共振碎石化有哪些正向經濟效益

作者：瀏覽量：1429 發布時間：2019-08-12

　　共振碎石化的破碎機理

　　共振碎石化技術的原理在于通過使共振設備產生的振動頻率與舊水泥混凝土板自身的固有頻率相同而產生共振，將舊混凝土板破碎成小的顆粒，然后加鋪瀝青混凝土。目前該技術能最徹底地解決路面反射裂縫問題，與其他工法相比，其特點在于施工簡單、工期短、噪聲小、綠色環保。

　　水泥混凝土面板的自由振動頻率

　　水泥混凝土面板的自由振動頻率可按薄板振動方程求解，邊界條件與面板的破裂狀況有關。當面板又有橫向裂縫又有縱向裂縫時，可視為四邊簡支。

　　四邊簡支時，面板的自由振動頻率

　　式中：a、b分別為面板的長度和寬度；m、n為振動頻率的階數；D為面板抗彎剛度；ρ、h分別為面板的密度和厚度。

　　則面板抗彎剛度

　　式中：E、μ分別為面板的回彈模量和泊松比。

　　1.技術比較

　　YL路改造工程確定路面改造方法為“白改黑”，并結合典型工程采用的工藝，提出了3種方案：直接加鋪AC（瀝青混凝土）；多錘頭破碎后鋪水穩層，再鋪AC；共振碎石后加鋪AC。

　　（1）直接加鋪AC的方案經過省內外多條公路的實踐，已經證明效果較差。因為原水泥混凝土板是剛性結構，極易產生脆性破壞，造成瀝青柔性結構層的反射裂縫。不管采取何種材料和路面結構，該方案都不能根治反射裂縫，最多延緩裂縫的產生，為后期維護和大修帶極大的麻煩。

　　（2）多錘頭破碎后鋪水穩層和AC的方案是將800 kg的重錘提升到12～15cm的高度，利用強擊振力將水泥混凝土板破碎成不規則的大塊。其工程質量的控制極難掌握，仍然有可能產生反射裂縫；同時，多錘頭破碎會擊碎原路面基層，破壞原有路面結構的穩定性，容易產生新的病害。

　　（3）共振碎石后加鋪AC的方案是通過共振碎石技術將原路面有規律地擊碎，由于共振后的水泥板是上下分層結構，上部碎石能有效隔絕反射裂縫，下部大料嵌鎖，保證了結構強度。這種方案既理想又經濟，但共振碎石后的結構是介于半剛性基層和柔性基層中間的一種結構，所以要設計好瀝青面層，使其既不產生反射裂縫，也不發生疲勞破壞。

共振碎石化有哪些正向經濟效益

　　綜合考慮YL路的老路狀況、投資規模、交通組織、施工周期等方面，推薦采取第3種方案即共振碎石化方案。共振碎石工藝不僅優化了路面結構，變剛性面層為半柔半剛的基層，根治了“白改黑”結構產生反射裂縫的難題，解決了舊路面改造的質量問題；又能夠作為路面基層直接使用，并與瀝青面層攤鋪同時流水作業，大大縮短了工期，減少了通行費損失。另一方面，該方案節約了大量基層水穩材料，大幅度降低了工程造價，解決了水泥混凝土碎塊垃圾的處理，完全符合業主“保證質量、節省費用”的要求。

　　成本比較

　　2間接費用

　　（1）拌和設備及拌和場建設。多錘頭破碎后鋪水穩層和AC的方案需2套水泥穩定碎石和瀝青混凝土拌和、攤鋪施工設備，同時需要2處拌和場，拌和場建設費用按500萬元計；而共振碎石后加鋪瀝青和直接加鋪瀝青面層方案，只需1套瀝青混合料的拌和與攤鋪設備，按此計算YL路改造可節約近500萬元。

　　（2）施工工藝與施工組織。多錘頭破碎后鋪水穩層和AC的方案使用2種材料、2套設備，施工工序多、工藝復雜，對技術人員要求高；需要開辟多個施工工作面，對施工組織、材料供應、交通管理造成較大的困難，容易出現窩工，影響工期。

　　（3）工期。多錘頭破碎后鋪水穩層和AC的方案由于鋪筑水泥混凝土或水穩層需要7 d以上的養生周期，無法流水作業，下道工序只能按部就班地等上道工序完工才能開始施工，施工速度慢，且目前YL公路改造安排工期6個月，時間緊張。

　　直接加鋪方案由于在加鋪前需要對舊水泥板進行壓漿、換板、裂縫處治等，并鋪設土工合成材料防裂層或應力吸收層，相應的準備周期依然很長，但總工期可節省1個月。

　　共振加鋪方案中共振碎石和瀝青加鋪可同時流水作業，施工進度快，正常情況下共振碎石和瀝青面層施工一天可完成半幅施工500 m以上，總工期可以節約2個月左右。

　　3.社會效益

　　對已投入使用的公路，如果采用半幅雙向通行方式進行施工，將對人們的出行和運輸造成極大影響：輕則車輛大量擁堵，產生環境污染，出行成本提高，時間浪費嚴重；重則不斷引發交通事故，給人民群眾的生命財產安全帶來極大的隱患。

　　采用水泥路面共振碎石技術施工，只要能將來往車輛速度控制在40 km·h－1內，就不會沖擊共振碎石下部的嵌鎖層，從而保證碎石基層的強度；同時在通行車輛的膠輪碾壓下，碎石上部細粒層形成板結體，提升了回彈模量，更有利于上基層的穩定。所以，可以開放交通進行共振施工；同時，碎石層壓實后即可直接加鋪瀝青面層，大大縮短了施工周期。

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