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共振破碎机是共振碎石化技术的专用设备，该设备独特的共振技术可以持续产生高频低幅的能量，通过破碎锤头传递到水泥混凝土板块里产生振动谐波，振动锤头以高频低振进行效能的破碎，在路面层内产生均匀的裂纹，并随着振动迅速又规律的扩展而得到破碎。 共振破碎机工作频率为40-60Hz，工作振幅为10-20mm，最大破碎厚度为单层水泥板全深度（最大深度为40cm）。
图1-RB500型共振式破碎机 1、共振破碎原理 共振式破碎设备是利用振动梁带动工作锤头振动，锤头与路面接触。锤头的振动频率约44Hz左右，振幅为20mm。通过调节锤头的振动频率，使其接近水泥面板的固有频率，激发其共振，即可轻而易举的将水泥混凝土面板击碎。其原理图如图2所示。工作锤头上装有专用传感器，感应路面的振动反馈，由电脑
  图2-共振破碎机锤头工作原理图 自动调节振动频率，搜寻被击物的自有频率，并引起水泥面板在锤头下局部范围内产生共振，使混凝土内部颗粒间的内摩擦阻力迅速减小而崩溃，如图3所示。同时还可控制被击碎的碎块粒度和破碎深度。
图3-共振式破碎机工作锤头的共振破碎实况效果 2、共振破碎的特点 共振破碎技术完全克服了重锤冲击式破碎法的不足，并带来了在水泥路面破碎改造工程中意想不到的好处。 (1) 破碎后的碎石尺寸理想、均匀 由于共振破碎力发生在整个水泥板块厚度范围内，能使板块较均匀地分裂，通过微调振动频率，改变振动的力度，可使破碎后的碎块尺寸达到2.5-15.2厘米的较理想尺寸。 (2) 破碎后的粒度上部较小，下部较大 由于振动力是由面板上部向下部传递的，振动锤并不在一个点上连续振动，而是快速向前移动的，所以振动在混凝土中存在衰减梯度，从而使上部的破碎粒度较小，下部的破碎粒度较大。这样的结构带来了更大的好处。首先是小粒度可更好地消除反射裂缝，同时下部的较大的粒度提高了路基的承载能力。其次是上部小粒度有利于路面渗水的横向排除，下部的大粒度又可起到阻止渗水向下渗透的作用。 (3) 破碎后的碎石纹路规则排列，并与路面成30-60º夹角 共振破碎的工作锤头在激发路面共振的同时快速向前移动，冲击的合力指向前下方，从而使振碎的裂纹与路面形成了一定的夹角。这一夹角可使碎石块之间相互嵌合，经压实后相互啮合的更紧，从而使碎石层起到更好的砾石稳定层的作用。共振破碎机使碎石裂纹走向倾斜的示意图如图4所示，实际效果（截面）如图5所示。而普通重锤冲击式破碎方法的冲击力是垂直向下的，碎石裂纹也只能是大致垂直于路面的，这不利于稳定层的承重与稳定。 图4-共振破碎头使面板裂纹倾斜示意图 图5-共振破碎机破碎后的面板截面 (4) 破碎深度可控制，不冲击路基，保证路基下的管线设施完好无损 共振式破碎机通过调节振动频率和振幅，即可控制破碎的深度。因为它是在试图以接近混凝土的固有频率而振动，在发生共振的瞬间，锤头就向前运动了，垂直向下的冲击力很小，而且面板下边的材料为非混凝土，不会与之共振，所以避免了对路基的冲击，路基下的其它管线设施自然就不会受到影响了。路基不受冲击，保持了原有路基的平整度和密实度的均匀性。如图6所示。
图6-共振破碎对路基的影响比较小 (5) 振动影响小，施工适应范围大 共振破碎技术是工作头与局部水泥板块之间的振动，高频低幅，振动波衰减很快，传递范围很小，一般不会影响到施工点附近2-3米外的构件。 (6) 噪音小，不扰民 共振破碎的振幅较小，锤头与路面共振破碎所产生的噪音还没有机器发动机的噪音大。 (7) 破碎深度大 通过调节振动频率和振幅，共振破碎设备可使破碎深度最大可达到660毫米。除能满足一般水泥混凝土道路破碎任务外，还能满足一般机场跑道、停机坪和一些港口码头水泥面板的破碎改造任务。 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。 1、一般规定 （1）需共振碎石化的旧水泥混凝土路面应保证基层处于干燥状态、如有软基和潮湿排水不好地段会影响破碎效果。 （2）旧水泥混凝土面层应清除有碍于共振碎石化能量传递而影响碎石化效果的沥青加铺层或沥青补块。 （3）必须在碎石化前选择试验段做为试振区并开挖1～3个检查坑，通过试振确定碎石化机械的基本施工参数。 2、路面排水系统 （1）若旧水泥混凝土路面已设置排水系统，应对其进行仔细检查并评估。若原有排水系统完好且排水效果良好，可只对原排水系统进行疏通或修复；若原排水系统损坏严重、排水不畅，则应重新安置排水系统。 （2）路面排水包括路表排水、中央分隔带排水及路面结构内部排水。共振碎石化前设置的排水系统主要指路面结构内部排水。 （3）城镇路段公路排水，宜与城镇排水体系相协调统一。 （4）排水系统设置形式为路面边缘排水系统，由纵向排水管、横向排水管、过滤织物、集水沟及回填料组成。 3、旧水泥混凝土路面的清理准备 若旧水泥混凝土路面已存在沥青加铺层，应先用铲刨机清除；已存在的沥青补块宜用镐破碎并移除，再用粒料或沥青碎石回填，回填区域将不再作碎石化处理。 4、选择试振区、开挖检查坑、铺筑试验路段 （1）考虑到铺筑试验路段的需要，试振区长度宜为200-400m，道路等级高或里程长取高值，等级低或里程短取低值，试振区宽度为单向或双向路幅宽；检查坑通常为1.0m（长）×1.0m（宽）×h（水泥混凝土面层厚），检查坑通常选在试振区的中央部位，数量1～3个。 （2）检查坑的回填料不可用现场挖出的碎石化层材料，现场挖出料需移走，回填采用粗集料或者沥青碎石。 （3）若发现检查坑处碎石化层不满足碎石化要求，需另开挖一处检查坑。若仍不满足要求，则试振区的施工参数不满足要求，仔细检查分析并调整施工参数后，应另觅一试振区试 振至满足要求为止。 （4）施工参数一旦经过试振区确定下来，就可在整个碎石化工程路段内采取，除非路段状况发生了较大的改变。 （5）试验路段的铺筑按《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的规定进行。 5、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，禁止无关车辆与人员出入。破碎施工须占用两条车道，施工作业区域的两个车道禁止交通通行。隔离措施到位，在隔离处设置明显的交通导向标志，或派人负责指挥交通，碎石化施工将不会影响对向交通通行。 6、扬尘控制 （1）共振破碎机施工时的扬尘来源于水泥混凝土破裂瞬间，必须在破碎机器上设置好喷水系统，确保没有扬尘现象。 （2）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。 7、隐藏构造物的调查与标记 结合设计图纸及业主单位提供的有关隐藏构造物，如暗涵、地下管线等情况进行现场勘察并设置标记，以确定破碎是否会对这些构造件造成损坏。通常，构造物埋深在1米以下的不会由于破碎而带来损坏。 8、与桥梁连接段的路面 与桥梁连接段应标明破碎的位置，根据实际情况，可以破碎到桥头搭板的后端，或根据路面设计线的高程破碎到监理指定位置。未破碎的路面应铣刨到可以摊铺同样厚度沥青罩面的程度。 1、成立安全生产领导小组 2、任务划分及其职责 项目经理及安全组长负责整个工程全面工作；安全副组长负责配合组长监督安全生产工作；专职安全员负责现场的具体安全工作的检查、监督、整改工作。 3、项目部共振碎石计划 （1）人员投入计划 机械手1名，施工人员5名，管理人员3人（现场负责一人，另二人负责安全和施工管理）。 （2）机械投入计划： 共振碎石机1台，洒水车1辆 ，压路机3台。 1、一般规定 在对水泥混凝土路面展开施工之前，应首先进行试验路段破碎并经监理人员认可。试验路段应在工程项目范围内确定的位置，尺寸为车道全宽，长度为200～400米。并详细记录不同的破碎情况相对应水泥路面破碎机械的数据调整，如锤头高度、共振频率和地面行驶速度等。试验路段确定的施工数据将用于本工程。在施工过程中应不断检查破碎作业情况，并根据需要对设备进行细微调整，以确保达到施工质量要求。施工中，驾驶操作员应随时注意观察机械工作情况、锤头破碎效果，应根据实际情况调整破碎参数，以达到最好的破碎效果。 共振碎石化基本施工参数
2、共振碎石化施工中注意事项 （1）若外侧车道边缘、内侧车道靠中央分隔带边缘有路缘石或其他设施，共振碎石化机械施工时可能会受到阻碍，车道边缘应留有300mm左右的路面不破碎(其底部裂纹巳扩展到边缘)。 （2）碎石化施工顺序一般由外侧车道边缘开始，如果相邻车道沿纵缝进行了切割，也可由中间向两边的顺序破碎。每一遍碎石化宽度约200mm，一条车道（3.5～3.75m）碎石化完需要18～20遍（一个来回定义为2遍）。相邻两遍碎石化区域会有约50mm的间隔或重叠区。 （3）碎石化一个车道的过程中，实际破碎宽度应超出一个车道宽度至少150mm。 （4）碎石化施工不可避免地会产生一定的噪音，要注意碎石化施工期间应派人进行实时观察，发现建造物开裂现象应立即停止施工，并向监理单位、业主报告，调查分析其原因后采取措施保护建造物。 （5）对于不符合《碎石化破碎水平安全距离》规定的路段的碎石化施工，可采取如下办法： ◆ 开挖0.4m（宽）×1.0m（深）左右的隔振沟进行隔振； ◆ 调整施工参数，如减小激振力、增加行进速度； ◆ 采用常规处治方法，如灌浆加固处治、采用风镐破碎。 3、特殊路段处理 （1）软弱路段 软弱土、含水量过大的不良路段，应采取减小激振力、增加行进速度、降低振幅、选用浮力轮胎或采取其它常规处治措施。 （2）过量碎石化路段 过量破碎可能使碎石化层出现严重“粉尘化”、使地基土出现“弹簧土”现象，此时应该将该局部区域相关的“弹簧土”连同碎石化层材料一起挖除并换填粗粒料或沥青碎石。 （3）脱空路段 若脱空区域较小，则碎石化机械应降低振动能量（激振力）。若脱空区域过大，一般不采用碎石化技术，可进行常规灌浆处理。 若碎石化后脱空对应区域的碎石化粒径过大，存在明显大于其他路段的碎块，则应挖除脱空处对应的碎石化层，用粗粒料或沥青碎石回填并压实。 （4）局部下陷处 若下陷深度小于10cm，可用沥青碎石回填。 若下陷深度大于10cm，宜将下陷区域的碎石化层挖除，10cm以下用低标号水泥混凝土进行补强，强度要求不小于C10,10cm以上部分用沥青碎石回填。 1、一般规定 （1）碎石化后应对碎石化层进行清理，对刚度不足的局部区域进行处治，并注意对碎石化层进行保护。 （2）应充分重视碎石化层的碾压工艺，制定合理的碾压方案。 2、碎石化层的清理 （1）人工清除碎石化层上旧水泥混凝土面层接、裂缝之间的条状填料；碎石化表层若有尺寸大于10cm的碎块应予以清除，并采用连续型级配碎石回填；竖向大约5cm的凹地，也应采用连续型级配碎石回填。 （2）如果碎石化层有钢筋外露，外露部分需剪除至碎石化层顶面齐平，碎石化层中的钢筋可保留在原处。 3、碎石化层的保护 （1）交通车辆的控制 应控制碎石化层上的交通，禁止通行与施工无关的车辆，禁止车辆随意在碎石化层上刹车与启动；同时也要减少施工车辆不必要的来回通行。 （2）雨水的防治 碎石化应充分做好雨水的防治工作。若碎石后不能马上进行碾压摊铺，遇上雨水天气，则要注意施工前设置的路面边缘排水系统能有效地工作，待疏干碎石化层、旧路基层中的水分后方可进行后续的沥青面层摊铺。 4、碎石化层的碾压 （1）碾压顺序 碎石化层碾压按初压、复压、终压三个阶段进行，分别采用钢轮振动压路机、轮胎压路机、钢轮振动压路机。直线和不设超高的平曲线段，由两侧路肩开始向路中心碾压；设超高的平曲线段，由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。 （2）机械选型与配套 自重10～25t钢轮振动压路机1～2台；15～25t轮胎压路机1台；1～2t小型振动压路机1台；另可配置1台4.5～8t洒水车。 （3）碾压方案组合推荐 碎石化层的碾压方案及碾压参数见下表:一遍定义为将碎石化层全部碾压完。
（4）振动压路机碾压相邻碾压带应重叠宽度100～200mm，折回时应停止振动；轮胎压路机碾压时相邻碾压带应重叠1/3～1/2的碾压轮宽度。 （5）对路面边缘、加宽及港湾式停车带等大型压路机难于碾压的部位，宜采用自重1～2t的小型振动压路机或振动夯板作补充碾压。 （6）上面层必须洒水达最佳含水量约4-5%才能碾压，一般采用平压1次——振压2-3次——平压1-2次为宜。 除了必须开放的横穿交通外，破碎后混凝土路面的任何路段均不得开放交通（包括不必要的施工运输）。 由于破碎后的路面在没有摊铺完沥青面层之前不允许开放交通，所以对交通管制的要求比较严格，建议在条件允许时一次性封闭施工路段。 采用旧水泥混凝土碎石化加铺技术的质量目标是：消除旧水泥路面及路基结构性病害，破碎并稳固水泥混凝土板，使破碎层粒径较小且级配良好，形成高强度的嵌锁结构，为沥青加铺层提供稳固的施工平台，有效减少或消除反射裂缝，同时不至于产生过量车辙，提高改建路面的使用寿命。 1、粒径。碎石化层破碎粒径大部分在15.2cm以内，破碎粒径大于20.3cm的含量不超过2%，粒径集中在2.5～7.6cm；破碎层粉尘含量（小于0.075mm）不大于7%。 2、级配。碎石化层0～10cm以内，级配控制在级配碎（砾）范围以内；0～15.2cm以内，级配接近级配碎（砾）石。 3、回弹模量。碎石化层模量（静态）应大于500MPa，但宜小于900MPa。模量的检测，可以采用承载板法，通过在破碎前对旧路基层顶面第一次测试，然后在破碎后相邻位置（同一测点周围1m2的范围）做第二次测试，两次测算结果计算出碎石化层模量值（静态），为了减小因旧水泥混凝土板厚度所带来的计算误差，可同时进行钻芯取样做厚度检测；碎石板层模量，还可以通过FWD测试，反算出动态模量，再根据比例关系计算静态模量。 4、碾压遍数。碎石化层碾压不宜超过5遍，宜根据破碎程度控制在2～4遍内。 5、碎石化层碾压后，不允许有钢筋外露，不允许有沥青接缝料、补块等存在；摊铺前不允许碎石化表面出现凹陷深度超过2cm。 共振碎石化施工可能会对碎石化前设置的排水系统造成一定影响，如引起排水通道堵塞、截断等，影响排水效率，妨碍排水效果，宜在碎石化之后加铺之前的整个施工段内开挖1m×1m的检查坑不少于3个。查看碎石化层是否处于干燥状态，若潮湿，则应仔细检查路面边缘排水系统并及时疏通、恢复或整改。检查坑可用挖出料回填，也可采用碎石或沥青碎石料回填。 1、路面厚度和压实度质量验收标准。 同常规沥青路面验收标准，具体参见《公路路基路面现场测试规程》及《公路沥青路面施工技术规范》。 2、路表弯沉验收标准。 具体参见《公路沥青路面设计规范》、《公路沥青路面施工技术规范》及《公路路基路面现场测试规程》，注意碎石化路面设计弯沉应按照柔性基层结构类型系数Ab=1.6取值（半刚性基层类型系数为1.0）；实测路表弯沉值时应考虑最不利季节，考虑柔性基层路表弯沉值随通车运行时间增长而变好；在国内采用柔性基层结构的沥青路面还处于发展阶段应酌情处理。 3、加强交通组织安排，注意作业流程，注意成品的保护。 4、其它未尽事宜参见相关的标准、规范、规程。 1、操作设备，及时保养检修，以确保能按计划正常施工； 2、操作设备施工时，要确保施工区域内无闲杂人员； 3、设备在调头和后退时，有专门的工作人员指挥交通； 4、在工作区域内不得放置多余的施工材料和安全设施设备等； 5、在施工中，确保不损坏其他设施，如供电设施排水设施； 6、施工人员在工作区必须佩带安全帽，安全背心等，并且定期进行施工教育； 为认真贯彻执行党和国家的劳动保护工作方针﹑政策﹑法规和制度，加强公司对劳动保护工作的领导，各项目部经理﹑主管部门，必须及时准确的掌握职工的身体健康状况，特别是特殊工种作业人员，机械操作人员身体情况。项目部领导要立足于防范，加强对重点危险作业点监控，有效地采取措施，预防各类伤亡事故，保证安全生产，特制定医疗急救工作预案。 1﹑当施工现场发生施工人员安全事件的处置： A﹑当施工现场发生人员安全突发事件时，领导小组应立即赶赴现场采取临时的急救措施，并安排车辆送进医院急救，并向上级汇报； B﹑保持事发现场，向周边施工人员了解事发情况； C﹑密切配合医院对伤者全力进行抢救，通知伤者家属； D﹑对重伤人员须安排专门看护人员24小时看护，积极配合医院急救。 2﹑对伤亡家属妥善安排预案： A﹑对伤亡家属的住﹑食﹑行，应妥善安排，并落实专人负责全程陪同。帮助伤亡家属解决困难； B﹑对情绪激动﹑态度粗暴的家属﹑亲友，既要迅速平息事态，又要坚持“可解不可结” ﹑“可顺不可激”的处理原则，做好疏导工作； C﹑对伤亡家属人员防止随便表态﹑许愿﹑态度粗暴，防止事态蔓延扩大。 1、用噪音分贝测试器在共振机器施工时5米处，测试器显示为40分贝，符合《中华人民共和国城市区域环境噪声标准》。 2.因为碎石化施工不可避免地会产生一定的噪音，因此，要注意破碎时间的选择，不要在道路沿线居民休息时间内施工。 3. 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，洒水时间与进行破碎的时间宜控制在半小时以内。 4.对于碎石化施工场地周围的构造物及建筑物，在碎石化施工期间应派人进行实时观察，发现开裂现象应立即停止施工，并向监理单位、业主报告，调查分析其原因后采取措施保护构造物或建筑物。 |
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