CN107905082A - 适用于不良支撑下旧水泥混凝土面板的破碎利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于不良支撑下旧水泥混凝土面板的破碎利用方法，主要特征在于先对旧水泥混凝土面板进行注浆处理，再用镐头机对行车道及硬路肩边缘1m范围的旧水泥混凝土板进行预破裂，再采用高频率、低振幅的方式对旧水泥混凝土面板进行共振破碎，再用重型双钢轮压路机碾压，碾压完成后先洒布乳化沥青和重交热沥青封层；最后加铺细型密级配沥青混凝土调平层；对不满足单点弯沉值和代表弯沉值控制值的区域，挖除换填成强度较高的材料或进行注浆处理；该方法不仅可以解决旧水泥混凝土面板在不良支撑下破碎难度大的问题，而且对旧水泥混凝土路面结构的整体强度和稳定性影响较小，具有良好的社会与经济效益。

Description

适用于不良支撑下旧水泥混凝土面板的破碎利用方法

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，涉及适用于不良支撑下旧水泥混凝土 面板的破碎利用方法。

背景技术

上世纪90年代前后我国在高速公路中修筑了大量的水泥混凝土路面， 此后，由于我国的水泥产量丰富，在地方公路及城市道路中水泥混凝土路 面的修筑比例也较高。但水泥混凝土路面因热胀冷缩等问题，需设置纵横 向接缝，而接缝处一般易受到水的入渗和冲刷，在水的冲刷和行车作用下， 水泥混凝土路面的板角和接缝处易产生唧泥、错台、脱空、断板等早期病 害。在城市道路中，因近年来热岛效应等因素引发的短时特大暴雨等极端气候事件频发，且城市道路的排水不够通畅，短时特大暴雨导致城市道路 内涝严重，路面结构受到严重冲刷，不仅导致水泥混凝土路面的面板出现 脱空和断板现象，面板下的基层甚至是土基，也因为水的冲刷整体强度和 稳定性受到了严重破坏，形成了不良支撑，严重影响水泥混凝土路面的使 用品质和寿命，在一些地方公路及高等级公路中类似问题也较为突出。水 泥混凝土路面出现这些问题后，往往需要进行大的维修改造，目前常用的 方法之一是旧混凝土面板破碎利用，然后加铺沥青面层，尤其是城市道路 中，目前多用这种方法进行处理。但由于旧水泥混凝土路面的基层和土基 在冲刷后稳定性和强度受到了严重破坏，对旧混凝土面板形成了不良支撑， 使旧混凝土面板的破碎难度加大，甚至会在破碎过程中为了使面板能够破 碎，而用过大的破碎力，使旧水泥混凝土路面在破碎过程中结构强度和整 体稳定性受到进一步的破坏，极大影响加铺改造结构的耐久性。所以，有 必要研发一种适用于不良支撑下旧水泥混凝土面板的破碎利用方法，该方 法不仅可以解决旧水泥混凝土面板在不良支撑下破碎难度大的问题，而且 在破碎过程中对旧水泥混凝土路面结构的整体强度和稳定性影响较小，可 以有效保障旧水泥混凝土面板破碎利用后加铺结构的稳定性和耐久性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是研发适用于不良支撑下旧水泥混凝土面 板的破碎利用方法，这种方法不仅可以解决旧水泥混凝土面板在不良支撑 下破碎难度大的问题，而且在破碎过程中对旧水泥混凝土路面结构的整体 强度和稳定性影响较小，可以有效保障旧水泥混凝土面板破碎利用后加铺 结构的稳定性和耐久性，具有良好的社会与经济效益。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

适用于不良支撑下旧水泥混凝土面板的破碎利用方法，其特征在于先 对旧水泥混凝土面板进行注浆处理，再用镐头机对行车道旧水泥混凝土板 及硬路肩边缘1m范围的旧水泥混凝土板进行预破裂，再采用高频率、低振 幅的方式对旧水泥混凝土面板进行共振破碎，破碎过程中采用自动喷淋降 尘系统控制粉尘扩散；对不满足粒径要求的水泥混凝土块需拖运至破碎站 进行二次破碎，破碎后作为换填成料、台肩填筑料就近利用；破碎完成后 洒少量水，再用重型双钢轮压路机碾压2～3遍，碾压完成后先洒布乳化沥 青，再进行重交沥青封层施工；最后加铺厚度为2.5cm的细型密级配沥青 混凝土调平层；旧水泥混凝土面板的破碎质量通过弯沉测定用单点弯沉值 和代表弯沉值进行控制，对不满足单点弯沉值和代表弯沉值控制值的区域， 挖除换填成强度较高的材料或进行注浆处理；

所述对旧水泥混凝土面板进行注浆处理是利用高压力将浆体材料压入 旧水泥混凝土面板下和基层及土基的空隙中，填充空隙，达到稳固面板利 于破碎的目的，所述浆体材料由水泥、粉煤灰、砂、膨胀剂按一定比例组 成，注浆过程中钻80cm左右深的孔，每块面板布孔为5个，以每块板梅花 状布孔，孔外径为50mm，距板缝80cm～100cm，先灌注面板边缘的孔， 再灌注面板中间的孔；

所述洒布乳化沥青，总洒布量为2.8kg/m²～3.2kg/m²，分两次洒布，第 一次洒布量为1.8kg/m²～2.2kg/m²，在洒布乳化沥青的同时洒布碎石，碎石 的洒布量为洒布面积的40％～60％，粒径范围为4.95mm～9.5mm；所述重交 沥青针入度为60～80，洒布量为1.4kg/m²～1.6kg/m²；

所述细型密级配沥青混凝土调平层的集料最大粒径为9.5mm，空隙率 不超过1.1％，沥青用量为7％～8％，沥青针入度40～60；

所述弯沉测定分两次进行，第一次在旧水泥混凝土面板破碎和碾压施 工完成后进行，第二次在沥青混凝土调平层施工完成后进行。

本发明的有益效果如下：

本发明先用镐头机对行车道旧水泥混凝土板及硬路肩边缘1m范围的 旧水泥混凝土板进行预破裂，主要是工程实践中发现：共振碎石化机一般 对硬路肩边缘1m范围内的旧水泥混凝土板很难破碎，在地基支撑不太理想 的情况下，共振碎石化机在行车道上进行施工时，破碎也较为困难，一般 仅旧水泥混凝土面板表面3cm～5cm深度范围内可破碎为石屑状，下层旧水 泥混凝土面板无法破裂；先用镐头机进行预破裂，再对旧水泥混凝土面板 进行共振破碎，避免了本领域工程实践中通常为了破碎不良支撑下的旧水 泥混凝土面板采用较大且持续时间较长的共振破碎力，而对支撑结构稳定 性和承载力破坏较大；本发明不仅可效解决旧水泥混凝土面板在不良支撑 下破碎难度大的问题，而且取得了对旧水泥混凝土面板下的支撑结构产生 较小不利影响、节约工程投资、施工进度快等意料之外的效果。

本发明采用高频率、低振幅的方式对旧水泥混凝土面板进行共振破碎， 振动波衰减很快，发生共振的瞬间锤头向前运动，垂直向下的冲击力较小， 传递范围很小，旧水泥混凝土面板下部的材料不会与之共振，避免了对基 层和路基的冲击及对其稳定性和承载能力的影响；本领域工程实践中，为 破碎不良支撑下的旧水泥混凝土面板，通常采用高频低幅的方式以达到破 碎目的，但因振动力较大，会破坏旧水泥混凝土面板下的支撑结构，造成 结构的强度损失，而且还会通过路基波及到施工周围的建筑，一般20m之 内不应有振动敏感型建筑物，且振动噪音很大，对环境影响明显；本发明 不仅达到了破碎目的，而且取得了对旧水泥混凝土面板下的支撑结构破坏 小、路基下管线设施影响小、振动噪音小等意料之外的有益效果。

本发明的破碎方式另一意想不到的有益效果是：板块破碎较均匀，粒 径上部小、下部大，上部粒径小更有利于稳定密实，可更好地延缓反射裂 缝的出现和实现路面渗水的横向排除，防止雨水渗入下部结构，下部较大 粒径的板块相互紧密嵌锁，有利于充分发挥旧水泥混凝土板的承载能力； 此外，现行行业规范中基层骨架密实型级配碎石的模量取值最高一般只有500MPa，采用本发明的破碎方式，破碎后并经过钢轮压路机碾压破碎板的 回弹模量可达到600MPa以上，回弹模量大对路面结构的承载能力是有利的， 由此可见本发明的破碎方式有利于增大回弹模量，进而对路面结构的稳定 性和承载能力产生有益影响。

本发明在破碎和碾压完成后洒布改性乳化沥青和热重交沥青，主要考 虑旧混凝土板共振破碎后裂隙较多，加铺沥青面层开裂后水的渗入将直接 影响路面结构的稳定性，洒布乳化沥青和重交沥青可有效防止水的入渗； 分两次洒布主要是考虑旧水泥混凝土面板破碎后表面粉尘较多，如采用本 领域常用的一次洒布方式，乳化沥青易受粉尘影响无法入渗到破碎板表面 的孔隙内，起不到防水作用；分两次进行洒布不仅可以有效解决这一问题， 而且通过实体工程的施工效果来看(主要通过转芯取样，看芯样的结合效果)， 分两次洒布后促进了重交沥青封层的效果提升，从而提升了破碎板与沥青 混凝土调平层的层间结合效果，层间结合效果的提升对沥青加铺结构的整 体受力十分有利，可提高沥青加铺结构的耐久性和使用寿命，而这一有益 效果，正是发明人结合工程实践经过反复尝试取得的，在确定本发明的技 术方案之前，发明人根本无法预知会取得这样的效果。

本发明采用加铺厚度为2.5cm的细型密级配沥青混凝土调平层的技术 方案，主要是考虑旧水泥混凝土面板在破碎后平整度受到很大的影响，需 通过沥青混凝土调平层进行调平处理，但在实施过程中，本发明通过调整 沥青混凝土级配和沥青用量及针入度，采用细型密级配沥青混凝土，并与 传统方法相比加大沥青用量、降低沥青针入度，使调平层具有封水效果好、 抗裂性能高、抗车辙性能相对较好的特点，起到了应力吸收封层的作用；且针对旧水泥混凝土面板破碎后承载能力不高，与传统应力吸收封层不同， 本发明采用了针入度相对较低的沥青，以提升承载能力和抗车辙性能；在 实现调平旧水泥混凝土破碎面板的过程中，本发明设置的调平层还起到了 应力吸收封层这一意料之外的有益效果，并有针对性的提高了应力吸收封 层的承载能力和抗车辙性能，这些有益效果是发明人结合工程实践经过反 复尝试取得的，在确定本发明的技术方案之前，发明人根本无法预知会取得这样的效果。

本发明通过弯沉测定用单点弯沉值和代表弯沉值对旧水泥混凝土面板 的破碎质量进行控制，且弯沉测定分两次进行，第一次在旧水泥混凝土面 板破碎和碾压施工完成后进行，第二次在沥青混凝土调平层施工完成后进 行；这一技术方案与本领域常采用在旧水泥混凝土面板破碎和碾压完成后 进行一次弯沉测定不同，主要是结合工程实践中的经验教训，针对旧水泥 混凝土面板在不良支撑下破碎后弯沉测定结果的离散性较大，不满足单点 弯沉值和代表弯沉值控制值要求的比例相对较大，需采用挖除换填成强度 较高的材料或注浆处理的比例也相对较大，且换填成强度较高的材料或注 浆处理后强度形成均需一定的时间和过程，如处理后就直接测定弯沉来评 价，则不够科学和客观；本发明在沥青混凝土调平层施工完成后进行第二 次弯沉测定，不仅可以科学评价换填或注浆处理的实际效果，而且还起到 了测定调平层顶面当量回弹模量值、确定调平层顶面刚度是否均匀的作用， 为调平层顶面加铺结构的厚度设计和整体稳定性提供了科学保障，避免加 铺结构早期因不均匀支撑出现沉陷和开裂等病害。

本发明施工进度快、对基层和路基的冲击小、对路基下管线设施影响 小、振动噪音小，在破碎过程中采用自动喷淋降尘系统控制粉尘扩散，且 对不满足粒径要求的混凝土块再通过破碎站进行二次再生破碎，就近返铺 作为换填成料、台肩填筑料，破碎利用率达到98％以上，所以本发明的旧 水泥混凝土面板破碎利用方法，既可效解决旧水泥混凝土面板在不良支撑 下破碎难度大的问题，又能有效控制施工质量、提高施工进度，同时有利 于环境保护、节约资源，符合“两型”社会的建设和发展要求，也可为绿 色交通和平安交通建设提供坚实支撑。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，以下将结合具体实施例对本发明作进一步详 细说明，所描述的实施例仅用以说明本发明的技术方案，并不用以限制本 发明。

本发明的适用于不良支撑下旧水泥混凝土面板的破碎利用方法，先对 旧水泥混凝土面板进行注浆处理，注浆过程中先在每块面板钻80cm左右深 的孔5个，以梅花状布孔，孔外径为50mm，距板缝80cm～100cm，利用 高压力将由水泥、粉煤灰、砂、膨胀剂按一定比例组成的浆体材料压入旧 水泥混凝土面板下和基层及土基的空隙中，先灌注面板边缘的孔，再灌注 面板中间的孔，灌注过程中以浆体材料从其他孔中流出而结束一个孔的注 浆施工，并用木塞塞住该孔，再进行下一个孔的注浆施工。

注浆处理完成后，用镐头机对行车道旧水泥混凝土板及硬路肩边缘1m 范围的旧水泥混凝土板进行预破裂，再采用高频率、低振幅的方式对旧水 泥混凝土面板进行共振破碎，破碎过程中采用自动喷淋降尘系统控制粉尘 扩散；对不满足粒径要求的水泥混凝土块需拖运至破碎站进行二次破碎， 破碎后作为换填成料、台肩填筑料就近利用；破碎完成后洒少量水，再用 TD-130重型双钢轮压路机碾压3遍，碾压完成后先洒布乳化沥青，洒布乳化沥青，总洒布量为3.0kg/m²，分两次洒布，第一次洒布量为2.0kg/m²， 在洒布乳化沥青的同时洒布碎石，碎石的洒布量为洒布面积的50％，粒径 范围为4.95mm～9.5mm，再进行重交沥青封层施工，重交沥青针入度为70， 洒布量为1.5kg/m²；最后加铺厚度为2.5cm的细型密级配沥青混凝土调平 层，细型密级配沥青混凝土调平层的材料组成为：通过9.5mm筛孔的集料 质量百分比为100％，通过4.75mm筛孔的集料质量百分比为82％，通过 2.36mm筛孔的集料质量百分比为71％，通过1.18mm筛孔的集料质量百分 比为45％，通过0.6mm筛孔的集料质量百分比为33％，通过0.3mm筛孔的 集料质量百分比为20％，通过0.15mm筛孔的集料质量百分比为13％，通过 0.075mm筛孔的集料质量百分比为6％；空隙率为1.0％，沥青用量为7.8％， 沥青为重交沥青，针入度为50。

旧水泥混凝土面板的破碎质量通过弯沉测定用单点弯沉值和代表弯沉 值进行控制，弯沉测定分两次进行，第一次在旧水泥混凝土面板破碎和碾 压施工完成后进行，第二次在沥青混凝土调平层施工完成后进行；对不满 足单点弯沉值和代表弯沉值控制值的区域，挖除换填成强度较高的材料或 进行注浆处理。

Claims (2)

1.适用于不良支撑下旧水泥混凝土面板的破碎利用方法，其特征在于先对旧水泥混凝土面板进行注浆处理，再用镐头机对行车道旧水泥混凝土板及硬路肩边缘1m范围的旧水泥混凝土板进行预破裂，再采用高频率、低振幅的方式对旧水泥混凝土面板进行共振破碎；对不满足粒径要求的水泥混凝土块需拖运至破碎站进行二次破碎，破碎后作为换填成料、台肩填筑料就近利用；破碎完成后洒少量水，再用重型双钢轮压路机碾压2～3遍，碾压完成后先洒布乳化沥青，再进行重交沥青封层施工；最后加铺厚度为2.5cm的细型密级配沥青混凝土调平层；旧水泥混凝土面板的破碎质量通过弯沉测定用单点弯沉值和代表弯沉值进行控制，对不满足单点弯沉值和代表弯沉值控制值的区域，挖除换填成强度较高的材料或进行注浆处理；

所述弯沉测定分两次进行，第一次在旧水泥混凝土面板破碎和碾压施工完成后进行，第二次在沥青混凝土调平层施工完成后进行；

所述洒布乳化沥青，总洒布量为2.8kg/m²～3.2kg/m²，分两次洒布，第一次洒布量为1.8kg/m²～2.2kg/m²，在洒布乳化沥青的同时洒布碎石。

2.权利要求1所述的细型密级配沥青混凝土调平层的集料最大粒径为9.5mm，空隙率不超过1.1％，沥青用量为7％～8％，沥青针入度40～60。