共振碎石化有哪些正向經(jīng)濟(jì)效益

作者：瀏覽量：1510 發(fā)布時(shí)間：2019-08-12

　　共振碎石化的破碎機(jī)理

　　共振碎石化技術(shù)的原理在于通過(guò)使共振設(shè)備產(chǎn)生的振動(dòng)頻率與舊水泥混凝土板自身的固有頻率相同而產(chǎn)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(shù)能最徹底地解決路面反射裂縫問(wèn)題，與其他工法相比，其特點(diǎn)在于施工簡(jiǎn)單、工期短、噪聲小、綠色環(huán)保。

　　水泥混凝土面板的自由振動(dòng)頻率

　　水泥混凝土面板的自由振動(dòng)頻率可按薄板振動(dòng)方程求解，邊界條件與面板的破裂狀況有關(guān)。當(dāng)面板又有橫向裂縫又有縱向裂縫時(shí)，可視為四邊簡(jiǎn)支。

　　四邊簡(jiǎn)支時(shí)，面板的自由振動(dòng)頻率

　　式中：a、b分別為面板的長(zhǎng)度和寬度；m、n為振動(dòng)頻率的階數(shù)；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(shù)比較

　　YL路改造工程確定路面改造方法為“白改黑”，并結(jié)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(wěn)層，再鋪AC；共振碎石后加鋪AC。

　?。?）直接加鋪AC的方案經(jīng)過(guò)省內(nèi)外多條公路的實(shí)踐，已經(jīng)證明效果較差。因?yàn)樵嗷炷涟迨莿傂越Y(jié)構(gòu)，極易產(chǎn)生脆性破壞，造成瀝青柔性結(jié)構(gòu)層的反射裂縫。不管采取何種材料和路面結(jié)構(gòu)，該方案都不能根治反射裂縫，最多延緩裂縫的產(chǎn)生，為后期維護(hù)和大修帶極大的麻煩。

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

　　（3）共振碎石后加鋪AC的方案是通過(guò)共振碎石技術(shù)將原路面有規(guī)律地?fù)羲椋捎诠舱窈蟮乃喟迨巧舷路謱咏Y(jié)構(gòu)，上部碎石能有效隔絕反射裂縫，下部大料嵌鎖，保證了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。這種方案既理想又經(jīng)濟(jì)，但共振碎石后的結(jié)構(gòu)是介于半剛性基層和柔性基層中間的一種結(jié)構(gòu)，所以要設(shè)計(jì)好瀝青面層，使其既不產(chǎn)生反射裂縫，也不發(fā)生疲勞破壞。

　　綜合考慮YL路的老路狀況、投資規(guī)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(yōu)化了路面結(jié)構(gòu)，變剛性面層為半柔半剛的基層，根治了“白改黑”結(jié)構(gòu)產(chǎn)生反射裂縫的難題，解決了舊路面改造的質(zhì)量問(wèn)題；又能夠作為路面基層直接使用，并與瀝青面層攤鋪同時(shí)流水作業(yè)，大大縮短了工期，減少了通行費(fèi)損失。另一方面，該方案節(jié)約了大量基層水穩(wěn)材料，大幅度降低了工程造價(jià)，解決了水泥混凝土碎塊垃圾的處理，完全符合業(yè)主“保證質(zhì)量、節(jié)省費(fèi)用”的要求。

　　成本比較

　　2間接費(fèi)用

　?。?）拌和設(shè)備及拌和場(chǎng)建設(shè)。多錘頭破碎后鋪水穩(wěn)層和AC的方案需2套水泥穩(wěn)定碎石和瀝青混凝土拌和、攤鋪施工設(shè)備，同時(shí)需要2處拌和場(chǎng)，拌和場(chǎng)建設(shè)費(fèi)用按500萬(wàn)元計(jì)；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(shè)備，按此計(jì)算YL路改造可節(jié)約近500萬(wàn)元。

　?。?）施工工藝與施工組織。多錘頭破碎后鋪水穩(wěn)層和AC的方案使用2種材料、2套設(shè)備，施工工序多、工藝復(fù)雜，對(duì)技術(shù)人員要求高；需要開辟多個(gè)施工工作面，對(duì)施工組織、材料供應(yīng)、交通管理造成較大的困難，容易出現(xiàn)窩工，影響工期。

　?。?）工期。多錘頭破碎后鋪水穩(wěn)層和AC的方案由于鋪筑水泥混凝土或水穩(wěn)層需要7 d以上的養(yǎng)生周期，無(wú)法流水作業(yè)，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(gè)月，時(shí)間緊張。

　　直接加鋪方案由于在加鋪前需要對(duì)舊水泥板進(jìn)行壓漿、換板、裂縫處治等，并鋪設(shè)土工合成材料防裂層或應(yīng)力吸收層，相應(yīng)的準(zhǔn)備周期依然很長(zhǎng)，但總工期可節(jié)省1個(gè)月。

　　共振加鋪方案中共振碎石和瀝青加鋪可同時(shí)流水作業(yè)，施工進(jìn)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(jié)約2個(gè)月左右。

　　3.社會(huì)效益

　　對(duì)已投入使用的公路，如果采用半幅雙向通行方式進(jìn)行施工，將對(duì)人們的出行和運(yùn)輸造成極大影響：輕則車輛大量擁堵，產(chǎn)生環(huán)境污染，出行成本提高，時(shí)間浪費(fèi)嚴(yán)重；重則不斷引發(fā)交通事故，給人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大的隱患。

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

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