旧水泥混凝土路面原地利用的破碎处治技术主要包括原地打(断)裂压稳、破(打)碎压稳(碎石化) 。1.1原地打(断)裂压稳打(断)裂压稳是目前水泥混凝土路面重建中普遍采用的一种比较简单的处理方式 。打(断)裂压稳时,在旧水泥混凝土路面上施加高能量低频冲击外力,使旧水泥混凝土路面板开裂而丧失板体性后,再用压实机械进行碾压,从而形成稳定均匀的结构层 。
目前,对水泥路面进行局部打裂压稳的施工设备有各类夯锤、液压镐及路面多功能养护车,大规模打裂压稳施工的代表性机械有门(铡)刀式冲击破碎机(图
2.和冲击式压路机2种 。门(铡)刀式冲击破碎机1.1.1门(铡)刀式冲击破碎20世纪80年代英国首先应用门(铡)刀式冲击破碎机对旧水泥路面板块进行破碎之后,中国引进了该技术并将设备国产化 。该设备利用重达5~7 t的铡刀下落形成的线状冲击力冲切旧水泥混凝土路面板,从而使旧水泥混凝土路面出现断裂 。铡刀宽2.0~2.5 m,刀头厚4 mm左右,提升由液压装置控制,提升高度可调,以使路面板出现裂缝为宜,落距则根据对破裂块的尺寸的要求而定,一般 为0.4~0.6m 。
1.1.2多边形滚轮冲击破碎冲击压路机(图
3.是通过三边、四边、五边或六边形压实轮的滚动对旧水泥混凝土路面板形成间歇而周期性的冲击作用,从而使其破裂 。冲击压路机的工作频率2 Hz左右,振幅0.10~0.22 m,最大冲击力200 t以上(是静压力的10倍),冲击能量15~25 kJ,(其冲击影Ⅱ向深度较静压大3~5倍,较振动压路机大2~3倍) 。因此,冲击压路机在打裂旧水泥混凝土路面时,能有效地消除旧水泥混凝土路面板的脱空,并起到加固地基的作用 。据各地的使用经验,在将旧水泥路面板分裂为0.60 m以下块状的要求下,冲击遍数在20~25遍之间 。
冲击压路机的破碎率约为每台班2~3 km×车道数 。冲击压路机打裂压稳机械施工时,由于机械的冲击质量可达到5 t,对地面的冲击力很大,因而会影响沿线民房以及地下浅埋的管网等建筑物 。采用多边形冲击压路机进行打裂压稳施工时,压路机要来回冲击压实很多次,持续时间较长,对沿线建筑物有较大影响,故要求建筑物距离道路15 m以上 。另外,冲击压路机对浅埋涵洞、管线的破坏性限制了它在城市道路,以及水网地基低路堤道路中的应用 。
1.2原地破(打)碎压稳破(打)碎压稳是指采用低频振动等方式使旧水泥混凝土路面碎裂,进而用专用压实机械碾压形成下粗上细的碎石结构层的一种处理方式,有时也被称为路面碎石化 。旧水泥混凝土路面碎石化技术在国外20世纪90年代早有应用,中国到2002年才从美国引进该项技术 。打碎压稳技术对路面的破碎要求较高,设备受其限制相对较为严重,目适用的设备主要有多锤头破碎机和共振破碎机2种 。
1.2.1多锤头破碎多锤头破碎机(图
4.的工作装置由中间2排各3对锤头,2侧各1对翼锤构成,液压缸的往复运动带动各锤头交替地锤击水泥板块并使其破碎 。每对锤头提升高度可独立调节 。液压多锤头破碎机的作业宽度可达4 m/次,工作速度可以达到62.5 m/h 。
多锤头破碎机Z型压路机1.2.2共振拍击破碎20世纪末,美国RMI公司成功研制了共振式破碎机(图
5.,其工作原理是由凸轮旋转产生的偏心力使振动梁带动工作锤头振动,频率约44 Hz、振幅20mm 。锤头与水泥板接触,振动能量大部分被水泥混凝土板吸收,通过调节锤头的振动频率使其与水泥板块的固有频率成整数倍时,激发其共振,水泥板块因内部颗粒间的内摩擦阻力迅速减小而崩溃 。共振式破碎机可控制水泥板块的碎块粒径和破碎深度 。共振破碎机该公司生产的PB4型共振式破碎机,其下方的悬挂长3.8 m、宽0.50~0.55 m、厚0.16 m的振动钢梁,并与配有偏心块的轴相连 。
PB4破碎水泥混凝土路面时随着路面深度的增加,振动能量下降,路面的破碎程度呈上细下粗形态,水泥混凝土碎块的最大粒径可控制在200 mm 。PB4的路面破碎效率也较高,每台班约为1.6 km×车道数 。共振式破碎机工艺合理、能控制工作参数,具有如下特点 。
1.碎块尺寸均匀 。共振破碎力发生在整个水泥板块厚度范围内,能使工作锤头下方的水泥板块均匀破裂 。通过微调振动频率,可以使碎块粒径达到8~20 cm的理想尺寸 。
2.破碎深度可以控制,能够保护路基结构及其内的管线设施完好无损 。
3.振动噪声污染轻,施工适应范围大 。共振式破碎机所使用的高频低幅振动波衰减速度快、传递范围小(2~3m),不影响道路下方及周围的结构物和设施,可适用于水泥路面的公路、机场、港口、城市道路等修复工程 。
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