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混凝土切割破碎

水泥混凝土路面具有强度高,稳定性、耐久性好等特点,我国国省道干线广泛采用水泥混凝土路面。据统计截至2005年底,我国已经建成水泥混凝土路面306622km,占到高级路面(水泥混凝土路面和沥青混凝土路面)总里程的58%。迄今,中国已成为当今世界拥有水泥混凝土路面里程最多的国家之一,而且随着“十三纵十五横”的国家重点公路建设,及国家启动的“通畅工程”和“通达工程”,近几年我国水泥混凝土路面公路仍将会以每年数万公里的速度向前延伸。

图1.1传统的水泥路面破碎修复方法

图1.1传统的水泥路面破碎修复方法

公路基本建设一般会经历3个阶段:新建阶段、新建与养护并重阶段、养护与改建阶段。从我国公路发展及路网分布的状况分析来看,我国部分省份地区已进入到了新建与养护并重阶段,对于较发达的地区,则已进入以养护、改建为重点的阶段。另外近年来,由于交通量的大幅度增长和超重轴载的破坏作用,暴露了以往水泥混凝土路面设计施工中的一些薄弱环节,许多地区的水泥混凝土路面破损严重,都需要进行养护、维修和改建。对旧水泥混凝土路面进行养护维修与改建,提高路面服务质量,目前已逐渐成为各地公路交通养护部门的一项重要工作。依据路面状况,水泥混凝土路面养护可分为日常养护、局部修复、路面功能恢复改善性加铺和路面改建加铺、加宽等多种类别。在路面加铺改造中,对于水泥混凝土路面非结构性病害,最常用的方法之一就是沥青罩面;对于土基、基层等结构性病害,传统的方法是把旧混凝土板打碎,挖掉(如图1.1、图1.2),处理基层、土基后再加铺。也有采用落锤式破碎机将路面破碎作垫层的方法。

图1.2路面开凿机32]

图1.2路面开凿机32]

1-拖拉机;2-工作臂;3-支腿;4-工作头

但对于沥青罩面,如不事先对水泥混凝土路面进行处理,混凝土板的裂缝、缩缝、纵缝等就会很快反射出现在沥青混凝土铺面层上,如何防治反射裂缝始终是困扰公路养护部门的一个难题。传统的打碎、挖除等方法,往往也存在费工费时、妨碍交通、施工效率低、旧路基病害难以根治、施工速度和效果难以适应大面积工程要求、扔弃的破碎旧水泥板会对环境造成污染等问题。

因此,寻求新的修复方法,减少反射裂缝,更快更好地破碎大面积水泥混凝土面板,根治路基病害,尽量减少扔弃破碎旧水泥板对环境的污染,提高路面改建质量,已成为我国目前大面积旧水泥混凝土路面改建工作中需要重点研究的一个问题。

近年来,采用冲击压路机进行旧水泥混凝土路面冲击碾压破碎的改建技术,以其各方面良好的实用性和明显的经济效益引起了我国公路养护部门的关注。

冲击碾压施工采用的冲击压路机是一种具有高冲击能量的压实机械。它一改传统的拖式光轮压路机的圆形钢轮为三角形或正方形,当机器行走时,冲击压路机以1.5~2.2次/s的低频率连续周期性的高振幅撞击力直接冲击破碎混凝土板面(如图1.3)。冲击路面产生的强烈冲击波还可以向板下基层和土基传播,对旧路基进行补充压实。

图1.3冲击碾压技术原理图

图1.3冲击碾压技术原理图

通过这样的冲击碾压破碎施工,不仅能有效发挥旧板的残余承载能力,使混凝土碎块形成块状料嵌锁型基层结构,形成高强度的路面底基层,大大减少和缓解原路面板反射裂缝,而且还能消除旧路基的病害,最终为后续路面加铺层提供一个均匀稳定的支承体系。不仅改建修复质量高,而且在修复大面积破损旧水泥混凝土路面时,此项技术还有以下优点:

(1)修复质量高;(2)施工速度快;

(3)工程成本低、影响交通时间短;

(4)环境污染少;

(5)多种用途,既可进行冲击碾压破碎,也可打裂压稳(如图1.4、图1.5);

(6)经济效益明显等。

因此,2000年此项新技术在我国水泥路面改建工程中一经出现,短短几年时间,即在我国各地广泛应用。目前在福建、广东、山东、安徽、浙江、江苏、黑龙江等国内众多省份均有采用冲击碾压技术进行旧水泥混凝土路面改建的工程,以广州加络公司Impactor2000冲击压路机截至2005的工程应用为例[38],就可见一斑。

1.破碎压实工程记录

(1)省道郊三线福建省三明市段。

图1.4福建三明24公分厚水泥混凝土路面破碎工程

图1.4福建三明24公分厚水泥混凝土路面破碎工程

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图1.5美国加州99号高速公路罩面前的打裂压稳[38]

(2)205国道福建省三明市段。

(3)319国道福建省龙岩市郊阳段、长汀段。

(4)205国道福建省龙岩市连城段。

(5)205国道、316国道福建省南平市段。

(6)广东省省道118线增城段和花都段。

(7)福建省莆田市区路段。

(8)207国道湖北省枣襄段。

(9)319国道福建省漳州段。

(10)福建省永定适三线公路改建工程。

(11)323国道广东省韶关段。

(12)广东省三水市大南路。

(13)广东省银英公路英德段。

(14)广东省银英公路清远段。

(15)106国道曲江县茨菇塘至南华寺改建工程。

(16)广东省省道342线乌迁镇段。

2.打发裂工程记录

(1)102国道河北省廊坊三河市段。

(2)广州市北环高速公路。

(3)107国道清远龙狮公路。

3.压实(补压)工程记录(1)107国道广东省清远市段。

(2)广州市西环高速公路沙贝段。

(3)广州北二环高速公路。

(4)京珠高速公路湖北段全线。

(5)黑龙江省哈双高速公路。

(6)广西全州至黄沙河高速公路。

(7)G323线南雄市头塘铺至古市段改建工程。

(8)106国道曲江县茨菇塘至南华寺改建工程。

但如同冲击碾压技术在其他领域的应用一样,作为一项新兴技术,冲击碾压破碎技术在我国旧水泥混凝土路面改建中的应用和研究目前还尚处于起步发展阶段,相关试验和理论研究落后于实践。冲击碾压改建旧水泥混凝土路面技术的施工质量控制标准、施工工艺、路面结构加铺设计方法等很多方面目前还主要拘泥于施工经验,效果和合理性有待验证,各种不同工况条件下的力学机理研究也不深入。特别应提出的是,由于冲压施工过程中产生的巨大冲击波,会对沿线设施产生影响甚至破坏作用,如何界定其施工影响范围和程度,避免不利影响,目前还不明确,这直接影响了该项技术安全、顺利、有效地使用。

因此,为正确引导和完善冲击碾压旧水泥混凝土路面技术,保证和提高水泥路面公路改造工程的质量和经济性,对此项新技术进行深入系统地试验和理论研究具有重要的现实意义,同时作为一个工程动力学问题,对其进行深入的理论研究也具有非常重要的理论价值。



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