瀝青混凝土路面施工機(jī)械組織與機(jī)群配置研究

夏學(xué)軍

(湖南路橋通盛工程有限公司)

隨著我國(guó)公路建設(shè)的快速發(fā)展，特別是高速公路建設(shè)速度的加快，機(jī)械化施工在公路建設(shè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。公路工程施工質(zhì)量與速度在相當(dāng)大的程度上取決于施工的機(jī)械化程度。隨著施工機(jī)械化程度的不斷提高，一些施工企業(yè)的筑路機(jī)械已占企業(yè)固定資產(chǎn)的80%以上。機(jī)械設(shè)備實(shí)力的強(qiáng)弱、性能的優(yōu)劣、設(shè)備的完好性及配置是否合理，直接影響到工程質(zhì)量、施工工期和綜合效益。隨著公路工程機(jī)械化施工的發(fā)展，如何科學(xué)合理地管理好、組織好施工機(jī)械顯得越來(lái)越重要。

1 瀝青混凝土拌和設(shè)備的選擇與施工方案

1.1 瀝青混凝土拌和設(shè)備的選擇

國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)流行的瀝青混凝土攪拌設(shè)備主要有兩大類(lèi)型:間歇式攪拌機(jī)、滾筒式攪拌機(jī)。滾筒式攪拌機(jī)采用連續(xù)作業(yè)，自由攪拌的生產(chǎn)工藝，設(shè)備緊湊，同等生產(chǎn)率條件下動(dòng)力消耗較小。但是它對(duì)瀝青混合料的油石比和骨料級(jí)配控制精度比較低，而且由于瀝青接觸火焰，易老化，降低使用性能。間歇式攪拌機(jī)采用分批計(jì)量，強(qiáng)制攪拌的生產(chǎn)工藝，所生產(chǎn)的瀝青混合料油石比和骨料級(jí)配精度高，攪拌均勻，殘余含水量低。不足的是設(shè)備龐大，動(dòng)力消耗較高。對(duì)于高速公路來(lái)說(shuō)，為了保證路面施工質(zhì)量以適應(yīng)大負(fù)荷、大流量的運(yùn)輸工況，規(guī)定選擇間歇式瀝青混凝土攪拌機(jī)。

1.2 瀝青混凝土攪拌機(jī)的配置

(1)間歇式瀝青混凝土攪拌機(jī)

一套間歇式瀝青混凝土攪拌設(shè)備，自身就是一個(gè)綜合的系統(tǒng)。它包括冷骨料供應(yīng)系統(tǒng)，骨料烘干裝置，熱料提升、篩分、儲(chǔ)存、計(jì)量裝置，瀝青保溫儲(chǔ)存，輸送計(jì)量系統(tǒng)，礦粉儲(chǔ)存輸送系統(tǒng)，攪拌裝置，成品料儲(chǔ)存裝置，除塵系統(tǒng)，控制系統(tǒng)等。間歇式攪拌機(jī)配料精度高，采用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)各物料的粗精配，粗配達(dá)到要求用量的90% ～95%，精配實(shí)現(xiàn)優(yōu)于0.5%的配料精度。

(2)瀝青混凝土攪拌站的選點(diǎn)建站

攪拌站選點(diǎn)時(shí)要考慮可征用場(chǎng)地的面積和進(jìn)入攪拌站的運(yùn)輸?shù)缆返臅惩ㄐ?。選用在工程的互通立交旁邊，通常互通立交處比較便利原材料進(jìn)站，尤其是成輸，出站就可通過(guò)互通匝道的路基上高速公路，大大減小了交通阻塞對(duì)路面施工影響。

瀝青混凝土攪拌機(jī)是瀝青混凝土路面機(jī)械化施工的主導(dǎo)機(jī)械，它的生產(chǎn)能力是確定其它設(shè)備數(shù)量的重要依據(jù)，如攤鋪機(jī)、運(yùn)輸車(chē)輛、壓路機(jī)和其它輔助設(shè)備。

2 瀝青混凝土路面施工機(jī)群配置技術(shù)

2.1 配置原則

(1)主導(dǎo)機(jī)械

瀝青混凝土路面面層施工中，主導(dǎo)機(jī)械是指瀝青混合料攪拌站中的攪拌機(jī);攪拌機(jī)組的配置以路面面層施工質(zhì)量要求、工程量大小和工期為依據(jù)。

(2)主要機(jī)械

主要機(jī)械包括瀝青混合料攤鋪機(jī)組、運(yùn)輸汽車(chē)、壓實(shí)機(jī)械以及裝載機(jī)、灑水車(chē);主要機(jī)械的配置必須服從主導(dǎo)機(jī)械，以提高主導(dǎo)機(jī)械工作效率。

2.2 瀝青混合料攪拌機(jī)與攪拌機(jī)組配置

瀝青混合料攪拌機(jī)必須是強(qiáng)制間歇式攪拌設(shè)備。其基本技術(shù)性能除必須滿(mǎn)足國(guó)家有關(guān)瀝青混合料攪拌機(jī)標(biāo)準(zhǔn)外，還必須滿(mǎn)足高速公路瀝青路面熱拌瀝青混合料拌制質(zhì)量要求，且符合國(guó)家環(huán)境保護(hù)相關(guān)規(guī)定。

瀝青混合料攪拌機(jī)的其他配套設(shè)施性能要求如下:(1)瀝青罐儲(chǔ)量應(yīng)保證攪拌機(jī)能至少連續(xù)工作8 h。(2)瀝青脫桶設(shè)備或?yàn)r青罐的加熱裝置應(yīng)能保證瀝青混凝土路面正常施工時(shí)瀝青罐瀝青儲(chǔ)量或?yàn)r青加熱的需要。

2.3 瀝青混合料攤鋪機(jī)與攤鋪機(jī)組配置

瀝青混合料攤鋪機(jī)必須具備左右獨(dú)立液壓驅(qū)動(dòng)的履帶式行走裝置，攤鋪速度具有恒速控制功能，輸分料傳動(dòng)必須具備電液比例無(wú)級(jí)調(diào)速功能，且能具備全埋分料的傳動(dòng)能力，料位應(yīng)采用超聲波傳感控制，熨平板必須具備使得預(yù)壓密實(shí)度大于90%的振搗、振動(dòng)壓實(shí)機(jī)構(gòu)，配有先進(jìn)的自動(dòng)調(diào)平裝置。瀝青混合料攤鋪機(jī)組的配置以路面施工工藝規(guī)范要求和進(jìn)度要求為依據(jù)。瀝青混凝土路面施工中，單臺(tái)攤鋪機(jī)的最大攤鋪寬度不能超過(guò)8 m。瀝青混合料攤鋪機(jī)攤鋪方式主要有單機(jī)全幅攤鋪和多機(jī)并行梯狀攤鋪兩種。

瀝青混合料攤鋪機(jī)柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)、液壓油冷卻系統(tǒng)應(yīng)具有良好的散熱能力，能夠保證攤鋪機(jī)在50℃的高溫環(huán)境下24 h連續(xù)作業(yè)的要求。

2.4 壓實(shí)機(jī)械與壓實(shí)機(jī)組配置

壓實(shí)機(jī)械選型根據(jù)作業(yè)工序不同宜采用表1所列機(jī)械。壓實(shí)機(jī)械機(jī)組配置取決于瀝青混合料攤鋪層厚度和壓實(shí)機(jī)械的壓實(shí)能力。瀝青混合料鋪層厚度決定壓路機(jī)的選型，如重量、振幅、振頻;壓實(shí)能力決定壓實(shí)機(jī)械機(jī)組配置數(shù)量。

瀝青混合料初壓時(shí)，應(yīng)采用雙輪雙軸輕型壓路機(jī)或振動(dòng)壓路機(jī)(靜壓);瀝青混合料在復(fù)壓時(shí)，應(yīng)采用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)或雙輪雙軸重型壓路機(jī);瀝青混合料在終壓時(shí)，應(yīng)采用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)(靜壓)、輪胎壓路機(jī)或雙輪雙軸輕型壓路機(jī)。

2.5 瀝青混合料運(yùn)輸車(chē)輛與運(yùn)輸車(chē)組配置

瀝青混合料運(yùn)輸車(chē)組的運(yùn)輸能力由車(chē)組的單個(gè)運(yùn)輸力量組成。車(chē)組整體運(yùn)輸能力由瀝青混合料攪拌機(jī)組的生產(chǎn)能力確定，并適當(dāng)大于瀝青混合料攪拌機(jī)組生產(chǎn)能力。在路面施工進(jìn)入正常后，車(chē)組的運(yùn)輸力量應(yīng)使攪拌機(jī)前等待裝料和攤鋪機(jī)前等待卸料的車(chē)輛排隊(duì)數(shù)量保持在1～2輛。

在路面施工中，隨著工況的變化，運(yùn)輸車(chē)組原來(lái)的運(yùn)輸能力會(huì)發(fā)生變化。

表1 壓實(shí)機(jī)械選型

3 實(shí)例分析

3.1 項(xiàng)目背景

(1)工程概況

L高速16合同段全長(zhǎng)31.604 km，單幅路面寬度10 m，上面層采用5 cm厚SMA-16，壓實(shí)容重為2.40 t/m3，SMA鋪筑計(jì)劃工期40 d，每天計(jì)劃工作時(shí)間8 h，全線采用四車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

(2)施工工藝

施工方法采用攪拌站集中攪拌、自卸車(chē)運(yùn)輸(成品料運(yùn)輸狀況良好，運(yùn)料速度可達(dá)30～50 km/h)、兩臺(tái)攤鋪機(jī)聯(lián)合攤鋪、壓路機(jī)碾壓的機(jī)械化施工作業(yè)方式。

(3)設(shè)備情況

瀝青攪拌站使用意大利進(jìn)口MAP320(4000型)拌和設(shè)備，額定產(chǎn)量為320t/h。具體設(shè)備見(jiàn)表2。

表2 L高速16合同段機(jī)械設(shè)備

3.2 機(jī)群配置

(1)攪拌站配置

根據(jù)瀝青混合料攪拌機(jī)與攪拌機(jī)組配置理論，瀝青攪拌站MAP320(4000型)滿(mǎn)足本項(xiàng)目生產(chǎn)能力需求。

瀝青混合料攪拌機(jī)組最低生產(chǎn)能力Qmin由式1計(jì)算:式中:Qmin為瀝青混合料攪拌機(jī)組最低生產(chǎn)能力，t/h;W為路面工程總的工程量，為面層各層壓實(shí)體積與相應(yīng)壓實(shí)容重乘積之和，t;T為有效施工工期，為面層各層次有效施工時(shí)間之和，d;kh為時(shí)間利用系數(shù);k1為機(jī)群聯(lián)合作業(yè)系數(shù);kw為集料含水量對(duì)攪拌機(jī)生產(chǎn)能力的影響系數(shù);t為每日計(jì)劃施工時(shí)間，h。

由式1可知:

根據(jù)瀝青混合料攪拌機(jī)與攪拌機(jī)組配置理論，瀝青攪拌站MAP320(4000型)滿(mǎn)足本項(xiàng)目生產(chǎn)能力需求。

(2)瀝青混合料攤鋪機(jī)與攤鋪機(jī)組配置

瀝青混凝土路面施工中，單臺(tái)攤鋪機(jī)的最大攤鋪寬度不能超過(guò)8 m。L高速單幅路面寬度大于8 m，采用雙機(jī)并行梯狀聯(lián)合攤鋪。

瀝青混凝土路面施工中，為保證瀝青混合料攤鋪機(jī)連續(xù)、穩(wěn)定地進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，攤鋪機(jī)組實(shí)際攤鋪速度應(yīng)根據(jù)瀝青混合料攪拌機(jī)組生產(chǎn)能力設(shè)定。攤鋪機(jī)組實(shí)際攤鋪速度設(shè)定值可計(jì)算得3.8 m/min。

(3)壓實(shí)機(jī)械與壓實(shí)機(jī)組配置

L高速公路上瀝青混合料初壓時(shí)，應(yīng)采用雙輪雙軸輕型壓路機(jī)或振動(dòng)壓路機(jī)(靜壓);瀝青混合料在復(fù)壓時(shí)，應(yīng)采用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)或雙輪雙軸重型壓路機(jī);瀝青混合料在終壓時(shí)，應(yīng)采用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)(靜壓)、輪胎壓路機(jī)或雙輪雙軸輕型壓路機(jī)。

瀝青混合料攤鋪后的初壓2遍、復(fù)壓5遍、終壓3遍;初壓、復(fù)壓、終壓的作業(yè)速度分別為2 000 m/h、4 000 m/h、3 000 m/h。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)調(diào)查，初壓、復(fù)壓、終壓壓路機(jī)的有效作業(yè)寬度為均為1.88 m。

(4)瀝青混合料運(yùn)輸車(chē)輛與運(yùn)輸車(chē)組配置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)調(diào)查，混合料運(yùn)輸距離L=15(km);運(yùn)輸汽車(chē)平均運(yùn)料速度30(km/h);運(yùn)輸汽車(chē)平均空返速度50(km/h)。攪拌機(jī)組裝一車(chē)混合料的平均時(shí)間4.4(min);運(yùn)輸汽車(chē)運(yùn)料、空返的總時(shí)間為48(min);運(yùn)輸車(chē)輛給瀝青混合料攤鋪機(jī)卸一車(chē)料的平均時(shí)間為4.4(min)。攤鋪?zhàn)酉到y(tǒng)運(yùn)輸車(chē)輛平均到達(dá)率為0.018(輛/min)。

以攪拌機(jī)機(jī)組前運(yùn)輸車(chē)輛等裝料平均排隊(duì)長(zhǎng)度2～4輛為依據(jù)，在L高速16合同段運(yùn)輸車(chē)輛數(shù)量為16，其次根據(jù)一攤鋪機(jī)前等待卸料車(chē)平均排隊(duì)長(zhǎng)度2～4輛為依據(jù)，運(yùn)輸車(chē)輛數(shù)量為16，確定瀝青混合料運(yùn)輸車(chē)組車(chē)輛初步配置為16(輛)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)工期和工程量準(zhǔn)確的計(jì)算出了所需攪拌機(jī)組的生產(chǎn)能力，避免了攪拌機(jī)組的浪費(fèi)和生產(chǎn)能力的不足。以攪拌機(jī)組的生產(chǎn)能力為控制點(diǎn)，準(zhǔn)確的計(jì)算出了攤鋪機(jī)、壓路機(jī)的數(shù)量和作業(yè)速度，提高了施工設(shè)備的利用率。

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