，確保沒有揚塵現(xiàn)象。（2）在破碎前，用灑水車在需要破碎的車道上灑水以控制施工中的揚塵現(xiàn)象，灑水時間與破碎共振的時間宜控制在半小時以內(nèi)。

7、隱藏構(gòu)造物的調(diào)查與標(biāo)記結(jié)合設(shè)計圖紙及業(yè)主單位提供的有關(guān)隱藏構(gòu)造物，如暗涵、地下管線等情況進行現(xiàn)場勘察并設(shè)置標(biāo)記，以確定破碎是否會對這些構(gòu)造件造成損壞。通常，構(gòu)造物埋深在1米以下的不會由于破碎而帶來損壞。8、與橋梁連接段的路面與橋梁連接段應(yīng)標(biāo)明破碎的位置，根據(jù)實際情況，可以破碎到橋頭搭板的后端，或根據(jù)路面設(shè)計線的高程破碎到監(jiān)理指定位置。未破碎的路面應(yīng)銑刨到可以攤鋪同樣厚度瀝青罩面的程度。（二）組織機構(gòu)1、成立安全生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)小組2、任務(wù)劃分及其職責(zé)項目經(jīng)理及安全組長負(fù)責(zé)整個工程全面工作；安全副組長負(fù)責(zé)配合組長監(jiān)督安全生產(chǎn)工作；專職安全員負(fù)責(zé)現(xiàn)場的具體安全工作的檢查、監(jiān)督、整改工作。3、項目部共振碎石計劃（1）人員投入計劃機械手1名，施工人員5名，管理人員3人（現(xiàn)場負(fù)責(zé)一人，另二人負(fù)責(zé)安全和施工管理）。（2）機械投入計劃：共振碎石機1臺，灑水車1輛，壓路機3臺。（三）共振碎石化施工工藝1、一般規(guī)定在對水泥混凝土路面展開施工之前，應(yīng)首先進行試驗路段破碎并經(jīng)監(jiān)理人員認(rèn)可。試驗路段應(yīng)在工程項目范圍內(nèi)確定的位置，尺寸為車道全寬，長度為200～400米。并詳細(xì)記錄不同的破碎情況相對應(yīng)水泥路面破碎機械的數(shù)據(jù)調(diào)整，如錘頭高度、共振頻率和地面行駛速度等。試驗路段確定的施工數(shù)據(jù)將用于本工程。在施工過程中應(yīng)不斷檢查破碎作業(yè)情況，并根據(jù)需要對設(shè)備進行細(xì)微調(diào)整，以確保達到施工質(zhì)量要求。施工中，駕駛操作員應(yīng)隨時注意觀察機械工作情況、錘頭破碎效果，應(yīng)根據(jù)實際情況調(diào)整破碎參數(shù)，以達到最好的破碎效果。共振碎石化基本施工參數(shù)頻率（Hz）振幅（mm）激振力（kN）施工速度（km/h）碎石化效率（m2/h）42～4610～208～103.2～5.5200～3002、共振碎石化施工中注意事項（1）若外側(cè)車道邊緣、內(nèi)側(cè)車道靠中央分隔帶邊緣有路緣石或其他設(shè)施，共振碎石化機械施工時可能會受到阻礙，車道邊緣應(yīng)留有300mm左右的路面不破碎(其底部裂紋巳擴展到邊緣)。（2）碎石化施工順序一般由外側(cè)車道邊緣開始，如果相鄰車道沿縱縫進行了切割，也可由中間向兩邊的順序破碎。每一遍碎石化寬度約200mm，一條車道（3.5～3.75m）碎石化完需要18～20遍（一個來回定義為2遍）。相鄰兩遍碎石化區(qū)域會有約50mm的間隔或重疊區(qū)。（3）碎石化一個車道的過程中，實際破碎寬度應(yīng)超出一個車道寬度至少150mm。（4）碎石化施工不可避免地會產(chǎn)生一定的噪音，要注意碎石化施工期間應(yīng)派人進行實時觀察，發(fā)現(xiàn)建造物開裂現(xiàn)象應(yīng)立即停止施工，并向監(jiān)理單位、業(yè)主報告，調(diào)查分析其原因后采取措施保護建造物。（5）對于不符合《碎石化破碎水平安全距離》規(guī)定的路段的碎石化施工，可采取如下辦法：◆開挖0.4m（寬）×1.0m（深）左右的隔振溝進行隔振；◆調(diào)整施工參數(shù)，如減小激振力、增加行進速度；◆采用常規(guī)處治方法，如灌漿加固處治、采用風(fēng)鎬破碎。3、特殊路段處理（1）軟弱路段軟弱土、含水量過大的不良路段，應(yīng)采取減小激振力、增加行進速度、降低振幅、選用浮力輪胎或采取其它常規(guī)處治措施。（2）過量碎石化路段過量破碎可能使碎石化層出現(xiàn)嚴(yán)重“粉塵化”、使地基土出現(xiàn)“彈簧土”現(xiàn)象，此時應(yīng)該將該局部區(qū)域相關(guān)的“彈簧土”連同碎石化層材料一起挖除并換填粗粒料或瀝青碎石。（3）脫空路段若脫空區(qū)域較小，則碎石化機械應(yīng)降低振動能量（激振力）。若脫空區(qū)域過大，一般不采用碎石化技術(shù)，可進行常規(guī)灌漿處理。若碎石化后脫空對應(yīng)區(qū)域的碎石化粒徑過大，存在明顯大于其他路段的碎塊，則應(yīng)挖除脫空處對應(yīng)的碎石化層，用粗粒料或瀝青碎石回填并壓實。（4）局部下陷處若下陷深度小于10cm，可用瀝青碎石回填。若下陷深度大于10cm，宜將下陷區(qū)域的碎石化層挖除，10cm以下用低標(biāo)號水泥混凝土進行補強，強度要求不小于C10,10cm以上部分用瀝青碎石回填。（四）共振碎石化施工后的整備工藝1、一般規(guī)定（1）碎石化后應(yīng)對碎石化層進行清理，對剛度不足的局部區(qū)域進行處治，并注意對碎石化層進行保護。（2）應(yīng)充分重視碎石化層的碾壓工藝，制定合理的碾壓方案。2、碎石化層的清理（1）人工清除碎石化層上舊水泥混凝土面層接、裂縫之間的條狀填料；碎石化表層若有尺寸大于10cm的碎塊應(yīng)予以清除，并采用連續(xù)型級配碎石回填；豎向大約5cm的凹地，也應(yīng)采用連續(xù)型級配碎石回填。（2）如果碎石化層有鋼筋外露，外露部分需剪除至碎石化層頂面齊平，碎石化層中的鋼筋可保留在原處。3、碎石化層的保護（1）交通車輛的控制應(yīng)控制碎石化層上的交通，禁止通行與施工無關(guān)的車輛，禁止車輛隨意在碎石化層上剎車與啟動；同時也要減少施工車輛不必要的來回通行。（2）雨水的防治碎石化應(yīng)充分做好雨水的防治工作。若碎石后不能馬上進行碾壓攤鋪，遇上雨水天氣，則要注意施工前設(shè)置的路面邊緣排水系統(tǒng)能有效地工作，待疏干碎石化層、舊路基層中的水分后方可進行后續(xù)的瀝青面層攤鋪。4、碎石化層的碾壓（1）碾壓順序碎石化層碾壓按初壓、復(fù)壓、終壓三個階段進行，分別采用鋼輪振動壓路機、輪胎壓路機、鋼輪振動壓路機。直線和不設(shè)超高的平曲線段，由兩側(cè)路肩開始向路中心碾壓；設(shè)超高的平曲線段，由內(nèi)側(cè)路肩向外側(cè)路肩進行碾壓。（2）機械選型與配套自重10～25t鋼輪振動壓路機1～2臺；15～25t輪胎壓路機1臺；1～2t小型振動壓路機1臺；另可配置1臺4.5～8t灑水車。（3）碾壓方案組合推薦碎石化層的碾壓方案及碾壓參數(shù)見下表:一遍定義為將碎石化層全部碾壓完。碾壓順序壓路機型壓路機自重（t）碾壓遍數(shù)序號碾壓速度（km/h）振動頻率（Hz）振幅（mm）初壓雙鋼輪振動壓路機10～2012～3300.7～1.0復(fù)壓震動壓路機15～2523～4——3終壓雙鋼輪振動壓路機10～2043～6300.7～1.0（4）振動壓路機碾壓相鄰碾壓帶應(yīng)重疊寬度100～200mm，折回時應(yīng)停止振動；輪胎壓路機碾壓時相鄰碾壓帶應(yīng)重疊1/3～1/2的碾壓輪寬度。（5）對路面邊緣、加寬及港灣式停車帶等大型壓路機難于碾壓的部位，宜采用自重1～2t的小型振動壓路機或振動夯板作補充碾壓。（6）上面層必須灑水達最佳含水量約4-5%才能碾壓，一般采用平壓1次——振壓2-3次——平壓1-2次為宜。（五）破碎后混凝土路面的養(yǎng)護除了必須開放的橫穿交通外，破碎后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）。（六）交通管制由于破碎后的路面在沒有攤鋪完瀝青面層之前不允許開放交通，所以對交通管制的要求比較嚴(yán)格，建議在條件允許時一次性封閉施工路段。三、施工質(zhì)量控制及驗收標(biāo)準(zhǔn)采用舊水泥混凝土碎石化加鋪技術(shù)的質(zhì)量目標(biāo)是：消除舊水泥路面及路基結(jié)構(gòu)性病害，破碎并穩(wěn)固水泥混凝土板，使破碎層粒徑較小且級配良好，形成高強度的嵌鎖結(jié)構(gòu)，為瀝青加鋪層提供穩(wěn)固的施工平臺，有效減少或消除反射裂縫，同時不至于產(chǎn)生過量車轍，提高改建路面的使用壽命。（一）碎石化層破碎質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)1、粒徑。碎石化層破碎粒徑大部分在15.2cm以內(nèi)，破碎粒徑大于20.3cm的含量不超過2%，粒徑集中在2.5～7.6cm；破碎層粉塵含量（小于0.075mm）不大于7%。2、級配。碎石化層0～10cm以內(nèi)，級配控制在級配碎（礫）范圍以內(nèi)；0～15.2cm以內(nèi)，級配接近級配碎（礫）石。3、回彈模量。碎石化層模量（靜態(tài)）應(yīng)大于500MPa，但宜小于900MPa。模量的檢測，可以采用承載板法，通過在破碎前對舊路基層頂面第一次測試，然后在破碎后相鄰位置（同一測點周圍1m2的范圍）做第二次測試，兩次測算結(jié)果計算出碎石化層模量值（靜態(tài)），為了減小因舊水泥混凝土板厚度所帶來的計算誤差，可同時進行鉆芯取樣做厚度檢測；碎石板層模量，還可以通過FWD測試，反算出動態(tài)模量，再根據(jù)比例關(guān)系計算靜態(tài)模量。4、碾壓遍數(shù)。碎石化層碾壓不宜超過5遍，宜根據(jù)破碎程度控制在2～4遍內(nèi)。5、碎石化層碾壓后，不允許有鋼筋外露，不允許有瀝青接縫料、補塊等存在；攤鋪前不允許碎石化表面出現(xiàn)凹陷深度超過2cm。（二）排水系統(tǒng)質(zhì)量控制共振碎石化施工可能會對碎石化前設(shè)置的排水系統(tǒng)造成一定影響，如引起排水通道堵塞、截斷等，影響排水效率，妨礙排水效果，宜在碎石化之后加鋪之前的整個施工段內(nèi)開挖1m×1m的檢查坑不少于3個。查看碎石化層是否處于干燥狀態(tài)，若潮濕，則應(yīng)仔細(xì)檢查路面邊緣排水系統(tǒng)并及時疏通、恢復(fù)或整改。檢查坑可用挖出料回填，也可采用碎石或瀝青碎石料回填。（三）瀝青加鋪層質(zhì)量控制與驗收標(biāo)準(zhǔn)1、路面厚度和壓實度質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)。同常規(guī)瀝青路面驗收標(biāo)準(zhǔn)，具體參見《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》及《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》。2、路表彎沉驗收標(biāo)準(zhǔn)。具體參見《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》、《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》及《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》，注意碎石化路面設(shè)計彎沉應(yīng)按照柔性基層結(jié)構(gòu)類型系數(shù)Ab=1.6取值（半剛性基層類型系數(shù)為1.0）；實測路表彎沉值時應(yīng)考慮最不利季節(jié)，考慮柔性基層路表彎沉值隨通車運行時間增長而變好；在國內(nèi)采用柔性基層結(jié)構(gòu)的瀝青路面還處于發(fā)展階段應(yīng)酌情處理。3、加強交通組織安排，注意作業(yè)流程，注意成品的保護。4、其它未盡事宜參見相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程。四、安全施工注意事項1、操作設(shè)備，及時保養(yǎng)檢修，以確保能按計劃正常施工；2、操作設(shè)備施工時，要確保施工區(qū)域內(nèi)無閑雜人員；3、設(shè)備在調(diào)頭和后退時，有專門的工作人員指揮交通；4、在工作區(qū)域內(nèi)不得放置多余的施工材料和安全設(shè)施設(shè)備等；5、在施工中，確保不損壞其他設(shè)施，如供電設(shè)施排水設(shè)施；6、施工人員在工作區(qū)必須佩帶安全帽，安全背心等，并且定期進行施工教育；五、應(yīng)急預(yù)案（一）指導(dǎo)思想為認(rèn)真貫徹執(zhí)行黨和國家的勞動保護工作