路面共振破碎机
自20世纪90年代以来，由于水泥混凝土路面具有强度高、设计年限长等优点，我国混凝土路面发展极其迅速。随着通车里程的逐年增长，旧混凝土路面也越来越多，早期建成的水泥路面也要接近设计年限。近几十年，我国经济快速增长，交通流量及交通轴载逐年增长，旧砼路面也出现了各种结构性的损坏，进而导致路面板块断板、错台严重，路面平整度差，行车噪音大，行车舒适度差，道路的通行能力及服务水平下降。同时损坏的路面扬尘率非常高，不利环保。
然而，沥青混凝土路面却具有表面平整、行车舒适、噪音小、耐磨等特点。上海市正在逐步对水泥路面改造为沥青路面。目前，水泥路面改造为沥青路面的方式主要有两类：一种是在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层，即“白加黑”；另一种是对旧水泥混凝土翻挖改建，即“白改黑”。“白改黑”不仅造、噪音大、翻挖产生的废料多，不低碳不环保，故一般情况下，不提倡采用，尽可能考虑“白加黑”方案。
实践证明，“白加黑”方案的大也是根本的问题是反射裂缝。因为旧混凝土面层在接缝或裂缝附近的较大位移引起其上方沥青加铺层内出现应力集中所造成的，它包括因温度变化引起水泥混凝土膨胀或收缩而产生的水平位移，以及因交通荷载作用而产生的竖向剪切位移。当水泥板块接缝传荷能力不足时，沥青加铺层在接缝处产生的竖向剪切应力会很大，从而在接缝上方的加铺层中产生应力集中，导致反射裂缝的产生。
根据国内外的研究成果和实践经验，防止反射裂缝主要从应力消散和沥青面层加筋两方面进行考虑。
水泥板块共振碎石化工艺就是为了消除应力集中、防止反射裂缝的有效的措施之一。
碎石化处理作为混凝土路面改建的一种方法，是过去20年间发展起来的一项新技术。美国迄今为止已有一多半的州做了总共大约300个碎石化处理的项目，目前仍在不断研究和总结经验中。中国在2003年山东省引进此项技术，其后浙江、江苏、安徽等省份均采用过此技术进行水泥路面改造。上海在2005年沪青平公路上进行过500m的试验段，2006年金山大道改建采用了此项技术，2007年沪南公路改建部分采用了此项技术。经过以上项目的实际经验，共振碎石化可有效延缓反射裂缝；且施工工期大大缩短。因此，闵行区也在逐步推行共振碎石化工艺。作为闵行区公路养护、维修及管理单位，有必要对碎石化工艺的应用进行分析研究，总结经验，为今后类似工程的顺利进行打下基础。
2. 共振碎石化作用机理
共振碎石化的工作原理是利用共振设备持续产生高频低幅的振动能量，通过破碎锤头传递到水泥板块里，作用于水泥板块内部的高频振动力使得板块整体碎裂均匀，碎块大小和方向极其规律。而且里面的钢筋也与混凝土之间完全剥离。与重锤将水泥板块“打断”的冲击作用不同。共振碎石机动量高，和板块接触时间短，是将水泥板块表面的“裂纹”瞬间均匀地“扩展”到板块底部，不会破坏基层结构。水泥板块产生的裂纹是与路面呈35°〜40°角，这种特的斜向受力和嵌紧结构大大增强了碎裂后结构的承力。由于高频低幅振动产生的冲击力很小，而且裂纹只扩展到材料边界，所以该技术对基层没有任何损害。
混凝土面板共振破碎后，相互齿合嵌挤，可看成是两层，上层为细颗粒的碎石层，下层为板体形较好但有许多裂缝的破裂层。水泥板块破碎后，类似于碎石，故作为道路的柔性基层，再在其上加铺沥青面层。按照美国的经验无须另外加铺基层，可以直接加铺沥青面层，但沥青层的厚度至少应在15cm以上，否则可能会出现强度不够而引起面层破坏。
目前，用于水泥路面共振碎石化处理的机械有两种，单头共振式破碎机和多头冲击式破碎机。
单头共振式破碎机采用高频低幅的原理，对地下管线的影响较小，噪音相对较小，适用于城镇道路，破碎单价较高；多头冲击式破碎机采用低频高幅的原理，振动强度大，对地下管线影响大，噪音相对较大，适用于公路，破碎单价较低。
3. 共振碎石化施工工艺
3.1 破碎前调查及准备工作
（1）查明道路地质情况，查明沿线地下管线情况，对所有管线所在线位进行标注，与其管养单位进行沟通协商保护措施。
（2）查明道路沿线房屋建筑情况，评估碎石化技术施工是否会影响周边建筑。
（3）查明沿线桥涵分布状况，桥涵两侧至少预留10m范围不能共振破碎，以免影响桥涵的结构安全性。
（4）下列情况，需对旧混凝土路面进行纵向切割，为混凝土破碎后向四周扩张预留伸缩空间。
1）路面较宽（四车道及其以上）。
2）城市道路外侧有坚硬的路缘石或非机动车道、人行道，不便向外侧扩张。
3）无中分带的路面左右幅相连，无伸缩空间。
3.2 试振及开挖试坑检查
旧水泥混凝土破碎质量主要受破碎机施工速度、振幅、振动频率、破碎顺序、破碎施工方向以及不同基层强度、刚度条件对破碎机的要求等的影响，这些因素均对旧水泥混凝土板块的破碎程度、粒径大小排列和形成的破裂面方向产生影响，这就要求试振，开挖样坑，检查破碎粒径分布情况以及均匀程度，确定破碎机施工参数及施工组织措施。
3.3 共振碎石化施工
（1）交通控制
对于碎石化范围内的出入口应有醒目的安全标记，禁止无关车辆、人员进入施工区。破碎施工需占用两根车道，对于无中分带的道路，应设置临时隔离对向车道的实施，作业区内的两个车道静止通行。
（2）扬尘控制
在破碎前，用洒水车在需要破碎的车道上洒水以控制施工中的扬尘现象，洒水时间与破碎共振的时间宜控制在半小时以内。
（3）共振破碎施工顺序一般由外侧车道开始，顺着车道方向进行共振。每一遍破碎宽度约0.2m。破碎一遍会对相邻约5cm区域造成一定的碎裂，故为了提高破碎效率以节省时间，可在破碎二遍时与遍区域间间隔2〜4cm。
（4）施工中，驾驶操作员应随时观察机械工作情况、锤头破碎效果，随时调整破碎参数，以尽可能达到较好的破碎效果。
（5）对于旧路面为钢筋混凝土时，应调整碎石化参数，如加大振动能等，要求破碎后钢筋与混凝土分离。
（6）对于碎石化施工场地周边建筑物、构筑物，需派专人进行观察、观测，如周围建筑或构筑物有变形或开裂现象，应立即停止施工，与监理单位、建设单位一起分析研究解决方案。
3.4 共振碎石化后整备工艺
（1）路面破碎后，应清除旧路面接缝之间松散填料及较大粒径的碎石块，采用级配碎石回填。
（2）对破碎层的保护
1）交通控制
对于破碎层，尽量不行车，更不让车辆在其上刹车与启动，对于其上行驶的施工车辆也要监管。
2）雨水的防治
对于破碎层，应充分做好防止雨水的工作。如果破碎后不能马上碾压，摊铺沥青层，应注意对其进行遮盖，必要时做一些排水措施。
（3）局部补强
对于局部路段，旧路面基层已损坏，应对其进行补强。
（4）碾压
采用不小于9吨的双钢轮振动碾压机压实2〜5遍，可先洒水再压实，以增强压实效果。碾压可以将表面细碎粒压入表面裂纹，进一步提高破碎混凝土的模量，并压出平滑的表面摊铺沥青层。
3.5 沥青混凝土路面加铺施工
（1）间隔时间控制
碎石化碾压后，在48小时内进行摊铺沥青层，以减少车辆交通对破碎层的损坏，并避免下雨。
（2）碎石化改建路段与其他路段的衔接问题
对于碎石化路段及其他处理方式的路段衔接处，为防止应力集中产生反射裂缝，对衔接处加铺土工材料进行处理。
（3）碎石化层与沥青加铺层的衔接
碎石化层碾压后，可直接摊铺沥青层，也可以在其表面喷洒透层油，其上均匀撒布一层石屑，用光路压路机压稳。
4. 共振碎石化工艺的应用
2012年4月，金都路（都市路〜s4）大修工程，对机动车道采用共振碎石化处理后加铺沥青面层的处理措施。目前，该项目已通过验收，并运营通车，处理效果好。根据验收弯沉可知，大部分路段验收弯沉基本小于0.35 mm，满足设计要求。大修前后对比照片如下图。
金都路具有以下特点，故机动车道采用共振破碎加铺方案。
（1）道路两侧为住宅小区围墙，无商铺门面，路面标高具备抬高的条件。
（2）工程范围内的金都路为进出s4、沪闵路以西的莘庄工业区和龙吴路沿线的吴泾工业区的必经通道，交通流量较大。因此，处理方案应具备工期短的特点。
5. 结束语
（1）共振碎石化处理方案是水泥路面改建为沥青路面行之有效的处理方案。是一种新工艺。具有工期短、实施方便、造价适中、低碳环保等优点。应在今后的大修工程中积极推广，特别是交通流量比较大的路段，可解决 “封”交通的难题。
（2）共振碎石化处理方案实施前，应严格审查设计图纸和施工组织措施，对周围及地下构筑物了如指掌。
（3）共振碎石化实施时，应加强对周边建筑物及地下管线的检测、观察，发现问题及时处理。
（4）共振碎石化严禁雨天实施。 联系人 刘经理
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