沥青混凝土路面施工设备配套技术讲义

沥青混凝土路面施工设备配套技术讲义

高等级沥青混凝土路面施工设备配套技术彭宇民王殿杰（中铁隧道集团第一工程处河南新乡45300）摘要主要介绍了高等级沥青混凝土路面机械化施工中在设备配套方面的一些关键技术及在杭金衢高速公路四合同段路面工程施工中的运用效果，提出了该配套技术在实现高等级沥青混凝土路面优质快速施工方面有借鉴意义。关键词高等级沥青混凝土路面设备配套1前言高等级沥青混凝土路面公路在我国发展时间并不长，沥青路面施工机械化程度刚刚起步，为了实现优质、快速施工，沥青混凝土搅拌设备、沥青混合料摊铺设备、沥青混合料运输车及压实机械等设备的配套是一个关键。目前我国正在积极进行国家公路运输网的规划及建设，熟练掌握高等级沥青混凝土路面设备配套技术对推动我国沥青路面机械化施工方面有重要意义。2设备配套的含义及配置原则设备配套包含两方面含义：第一，为机械本身生产能力配套，以形成真正的机械化工艺流程，充分发挥各种机械效能；第二，为施工组织调度、合理组织、科学配套，以使各工序之间衔接有序，以充分体现机械运行间的协调性。例如沥青混合料拌和能力和摊铺能力的协调配套问题。因为一般摊铺机摊铺能力都比较大，所以保证供料以使摊铺机连续作业就成为首要因素。再依据拌和设备的生产能力和运距的长短来配置自卸车，按摊铺厚度、材料种类、工作量配备压实机械和其它辅助机械，以确保整个施工能连续、高效、协调地进行。设备配套选型工艺流程框图如下：工程数量及工期要求摊铺机选型拌和站选型运输车数量确定压路机组合配套供料方式的确定碎石生产设备配置其它辅助机械选用n沥青混凝土路面的施工生产能力和路面成型的质量与沥青混凝土搅拌设备、沥青混凝土摊铺设备的合理配置密切相关。因此，在沥青混凝土路面的施工中机械设备的配置应以沥青混凝土搅拌设备和摊铺设备为主导机械进行优化配置。配置原则有二：其一，满足工程质量要求和施工进度要求；其二，要充分发挥各施工机组的潜能，优化设备配置，降低施工成本。3主要设备配套技术3.1碎石机与拌和设备生产能力的配套碎石集料是沥青混凝土路面必备主材之一,集料的生产与供应将直接影响施工进度。假设拌和设备为ASTEC-400型强制间歇式拌和站，额定生产能力为320T/h，沥青用量约为5.51%，则碎石集料每小时需要320×100/（100+5.51）=304T。也就是说，碎石集料每小时必须保证供应304T才能保证连续高效的生产。而实际上破碎机的时产量一般在60~80m3，产量较小，不能实现一边生产碎石，一边施工沥青混凝土。因此，碎石集料必须在沥青混凝土路面开始施工前一段时间开始备料，开始储备时间可根据其生产能力与需求计算。从工期、质量和投入方面综合比选，确定了沥青拌和设备的生产能力以后，考虑工期的要求及时间影响系数，可以选择产量适中的破碎机械及辅助机械。碎石机生产能力依据下式确定：G=×Q式中：G——碎石机的生产能力，T/h；T1——完成外业实体工程量施工时段，h；T2——提前进行碎石集料备料时段，h；Q——拌和设备额定功率下的碎石需求，T/h。该计算式指一台套碎石机生产能力，并且没有外购石料的情况下适用，若有其它因素，可参照使用。3.2运输车辆及摊铺机与拌和设备生产能力的配套3.2.1运输车辆数量的确定沥青混凝土路面施工过程中，为保证摊铺机均匀连续的进行施工生产，要求沥青混合料的供给量和摊铺工作量相匹配。拌和设备生产能力确定以后，可依据运距远近确定运输车辆的数量和种类。n拌和设备生产能力假定为Q（T/h），汽车平均载重量为q(T)，平均运距为D(Km)，运输机械平均速度为V（Km/h），则在1h内，依据运输车应该运走Q(T)混合料，运输车数量可按如下公式确定：n=+n’，式中K为时间利用系数，n’为摊铺机前停车卸料车辆数。K值一般取值范围在0.7~0.9之间。因为沥青混凝土施工有温度要求，所以为确保摊铺温度要求，在摊铺机前待卸料的车辆数不能过多，在保证摊铺连续的情况下，有3~5辆卸料车辆即可。3.2.2摊铺机生产能力的确定及摊铺组合为了保证拌和好的混合料能及时摊铺，不引起拌和站停工，在选择沥青混凝土摊铺机时，应考虑其生产能力要比拌和站的生产能力大，但不能将其最大理论生产能力作为衡量标准，而应以在实际摊铺厚度、摊铺宽度下，摊铺机按给定的速度能够摊铺符合工程质量要求的实际生产能力为标准。摊铺机生产能力的计算公式如下：Q=60KBhBVpρ式中：Q——摊铺机生产能力，T/h；KB——时间利用系数，KB=0.75～0.95；h——混合料压实后厚度，m；B——摊铺宽度，m；Vp——摊铺作业速度，m/min；ρ——碾压后混合料的密度，一般取2.2～2.35T/m3。在目前施工中，摊铺机本身配套有两种组合方式：一是，一台摊铺机在全宽范围内一次性摊铺成型。这种施工方法的优点是减少了施工纵向接缝，提高了路面平整度，摊铺机及控制厚度的仪器只用一套，降低了施工成本，经济合理，缺点是某些摊铺机如果设计不合理，容易在摊铺时造成混合料离析。二是，采用2~3台摊铺机并行阶梯型作业，优点是利用摊铺宽度较短的设备可以完成较长宽度的摊铺作业，但缺点是施工中还得处理好热接缝，控制横坡，厚度等诸多问题，而且不经济。因此，如果一台摊铺机可以满足施工宽度的要求，则尽量用一台摊铺机，即采用第一种组合。反之，则采用第二种组合。3.3压路机选型及压实组合3.3.1压路机选型摊铺机型号一经选用，即摊铺机实际生产能力确定后，就可以选择合适的压路机了。压路机选型时要考虑两方面的因素：一是要保证摊铺机与压路机之间生产能力的相互配套；二是要求保证路面压实度的同时结构不受破坏。一般而言，压路机的碾压能力是比较大的，所以压路机选型主要通过结构层厚度、宽度及压实度要求来确定。沥青混凝土路面施工，通常需配置四台套压路机：两台钢轮压路机，两台轮胎式压路机。钢轮压路机可分为双轴三轮式（一般为8~12T、12~15T）和双轴双轮式（一般为6~8T），由于双轴三轮式压路机前后轴线压力不同，碾压中容n易形成轮迹，所以在高等级沥青混凝土路面施工中很少使用。双轴双轮式钢轮压路机前后各一个钢轮，压实效果较好，压实宽度较大，能在摊铺层上横向碾压，产生更均匀的密实度和良好的路面平整度。因而，常用在高等级公路沥青混凝土路面的初步压实。轮胎压路机是利用冲气轮胎的特性来进行压实的机械，它除有垂直压实力外，还有水平压实力。不但沿行驶方向有压实力的作用，沿机械的横向也有压实作用。这些力的作用加上橡胶轮胎弹性所产生的一种“揉挫作用”的结果，就可以产生很好的压实效果，故在沥青混凝土路面施工中，必须选用轮胎式压路机。轮胎压路机有轻型、中型和重型三种，其质量分别为10～16T，20～25T和30T以上。在高等级沥青路面施工中，视沥青混合料的密实要求以及对路面质量要求，一般可选用轻型和中型的轮胎压路机。振动压路机压实效果好，影响深度大，生产率高，所以在沥青混合料压实作业中亦必不可少。振动压路机一般可分为自行式单轮振动、串联振动、组合压路机。高等级沥青公路碾压施工作业中选用串联振动压路机，一般情况下，钢轮压路机本身自带振动可静压和振动。因此选用这种压路机比较合适，机械效率利用充分。3.3.2压路机的数量及组合方式确定为使混合料达到最佳结果，需选择合理的压路机组合及碾压步骤。沥青混合料的压实宜采用钢筒静态压路机、轮胎式压路机和振动压路机组合的方式。压路机的数量依据其生产能力来确定。静态钢轮压路机的生产能力按下式确定：Q=式中：Q——压路机生产能力，m3/h；b——碾压带宽度，m；c——碾压带重叠宽度，m；L——碾压作业带长度，m；h——铺层压实后厚度，m；v——碾压行驶速度，m/s；t——转弯调头或换挡时间，s；n——碾压遍数；KB——时间利用率。轮胎压路机的生产能力按下式确定：Q=式中：Q——轮胎压路机生产能力，m3/h；L——碾压作业带长度，m；B——碾压带宽度，m；A——碾压带重叠宽度，m；H0——压实厚度，m；KB——时间利用率；v——压路机运行速度，m/h；nt——自行式轮胎压路机的换向时间，1~2s；n——碾压遍数。振动压路机的生产率按下式确定：Q=式中：Q——振动压路机生产能力，m3/h；W——振动轮宽度，m；v——压路机运行速度，m/h；H——压实后厚度，m；N——碾压遍数；C——效率系数，C=实际生产能力/理论生产能力。压路机数量确定以后，根据施工要求，对碾压作业的初压、复压、终压三个阶段进行压路机的配置和组合。压路机在碾压段一个来回假设命名为一趟，则初压最后一遍第二趟终结时，可以开始进行复压。同理，复压最后一遍第二趟终结时，可以开始进行终压了，这样时间紧凑，快捷明了，是较合理的组合方式。4辅助设备的选型配套辅助设备选型配套时依据已确定好的主要设备从工期、质量和投入方面综合比选，要最大限度地满足主要设备的生产能力。5工程实例与效果5.1工程实例杭金衢高速公路路面施工质量要求高、工期紧。中铁隧道集团第一工程处承包施工的四合同段主线长度为17.012Km，互通区匝道总长2.6Km，连接线全长6.205Km，主线路面面层设计为三层式I型沥青混凝土，匝道连接线分别为两层式，主线路面设计顶宽单幅12.5m。该工程采用厂拌法单幅全宽一次摊铺成型机械化施工。在杭金衢高速公路沥青混凝土路面施工中投入的主要机械设备及现场作业人员情况见《沥青砼面层施工主要机械设备表》和《现场作业人员配置表》。沥青砼面层施工主要机具设备配置表机械设备名称规格型号单位数量沥青拌和楼TS-40间歇式座1反击式破碎机三级破碎台1摊铺机ABG-423台1双钢轮压路机BW20CAD-2台2皮轮压路机110D台2自行式露天凿岩机ROC742-11台1沥青洒布车LS-3500辆1挖掘机PC-200台2n装载机ZL-50C台4自卸汽车15T辆12平衡梁SMC-20M/S台1沥青砼面层施工现场作业人员配置表机械设备名称操作人员辅助工机修工人沥青拌和楼214反击式破碎机15摊铺机282双钢轮压路机311皮轮压路机3自行式露天凿岩机3沥青洒布车12挖掘机2装载机4自卸汽车1232合计332095.2实际效果杭金衢高速公路四合同段路面工程利用该配套技术进行施工，提前两个月完工，2004年获中铁工程总公司优质工程奖。6结束语该路面施工设备配套技术在杭金衢高速公路建设中发挥了重要的作用，机械化程度高，工程质量容易保证，对优质快速施工高等级沥青路面设备配套方面很值得借鉴。参考文献1杨文渊.简明工程机械施工手册.北京:人民交通出版社,2000.12作者简介彭宇民,男,1973年2月生,1996年毕业于河南理工大学地下工程专业,大学本科,学士学位,工程师,从事高速公路工程施工技术工作。联系电话：13896337300邮箱：pym1450@msn.com