碾壓式瀝青混凝土心墻施工機(jī)械選型與優(yōu)化配置

朱顯鴿 何鵬飛

摘 要 碾壓式瀝青混凝土心墻機(jī)械化施工普遍應(yīng)用，有利于保證心墻施工的質(zhì)量，并大大加快了心墻施工的進(jìn)度。但有些機(jī)械在不同的施工環(huán)境中使用時(shí)還存在一定的不足。本文結(jié)合新疆伊犁庫什塔依水電站工程實(shí)際進(jìn)行瀝青混凝土心墻施工機(jī)械選型分析和優(yōu)化探討，對(duì)于機(jī)械使用中的不足之處提出優(yōu)化改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞 碾壓式瀝青混凝土心墻 施工機(jī)械選型 優(yōu)化配置

中圖分類號(hào)：TV544 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Rolled Asphalt Concrete Core Wall Construction

Machinery Selection and Optimization

ZHU Xiange[1]， HE Pengfei[2]

（[1] Yangling Vocational & Technical College， Yangling， Shaanxi 712100；

[2] Sinohydro Corporation Engineering Bureau 15 Co.， Ltd， Xi'an， Shaanxi 712000）

Abstract Rolled asphalt concrete core wall construction mechanization universal application， will help ensure the quality of the heart wall construction， and greatly accelerate the progress of the core wall construction. But some construction machinery used in different environments certain deficiencies exist. In this paper， according to the hydropower project in Yili Kuchta actual asphalt concrete core wall construction machinery Selection Analysis and Optimization for use in mechanical deficiencies proposed optimization improvements.

Key words rolled asphalt concrete core wall； construction machinery selection； optimization

0 前言

碾壓式瀝青混凝土心墻以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工程量小、防滲性能安全可靠等優(yōu)點(diǎn)在國內(nèi)外已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。我國瀝青混凝土心墻自開始建設(shè)到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到機(jī)械化施工，機(jī)械化施工心墻有利于保證心墻施工的質(zhì)量，并大大加快了心墻施工的進(jìn)度。在碾壓式瀝青混凝土心墻施工中，根據(jù)心墻施工流水作業(yè)，針對(duì)不同的施工環(huán)境，如何有效選擇以瀝青混合料生產(chǎn)系統(tǒng)為龍頭的心墻施工一條龍配套施工機(jī)械，是保證心墻施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)心墻高效機(jī)械化施工的關(guān)鍵。本文結(jié)合新疆伊犁庫什塔依水電站工程實(shí)際進(jìn)行瀝青混凝土心墻施工機(jī)械選型分析和優(yōu)化探討，并對(duì)機(jī)械在使用中的不足之處提出改進(jìn)措施。

1 工程概況

新疆庫什塔依水電站工程等別為Ⅱ等大（2）型工程，大壩采用碾壓式瀝青混凝土心墻防滲，壩長439m，最大壩高91.1m，碾壓瀝青混凝土約19677.4m3。工程所處位置冬天寒冷，夏季涼爽，當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?.3℃，極端最高氣溫37.5℃，極端最低氣溫29.0℃。

2 碾壓式瀝青混凝土心墻施工機(jī)械選型

2.1 瀝青混合料生產(chǎn)系統(tǒng)

由于本工程工期緊，需要在冬季進(jìn)行心墻施工，為了解決心墻冬季低溫施工問題，并且根據(jù)心墻施工強(qiáng)度要求選擇了YQLB1000型瀝青混合料生產(chǎn)系統(tǒng)。本系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是：采用了獨(dú)特的罐中罐技術(shù)，方便了瀝青的加熱和保溫。罐中罐技術(shù)就是在常規(guī)燃煤加熱罐的基礎(chǔ)上內(nèi)置高溫小罐，并在高溫小罐內(nèi)加置導(dǎo)熱油排管、外置循環(huán)泵和膨脹箱構(gòu)成了一個(gè)小型導(dǎo)熱油加熱爐，可給瀝青泵、瀝青管道加熱，整體燃煤少升溫快，大大降低使用成本，無需再購置專用導(dǎo)熱油爐，減少設(shè)備成本，安裝和運(yùn)輸非常便利快速。除此之外，本生產(chǎn)系統(tǒng)還具有計(jì)量精確、性能穩(wěn)定、機(jī)動(dòng)靈活、轉(zhuǎn)場(chǎng)方便的特點(diǎn)。

2.2 瀝青混合料運(yùn)料機(jī)械

為了保證瀝青混合料運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量和數(shù)量，運(yùn)料機(jī)械必須滿足以下幾點(diǎn)要求：（1）保證瀝青混合料在運(yùn)輸過程中不能發(fā)生離析、分層現(xiàn)象；（2）必須清潔、密封、光滑；（3）必須采取保溫措施，瀝青混凝土施工時(shí)對(duì)溫度非常敏感，如果施工時(shí)溫度控制不當(dāng)，會(huì)影響瀝青混凝土的質(zhì)量；（4）保證數(shù)量，運(yùn)料機(jī)械的運(yùn)輸強(qiáng)度應(yīng)和瀝青混合料的生產(chǎn)強(qiáng)度、攤鋪機(jī)械的施工強(qiáng)度相匹配。

結(jié)合本工程施工特點(diǎn)，選擇運(yùn)料機(jī)械的關(guān)鍵是做好瀝青混合料運(yùn)輸過程中的保溫工作。目前瀝青混合料冬季施工運(yùn)輸機(jī)械常用的有兩種：（1）自卸汽車車廂底部及四周加保溫層和保溫蓋；（2）專用的瀝青保溫罐車。

本工程由于瀝青混合料生產(chǎn)系統(tǒng)距施工現(xiàn)場(chǎng)較近，選用了3臺(tái)5t自卸汽車（車廂底部及四周添加了保溫層和保溫蓋）進(jìn)行瀝青混合料運(yùn)輸。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸試驗(yàn)測(cè)試，運(yùn)輸時(shí)間為15min，損失溫度在10～15℃之間，完全可以滿足瀝青混凝土冬季施工現(xiàn)場(chǎng)施工溫度控制要求。而運(yùn)輸瀝青混合料專用的瀝青保溫罐車，由于施工成本較高，入倉方式難度較大，適用于運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，故本工程不予采用。

2.3 瀝青混合料攤鋪機(jī)械

本工程瀝青混合料攤鋪機(jī)械選用了XT120瀝青混凝土心墻聯(lián)合攤鋪機(jī)，此機(jī)械是由西安理工大學(xué)自主研發(fā)的大型專用瀝青混凝土心墻施工機(jī)械，攤鋪寬度為0.6～1.2m。本機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是：（1）可以根據(jù)工程需要調(diào)整心墻施工的寬度，適用范圍廣；（2）可以同時(shí)完成變寬度心墻及兩側(cè)過渡料的攤鋪和初壓工作；（3）可以自動(dòng)控制過渡料鋪料層的平整度；（4）可以變頻調(diào)整行走速度；（5）可以自動(dòng)控制心墻中心軸線。

2.4 瀝青混合料碾壓機(jī)械

根據(jù)《水工碾壓式瀝青混凝土施工規(guī)范》，要求施工后瀝青混凝土的孔隙率小于3%，要達(dá)到這樣的密實(shí)度要求，并且充分發(fā)揮瀝青混凝土的抗?jié)B性能，必須對(duì)入倉的瀝青混合料進(jìn)行碾壓。

要確保瀝青混凝土的碾壓質(zhì)量，合理選擇碾壓機(jī)械非常重要，根據(jù)心墻的構(gòu)造和心墻材料的工程特性，進(jìn)行碾壓機(jī)械的類型和規(guī)格的選定。瀝青混凝土是顆粒狀混合材料，根據(jù)顆粒狀材料在振動(dòng)狀態(tài)下顆粒間的摩擦力可瞬間降低的工程特性選用振動(dòng)碾，碾壓機(jī)械規(guī)格的大小要適中，太大了，容易出現(xiàn)過分碾壓，被碾壓的瀝青混合料反倒會(huì)離析、分層；太小了，鋪料層的下部不易被壓實(shí)，且碾壓遍數(shù)太多了，也不經(jīng)濟(jì)、快速。

本工程選用了兩臺(tái)BWI20AD—3型（2.7t）雙輪振動(dòng)碾，用于碾壓心墻兩側(cè)過渡料； 1臺(tái)BW80AD雙輪振動(dòng)碾，用于碾壓心墻瀝青混合料。

3 心墻施工機(jī)械在本工程使用中存在的問題及優(yōu)化措施

3.1 瀝青混合料生產(chǎn)系統(tǒng)

YQLB1000型瀝青混合料生產(chǎn)系統(tǒng)在本工程低溫施工環(huán)境中使用時(shí)呈現(xiàn)出適應(yīng)性不足，主要表現(xiàn)在：（1）計(jì)量精度隨施工溫度變化，當(dāng)施工溫度在在2 ℃ 以上時(shí)，計(jì)量精度可以滿足設(shè)計(jì)使用要求，當(dāng)施工溫度低于2℃ 時(shí)，若沒有采取相應(yīng)的保溫措施的情況下是不能滿足設(shè)計(jì)使用要求的；（2）細(xì)骨料含水量過大，使得瀝青混合料生產(chǎn)系統(tǒng)烘干設(shè)備加熱時(shí)出現(xiàn)沾桶現(xiàn)象，最終導(dǎo)致烘干設(shè)備出口堵塞，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。

針對(duì)本生產(chǎn)系統(tǒng)施工中的不足之處，分別采取以下優(yōu)化措施：（1）對(duì)本系統(tǒng)采取加溫和保溫措施，在各種管路、閥件、集塵裝置等易結(jié)冰部件采用兩層礦棉中間加電熱絲，電熱絲用于系統(tǒng)運(yùn)行前進(jìn)行通電加熱升溫，礦棉用于保溫。此方法經(jīng)過在本工程中運(yùn)用，效果良好；（2）不得使用含水量過大的細(xì)骨料，在心墻施工中做好瀝青骨料防雨措施。

3.2 心墻聯(lián)合攤鋪機(jī)

XT120瀝青混凝土心墻聯(lián)合攤鋪機(jī)在本工程施工中存在的不足之處表現(xiàn)在：（1）瀝青心墻中線偏差大，難以滿足施工規(guī)范要求；（2）過渡料攤鋪時(shí)難以控制平整度和厚度。

經(jīng)過對(duì)上述問題的研究分析，認(rèn)為原因如下：（1）本機(jī)械前輪較小，而壓實(shí)后過渡料面層整體膠結(jié)性較差，機(jī)械調(diào)整方向時(shí)前輪將過渡料面層擠壓松散，因此難以調(diào)整攤鋪機(jī)方向，瀝青心墻中線偏差大；（2）攤鋪機(jī)與過渡料料斗連接成一體式硬連接，當(dāng)下層料不平時(shí)，攤鋪機(jī)驅(qū)動(dòng)履帶架空無法前行，這時(shí)提升過渡料料斗，致使過渡料攤鋪后出現(xiàn)凹凸起伏，平整度較差。

為了滿足本工程施工質(zhì)量要求，針對(duì)以上問題進(jìn)行如下優(yōu)化改造：（1）增大前輪與地面的接觸面積；（2）過渡料料斗由一體式改造為拖掛式，并通過液壓泵控制過渡料后側(cè)的活動(dòng)擋板，來調(diào)節(jié)過渡料的攤鋪平整度。

經(jīng)過采取以上改造措施后，XT120瀝青混凝土心墻聯(lián)合攤鋪機(jī)在本工程心墻施工中運(yùn)行良好，很好地保證了碾壓式瀝青混凝土心墻的施工質(zhì)量和進(jìn)度。

4結(jié)論

由于本工程特殊的氣溫環(huán)境，瀝青混凝土心墻施工中部分施工機(jī)械出現(xiàn)了不適應(yīng)性，經(jīng)過對(duì)機(jī)械的研究分析并進(jìn)行優(yōu)化改造，最終心墻的施工質(zhì)量和施工進(jìn)度均得到了較好的保證，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，希望對(duì)后續(xù)相似工程建設(shè)提供參考和借鑒。

基金項(xiàng)目：楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院科學(xué)研究基金項(xiàng)目“碾壓土石壩瀝青混凝土心墻壓實(shí)控制與影響因素研究”（ A2012007）

參考文獻(xiàn)

[1] 李際貴.瀝青混凝土路面施工機(jī)械優(yōu)化配置[J].山西建筑，2007 （14）：345-346.

[2] 李旭，唐咸遠(yuǎn).瀝青混凝土路面施工機(jī)械選擇及質(zhì)量控制[J].山西建筑，2008（7）：253-254.

[3] DL/T 5363-2006.水工碾壓式瀝青混凝土施工規(guī)范[S].2006.