1、1毕业设计（论文）题目： MHB 多锤头破碎技术在旧水泥混凝士路面改造中的应用 院 系： 路桥与港航工程学院 专业名称： 道路桥梁工程技术 班 级： 132013 学号： 25 姓 名： 戴巍 指导老师： 程青现 完成时间： 2016 年 5 月 22 日 目录摘要： 3关键词： 3前言 31 MHB 多锤头破碎技术 .41.1 MHB 多锤头碎石化技术的含义 .41.2 MHB 多锤头碎石化技术的基本原理 .41.3 MHB 多锤头碎石化技术的适用条件 .41.4 MHB 多锤头碎石化技术的设备要求 .41.4.1 MHB 多锤头破碎机 .41.4.2 Z 型震动压路机 .51.4.3 振动
2、钢轮压路机 52 MHB 多锤头破碎技术的施工工艺 .52.1 MHB 多锤头碎石化技术施工前的 准备工作 .52.1.1 清除已存在的沥青混凝土面层 52.1.2 隐蔽构造物的调查与标记 52.1.3 软弱基层和底基层的修复 62.1.4 完善路面排水系统 62.1.5 交通管制 62.1.6 设备保养和调试 62.2 试破碎 62.3 工艺流程 72.4 压实要求 72.5 乳化沥青透层 83 MHB 多锤头碎石化技术的质量控制 .83.1 施工前的质量控制 83.1.1 正确评估土基和基层特性 .83.1.2 设计完善的排水设施 .83.1.3 修复软弱基层或底基层 .83.2 施工中的
3、质量控制 93.2.1 碎石化技术要求 .93.2.2 破碎顺序和搭接 .93.2.3 洒水防尘 93.2.4 凹处回填 .93.3 控制破碎后的颗粒组成 93.4 质量检测控制 104 工程案例 104.1 工程技术设计方案 114.2 施工方案-分幅施工 115 结语 123MHB 多锤头破碎技术在旧水泥混凝士路面改造中的应用摘要：本文介绍 MHB 多锤头技术的方法与适应性，从施工方案、施工工艺及施工质量控制对多锤头技术进行分析研究。MHB 破碎改造技术有效环保的利用了失去整体承载能力的旧水泥混凝土路面，此技术也有效的解决了通过加铺方式而存在的反射裂缝。关键词：施工工艺；施工质量控制；破碎
4、改造；旧水泥混凝土路面Abstract: this paper introduces the MHB hammer technology method and adaptive, from the construction scheme, construction technology and construction quality control of hammer technology are studied. MHB crushing technology reform the use of effective environmental protection because of w
5、idespread damage and loss of the overall carrying capacity of old cement concrete, this technology is also effectively solved through the ways and a reflective crack.Key words: construction technology; Construction quality control; Broken; The old cement concrete pavement;前言我国水泥混凝土路面兴建于上个世纪 80 年代，随着
6、我国改革开放政策的提出，我国的经济进入了迅猛的发展时期，伴随而来的是交通运输压力的不断增加，水泥混凝土路面因其良好的稳定性 、刚度大、材料易于取得、耐久性强等的优点，在全国迅速被建设和推广。近年来，伴随着我国旧水泥混凝土路面重建需求的不断增加，旧水泥混凝土路面现场碎石化技术得到了很快的发展，我国现有的水泥混凝土路面中已有相当一部分超过了它的设计使用年限（一般设计使用年限为 1020 年）有的虽还未达到设计使用年限，但随着道路交通量和重载交通的不断增加，之前新建的水泥混凝土路面由于超载等各个方面的原因，出现了不同程度的路面板块结构被破坏，使用性能降低等问题，严重影响车辆行驶的舒适性和安全性。本文
7、对 MHB 多锤头破碎水泥混凝土技术在施工工艺和质量控制等方面进行了比较详细的说明。41 MHB 多锤头破碎技术1.1 MHB 多锤头碎石化技术的含义是运用多锤头式破碎机械将旧水泥混凝土路面因大面积破坏而丧失整体承载力的路面破碎成为碎块柔性结构的一项技术。因破碎后的水泥混凝土颗粒粒径较小，模型趋向于级配碎石，因而又称其为碎石化。1.2 MHB 多锤头碎石化技术的基本原理它是采用多个重锤锤击打碎路面板，将路面破碎成大小均匀的块径结构。采用这种技术破碎的路面，可形成顶面层颗粒较细，中层颗粒稍粗，底面层粒径较大的嵌挤结构。就地破碎，工艺较为简单，完成破碎后用 Z 形压路机压实，形成平整、稳固的底基层
8、结构，经多锤头碎石化技术破碎后的旧水泥混凝土路面，粒径自上而下逐渐增大。上部小颗粒经 Z 型压路机压实后形成平整表面更易于摊铺，下部大颗粒之间又形成框架结构，故破碎并压实后的旧混凝土路面材料层紧密性较好、内部结构更加的稳定，从而具备了更高的结构强度。碎石化技术的基本原理是通过利用专有设备对旧水泥混凝土路面进行冲击、破碎、压实，在损失一部分结构强度和整体性的情况下，把破碎的旧混凝土路面在各个（湿度、温度和荷载等）作用下的位移降低在设计新铺路面可以允许的要求内，从而减少甚至消除旧混凝土板块对沥青加铺层的反射裂缝。路面通过破碎处理可以消除反射裂缝，为新铺的面层提供良好的底基层结构，同时，该破碎工艺有
9、施工简单，造价较低，环保等优点。1.3 MHB 多锤头碎石化技术的适用条件当水泥混凝土路面出现严重损坏（大量错台、翻浆、超过 20%的接缝要修补或者超过 20%的路面需要修补等） ，当路基材料损坏太严重，路段弯沉代表值大于 0.2mm 的情况宜采用碎石化技术，碎石化技术能将旧水泥混凝土路面破碎成骨架颗粒，颗粒之间互相嵌挤，从而防止加铺的路面（特别是沥青混凝土路面）产生反射裂缝，为加铺层提供比较理想的基层，是目前解决旧水泥混凝土路面反射裂缝较彻底的方法之一。1.4 MHB 多锤头碎石化技术的设备要求1.4.1 MHB 多锤头破碎机MHB 多锤头破碎设备所携带的重锤的标准质量为 454544KG，
10、后面有两排重5锤，两排重锤成对称品字型在整台机械的后部（后排重锤装配在前排重锤间隙中心处） 。每对重锤的动力都单独以一套液压提升系统提供，破碎时按一定的要求下落，锤头提升高度可在 1.11.2m 之间调节。重锤下落可以产生1.3811.1kJ 的冲击能量，重锤下落形成的是低频高幅的振动，这种振动对旧水泥混凝土板块破碎效果很明显。通过机械破碎可以控制颗粒尺寸大小，颗粒范围一般在 7.537.5cm 之间，具有较良好的使用效果。同时多锤头破碎设备一次破碎宽度可达 3.75m，为防止碎屑飞溅，破碎机设置了防护网， 。这种机械的工作时效率是 35004000/台班。控制破碎后的颗粒尺寸可以通过控制重锤
11、下落的高度来实现。破碎后的颗粒互相嵌挤、咬合。1.4.2 Z 型震动压路机Z 型震动压路机采用铰接式车架、机械行走、液压振动、全液压转向系统。具有两种振频、两级振幅，可适应于不同厚度铺层和各种材料的压实。在破碎后进行第一遍碾压，目的是使破碎后的水泥颗粒粒径减小，形成稳定的上小下大的结构，为下一步振动钢轮压路机的工作做准备。1.4.3 振动钢轮压路机振动钢轮压路机为单振动轮，自装备动力，最小自重不小于 9t，采用机械或液压传动，能集中力量压实突起的部分，压实平整度高。前后碾轮均装有刮板以清除碾轮上粘结物，在 Z 型压路机之后压实破碎后的混凝土表面，为罩面提供平坦的工作面，用于修复破碎后通车的特殊
12、路段。2 MHB 多锤头破碎技术的施工工艺2.1 MHB 多锤头碎石化技术施工前的 准备工作2.1.1 清除已存在的沥青混凝土面层在碎石化施工前，清除旧混凝土路面上加铺或局部修补的面层修复材料，以免这些材料影响设备破碎效果。2.1.2 隐蔽构造物的勘察与标记在碎石化施工前，结合设计院的设计图纸及业主提供的有关隐蔽构造物（如地下管道、暗涵）的资料，对沿线范围内的隐蔽构造物位置进行详细调查，并做出标记，确保这些构造物不会影响施工。通常，埋深在 1m 以上的构造物不会因为路面的碎石化受到破坏所以可以正常破碎；埋深在 0.51m 的构造物可能6会因碎石化受到一定的破坏，施工时适当调整锤头高度进行轻度打
13、裂；埋深不足 0.5m 的构造物（或管线）以及桥梁等，应禁止破碎，避让构造物端线范围外侧 3m 以内的所有区域。对于不同埋深的构造物、地下管线等，应采用不同颜色的油漆标记，用以区别是否破碎，保证施工安全。2.1.3 软弱基层和底基层的修复破碎施工过程中如果出现“弹簧”现象，如有旧水泥混凝土路面应对其进行清除，可开挖至有足够稳定性的底基层或基层，也可采用级配碎石换填至破碎混凝土板顶面高程，开挖最小尺寸应大于全车道宽度和 1.0 米长来保证压实效果，局部需要补强的部位，采用级配碎石补强，补强厚度视具体情况制定。2.1.4 完善路面排水系统修缮路面排水系统，其中包括排水管道和涵洞等。2.1.5 交通
14、管制碎石化后的旧水泥混凝土路面在没有摊铺完沥青混合料面层之前是禁止开放交通的， 所以对交通管制的要求严格，实行半封闭式的施工。配合交通管理部门，做好交通管制，确保施工及交通安全。2.1.6 设备保养和调试施工前确保设备能正常使用，保证所需的破碎机械、碾压机械齐全、完好。2.2 试破碎选择约 100 米长的路段作为试验段，在试验段破碎过程中利用不同的破碎速度、落锤高度和频率对不同的试验段区间进行设备调试，确定适合整个路段的施工参数（如落锤高度、频率、破碎速度等） ，指导后续工程的正常施工。MHB 多锤头破碎机将旧水泥混凝土路面破碎后，采用钢轮振动压路机碾压23 遍后，在不同的区间内分别进行破碎尺
15、寸的检测和路面承载板回弹模量试验。选择适宜的破碎尺寸和回弹模量设备参数。但需要指出的是：旧水泥混凝土路面板的破碎尺寸应符合设计规范要求。如果面层破碎出现大量的粉状集料，应及时调整破碎方式（可以通过调节落锤高度和破碎速度）以防止其给结构带来不稳定影响。多锤头碎石化后路面表面碎块多呈片状，经 Z 型压路机碾压使颗粒形状被7改善（粒径在 7.5以下） ，形成上碎下裂的形状，破裂层块径 37.5以下。较适宜的颗粒尺寸为表层颗粒不超过 7.5cm，中层一般不超过 22.5cm，底层一般不超过 37.5cm。试验段测试测点数目至少需要 9 个。试验段安排过程中应包括开始破碎前的 10m 和结束破碎前的 5
16、m，旧混凝土路面的质量检测不选择安排在这试验区域进行。2.3 工艺流程多锤头破碎机破碎旧水泥混凝土路面Z 型压路机振动压实或者静压 13 遍钢轮压路机振动压实或静压 13 遍撒布一层石屑钢轮压路机碾压 13 遍进行基层和面层加铺多锤头破碎机破碎旧水泥混凝土路面2.4 压实要求压实的主要效果是将表面的片状块状颗粒进一步破碎，同时稳固下层的块料，为新建沥青面层提供平整的表面，为防止因过度压实而将碎石化层压入基层，应禁止在潮湿的情况下进行压实工序，特别是在稳定性较差的位置。2.5 乳化沥青透层为使碎石化后的路面颗粒具备一定的结合力，参考相关的文献规范资料8后建议使用透层油，用量控制在 2.0kg3k
17、g/m 2,适当的撒布小颗粒石子在乳化沥青透层表面，用以覆盖油层为目的，再撒布适量的石屑进行光轮静压。3 MHB 多锤头碎石化技术的质量控制3.1 施工前的质量控制3.1.1 正确评估土基和基层特性MHB 低频高幅的重锤冲击对路基和基层产生了一定的破坏，并对路基和基层有一定的影响，路面上传递的荷载最终由路基承担，所以路基和基层的强度和稳定性至关重要。国外一般要求的土基层 CBR 值要不小于 7。3.1.2 设计完善的排水设施对任何路面而言，要想具备良好的使用性能，完善的排水设施是必不可缺的，在混凝土路面碎石化过程中如果遇到水渗入路基或基层中，会给路面带来很大的安全隐患，完善的排水设施使路基材料
18、保持干燥，路基回弹模量变高。设计安装边缘排水系统可以达到排水目的，边缘排水设施的设计有多种方案，采用在路面结构外缘设置纵向集水沟和集水管，渗入碎石层的水分先沿着某一透水层流入有透水性材料的纵向集水沟，并汇集流入沟中带孔的集水管中，再由间隔一定距离而布设的横向出水管排出路基外，集水沟深为 4560cm，宽度30cm，内衬油毡，沟内的透水性材料由级配碎石或粗砂组成，集水管外面包裹土工织物以防止堵塞，排水系统安装好后，路基和基层的积水就可以排出路外。水的排出使路基变得干燥，强度更高，而且能避免碎石化后的混凝土块被压入路基，路基被板块侵入的地方就是潜在的积水地方而且不易排出路基外，路基积水处破碎混凝土
19、的移动对路基和新铺筑的路面层会造成破坏，条件允许的情况下，在碎石化施工前两周将设计安装的排水系统投入使用。3.1.3 修复软弱基层或底基层对于在碎石化施工过程中发现的部分软弱基层和底基层，在没有特殊规定的情况下按照特殊路段处理方案进行处理。3.2 施工中的质量控制3.2.1 碎石化技术要求进行充分碾压后，要求水泥混凝土破碎率达到 90%以上，表面最大尺寸小于 7.5，中间层粒径小于 22.5，底部粒径小于 37.5的粒径。以上检验应9在振动压路机碾压 2 遍后检测。3.2.2 破碎顺序和搭接破碎顺序应先由路面高处向低处进行，路面沥青混合料摊铺也按此顺序进行，以防止由先摊铺低处路面而造成排水不畅
20、等问题，破碎宽度应大于 3.75m一个车道，搭接宽度约 515。对于旧水泥混凝土路面两幅面板中缝应进行搭接方式破碎，以彻底消除中缝的反射缝问题。破碎操作时应保证在满足破碎效果的基础上也方便表面排水。一般情况下，应先破碎路面两外侧的车道，这是因为两侧无侧向约束，更有利于破碎，然后破碎中间的行车道。在破碎路肩时应适当降低锤头的高度，减小落锤间距，既保证破碎效果，也不会破碎过度。机械行进时要用横杆保持破碎的位置。3.2.3 洒水防尘MHB 多锤头破碎过程中，直到第一层沥青面层开始铺筑之前，为防止尘埃，可以用人工或者洒水车在碎石化后的表面均匀撒少量水，保证表面防止尘埃而又不形成径流，防止带走细小的颗粒
21、。3.2.4 凹处回填旧水泥混凝土路面碎石化后不需要通过平整路面提高平整度，这样将影响混凝土路面碎石化以后的效果，压实前发现有 5 公分以上的凹处应采用密级配碎石粒料补填，保证压实后与周围碎石化路面形成平整的表面，值得注意的是，应该确认凹处是否是因为土基过于软弱，如果由于土基过于软弱，则该区域应按软弱地基的处理方法进行处理。3.3 控制破碎后的颗粒组成施工过程中的质量控制主要是控制好破碎粒径、碾压遍数及碾压顺序，机械操作手应与质量控制人员密切沟通，不定期的检测路面破碎情况，以确保破碎质量与尺寸。多锤头破碎机械施加于旧混凝土板上的能量随深度的增加逐渐减少。因此破碎后的水泥路面碎石粒径自下而上逐渐
22、减小。上部小颗粒（粒径在 5070mm 之间）经压实后形成的平整表面易于摊铺，下部大颗粒（225300mm）之间形成嵌挤结构，强度比一般的基层粒料高。破碎效果的差别体现在破碎后的水泥混凝土板粒径大小分布上，粒径越小，板越碎强度下降的越多，但消除反射裂缝的效果越好；粒径越大，剩余强度也10就越大，但消除反射裂缝的效果就较差。应全深度检查破碎颗粒的质量，可采用挖坑检验的方法。加铺沥青层层底的弯沉同碎石化顶层的厚度几乎成线性关系，碎石化上层厚度增加，弯沉成直线上升。碎石化上层越厚，即 MHB 多锤头破碎的越碎、粒径小的颗粒较多时，沥青层底承受的拉应力越大。碎石化下层模量增大，沥青层底拉应力在减小，可
23、以认为碎石化下层模量对沥青层底拉应力影响并不大。3.4 质量检测控制多锤头碎石化过程中，单幅路面破碎长度超过 1km 时，每 1km 要多检测 1个试坑验证粒径是否满足要求，如果不满足要进行调整，在此过程中无需检测回弹模量指标，判断是否合格以试坑粒径状况与试验段有无明显差别为依据。同条路由于路面强度、地质状况的不一致，因此会产生不同的破碎效果，施工中根据实际破碎状况及时调整冲击压实遍数，以防止出现破碎过渡或破碎不足的现象。未破碎混凝土面板局部面积大于 1的时，应调整设备进行局部补充破碎，保证破碎质量。对粒径尺寸的确定应通过挖坑后用卷尺结合目测的方式进行（试坑面积为11m，深度要求穿透基层） ，
24、试坑的位置应随机性选取。对于碎石化破碎下层强度差异较大的不同路段，参数控制通过使用不同的机械设备，可在其中一段控制参数的基础上，以满足其他段的破碎要求作小幅调整。多锤头碎石化后路面顶面现场承载板的回弹模量（检测方法见公路路基路面现场测试规程 （JTG E60-2008）,在经过 Z 型压路机碾压 23 遍后粒径尺寸达到设计要求后，采用钢轮振动压路机碾压 13 遍后，对路面顶面现场承载板进行回弹模量的检测。回弹模量应满足碎石化的设计要求。多锤头碎石化后喷洒乳化沥青并碾压后进行路面弯沉值检测（贝克曼梁） 。4 工程案例云南省姚安县光禄法庭至老黑桥（K0+050K2+542）是连接光禄镇法庭与云南省
25、道 S217 连接的主要道路，该道路于 1978 年改造建成水泥混凝土路面，其中 K0+117K0+860 路段路面宽 11m，由于该路段车流量较大，超限车辆较多，加上使用年限长、设计水泥混凝土路面厚度较薄等多种因素，导致了水泥混凝11土路面板拱起、翻浆、断板等病害，直接影响车辆行驶的舒适性和安全性。为此，当地政府决定对该路段进行破碎改造。4.1 工程技术设计方案根据规范要求，二级公路路面的破损状况等级较高时，坏板率在板率 50以上的路段，应进行全部路段的修善措施，其中包括破碎稳压、铺筑水泥混凝土加铺层或沥青混合料加铺层。因该路段破损板块较多，以及对旧水泥混凝土面板的处理、利用等因素的考虑，逐
26、块处理并不现实。另外因为不能长时间的封闭交通，难以开展压浆工艺，质量难保证。最后确定采用的方案是采用 MHB多锤头破碎技术对旧水泥混凝土路面进行机械冲击、破碎、压实，再铺筑水泥稳定基层和沥青面层。将旧水泥混凝土路面破碎后，用 z 型压路机进行碾压，从而形成稳定均匀的结构层。通过加铺水泥稳定基层、沥青面层，大大改善了路面的性能，同时还提高了路面的结构性能，以满足将来更大交通量的要求。路面结构形式为：4cmAC-16 沥青混凝土上面层+7cmAC-25 沥青混凝土下面层+36cm 水泥稳定级配碎石基层+5cm 水泥稳定碎石调平层。4.2 施工方案-分幅施工为保证边施工边通车，先完成右半幅（或左半幅
27、）基层、面层，再进行另外半幅的施工。右半幅下、上基层分别过中线 30cm、20cm；右幅上、下面层分别过中线5cm、8cm。这样布置的好处是错开基层、面层的中间搭接线，从而使薄弱地带不过于集中，避免产生反射裂缝，保证施工时碾压质量。半幅施工期间疏导和加强交通管制，采取必要措施（如设置警示标志、告示牌、中线阻拦装置等）避免破碎部位频繁通车，遭碾压破坏。基层养生采用覆盖麻袋洒水的办法，不直接对基层表面洒水，防止表面冲刷、松散，同时需要加强对边缘部位的养生。养生期间禁止交通，铺面层前禁止交通。半幅施工前挖除路中线基层强度不够的部位，控制好中线搭接处的碾压工艺，在上基层和下面层沿中线加铺一道宽 2m
28、的土工格栅，可以有效防止或延缓中线反射裂缝的产生。5 结语MHB 多锤头破碎技术是旧水泥混凝土路面改造中的一项新技术。这项技术12在云南省姚安县光禄法庭至老黑桥（连接光禄镇法庭与云南省道 S217）主要道路段得到了很好的应用，本文研究了旧水泥混凝土路面改造中多锤头破碎技术的基本原理、施工工艺，分析其破碎及施工质量控制要求。在工程施工过程中的跟踪观测和施工质量监督结果表明，旧水泥混凝土路面改造时，采用多锤头破碎技术对旧路面板进行破碎后，可直接作为路面基层，其可以消除加铺层的反射裂缝，具有良好的社会和经济效益，我国的水泥混凝土路面一直使用较多，并且发展较快，MHB 多锤头破碎旧水泥混凝土技术具有辽
29、阔的应用前景。参考文献1 吴明友.水泥混凝土路面再生利用技术探讨.公路交通科技应用技术，20082 钱磊.郝小军.多锤头碎石化技术在水泥混凝土路面大修中的应用.交通标准化，20113 徐晓春.浅谈水泥混凝土路面破碎技术施工工艺 .科技创新导报，20094 杨波.何思平.旧水泥混凝土路面碎石化施工技术的探讨.山西建筑，20075 李晓鹏.多锤头碎石化(MHB)技术研究，中外公路， 20116 王晓军.水泥混凝土路面破碎及再生利用在路面基层施工中的应用.公路，20107 张玉宏.水泥混凝土路面碎石化综合技术研究。东南大学博士学位论文，200613致谢在本次论文设计过程中，程青现老师对我的论文从选题，构思到最后定稿的各个环节都给予了细心的指引与教导，使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中，老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及诲人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。在这三年中还得到了众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意。最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。
