同步碎石封層設(shè)備改進(jìn)研究

吳飛+張金虎

摘 要：同步碎石封層技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中具有作業(yè)效率高、養(yǎng)護(hù)質(zhì)量好、周期養(yǎng)護(hù)成本低的特點(diǎn)，但是在實(shí)際使用過(guò)程中，存在施工環(huán)境惡劣、車(chē)速及碎石量難以控制等因素，導(dǎo)致瀝青灑布和碎石撒布的精度難以控制。該文通過(guò)改進(jìn)同步碎石封層設(shè)備、完善公路粘結(jié)層質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面對(duì)同步碎石封層設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)研究，能有效降低養(yǎng)護(hù)成本，提高公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：同步碎石封層 技術(shù)控制 精度養(yǎng)護(hù)質(zhì)量 研究

中圖分類(lèi)號(hào)：U41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）02（c）-0064-03

截至2015年年底，江蘇公路通車(chē)總里程15.9萬(wàn)km，高速公路4 539 km，公路密度154.88 km/百平方公里，公路建設(shè)處于全國(guó)領(lǐng)先地位。公路通車(chē)?yán)锍痰闹鹉暝黾樱咽菇K公路建設(shè)高峰與公路養(yǎng)護(hù)高峰進(jìn)入了重合期，養(yǎng)護(hù)任務(wù)日益繁重，公路養(yǎng)護(hù)管理工作步入“養(yǎng)護(hù)轉(zhuǎn)型、管理升級(jí)、改革加速、服務(wù)提高”的新階段。根據(jù)江蘇公路環(huán)境、氣候、地質(zhì)條件、交通流量、路面結(jié)構(gòu)和病害類(lèi)型，研究合適的養(yǎng)護(hù)施工工藝流程和先進(jìn)的養(yǎng)護(hù)設(shè)備，以此降低公路養(yǎng)護(hù)成本，提高養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，快速、有效、安全地保障公路暢通，實(shí)現(xiàn)高效和經(jīng)濟(jì)效益最大化，是充分發(fā)揮和提高公路綜合社會(huì)效益的重要保證，同時(shí)也為江蘇公路養(yǎng)護(hù)水平領(lǐng)先全國(guó)提供技術(shù)支撐。

同步碎石封層技術(shù)是用專(zhuān)用設(shè)備將碎石及粘結(jié)材料（改性瀝青、改性乳化瀝青、橡膠瀝青等）同步鋪灑在路面上，通過(guò)自然行車(chē)碾壓或膠輪碾壓形成單層瀝青碎石粘結(jié)層。同步碎石封層能有效縮短粘結(jié)劑噴灑與集料撒布之間的間隔時(shí)間，增加集料顆粒與粘結(jié)劑的裹覆面積，更易保證集料顆粒與粘結(jié)劑之間穩(wěn)定的比例關(guān)系，與類(lèi)似的養(yǎng)護(hù)技術(shù)相比其作業(yè)效率較高，非常適合于用作公路的粘結(jié)層和應(yīng)力吸收層，同時(shí)具有較強(qiáng)的防水性、非常適合江蘇雨季長(zhǎng)、降水多的氣候特點(diǎn)，可以顯著提高路面使用壽命、提升公路服務(wù)水平。

1 目前同步碎石封層設(shè)備的不足之處

目前同步碎石封層車(chē)的主要類(lèi)型有舉升料斗式、固定料斗式、三位一體同步碎石封層車(chē)、連續(xù)型同步碎石封層車(chē)、特殊作業(yè)同步碎石封層車(chē)等。對(duì)于同步碎石封層設(shè)備而言，其主要任務(wù)是撒布瀝青和碎石，同步碎石封層車(chē)的主要性能參數(shù)就是瀝青和碎石的撒布精度，保證兩者的撒布精度是對(duì)于提高同步碎石封層作業(yè)質(zhì)量有著至關(guān)重要的意義。目前在同步碎石封層設(shè)備中關(guān)于瀝青與碎石撒布施工方面還存在以下幾點(diǎn)不足之處。

（1）大多數(shù)同步碎石封層設(shè)備采用負(fù)載敏感泵來(lái)控制瀝青灑布，通過(guò)不斷測(cè)量車(chē)速調(diào)節(jié)瀝青撒布量，但無(wú)法有效控制因車(chē)速變化造成的碎石撒布不均問(wèn)題。

（2）碎石流量的控制一般采用調(diào)節(jié)布料輥轉(zhuǎn)速的方法，但當(dāng)布料輥轉(zhuǎn)速達(dá)到100 r/min左右的時(shí)，布料輥轉(zhuǎn)速變化對(duì)碎石流量的影響非常小，因此，布料輥轉(zhuǎn)速較高時(shí)碎石撒布量很難控制。

（3）同步碎石封層車(chē)施工環(huán)境惡劣，瀝青、碎石飛散，能見(jiàn)度低，噪聲大 ，瀝青灑布溫度相對(duì)較高，這些因素都會(huì)影響傳感器的正常使用，對(duì)傳感器的檢測(cè)精度產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致瀝青和碎石撒布量控制不精確。

2 同步碎石封層設(shè)備的改進(jìn)研究

結(jié)合公路粘結(jié)層實(shí)際施工情況，依托江蘇省高速公路養(yǎng)護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)同步碎石封層設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)研究，分析影響瀝青和碎石撒布精度方面的相關(guān)因素，并提出優(yōu)化控制方案。在現(xiàn)有瀝青和碎石撒布量控制方法的基礎(chǔ)上，優(yōu)化舉升料斗翻轉(zhuǎn)控制、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制以及噴灑桿高度等控制內(nèi)容，以達(dá)到更好施工效果。此外，在同步封層施工過(guò)程中，擬增加碎石預(yù)裹覆、結(jié)合料中添加纖維等工序，以提高公路粘結(jié)層施工質(zhì)量。具體改進(jìn)優(yōu)化內(nèi)容包括以下3個(gè)方面。

（1）舉升料斗翻轉(zhuǎn)控制：隨著施工的進(jìn)行，碎石的料位逐漸下降，需要及時(shí)調(diào)整舉升料斗角度，以保持料門(mén)口碎石有恒定壓力。該項(xiàng)目擬通過(guò)對(duì)比多種料位傳感器的工作特性，主要包括重錘式料位傳感器、超聲波式料位傳感器、電容式料位傳感器等，選擇最佳傳感器組合方案，以便更好控制舉升料斗。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制：當(dāng)同步碎石封層車(chē)作業(yè)速度相對(duì)較低時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)瀝青泵轉(zhuǎn)速和布料輥轉(zhuǎn)速來(lái)消除車(chē)速對(duì)瀝青和碎石撒布量產(chǎn)生的影響，當(dāng)同步碎石封層車(chē)作業(yè)速度相對(duì)較高時(shí)，瀝青和碎石撒布量則難以控制，因此，當(dāng)車(chē)速較為穩(wěn)定時(shí)，瀝青和碎石撒布量則相對(duì)精確。該項(xiàng)目擬采用通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速使得車(chē)速達(dá)到穩(wěn)定，采用雷達(dá)測(cè)速技術(shù)精確檢測(cè)同步碎石封層車(chē)作業(yè)速度，以消除車(chē)輛滑轉(zhuǎn)率（地面條件和載重量）和動(dòng)力半徑（輪胎氣壓、氣溫、輪胎磨損程度）變化等因素造成的車(chē)速測(cè)量不準(zhǔn)的缺陷，然后通過(guò)閉環(huán)控制油門(mén)執(zhí)行器來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，最終實(shí)現(xiàn)車(chē)速的穩(wěn)定控制。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制框圖如圖1所示。

（3）噴灑桿高度控制：噴灑桿高度對(duì)瀝青撒布量影響較大，一般采用超聲波、激光或紅外測(cè)距等傳感器來(lái)檢測(cè)并控制噴灑桿高度，但施工過(guò)程中同步碎石封層車(chē)的作業(yè)環(huán)境比較差，這些傳感器對(duì)外界環(huán)境的變化比較敏感，因此控制效果不佳。該項(xiàng)目擬通過(guò)檢測(cè)輪胎半徑以及鋼板彈簧的變形量來(lái)檢測(cè)車(chē)輛底盤(pán)高度，然后調(diào)節(jié)噴灑桿起升油缸，通過(guò)液壓系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)噴灑桿高度，提高瀝青撒布精度。（如圖2）

3 同步碎石封層設(shè)備的試驗(yàn)與測(cè)試

在同步封層設(shè)備改進(jìn)調(diào)試完成之后，該項(xiàng)目搭建同步碎石封層設(shè)備試驗(yàn)平臺(tái)，檢驗(yàn)改進(jìn)的同步碎石封層設(shè)備系統(tǒng)軟硬件匹配是否合理，通過(guò)檢測(cè)同步封層設(shè)備瀝青和碎石的撒布精度，測(cè)試控制系統(tǒng)的精度、實(shí)時(shí)性，從而為同步碎石封層設(shè)備以及施工工藝流程的進(jìn)一步完善提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。同步碎石封層作業(yè)試驗(yàn)與測(cè)試流程圖如圖3所示。

4 完善同步碎石封層公路粘結(jié)層質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

目前國(guó)內(nèi)對(duì)同步碎石封層公路粘結(jié)層的作業(yè)質(zhì)量并沒(méi)有系統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系，主要以瀝青噴灑量不均勻度、碎石撒布量不均勻度、平均碎石脫粒率、碎石露出高度、成片性病害等單一指標(biāo)作為主要評(píng)價(jià)依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中由于評(píng)價(jià)指標(biāo)單一，存在諸多缺陷，不能真實(shí)地反應(yīng)同步碎石封層的作業(yè)質(zhì)量。該項(xiàng)目擬采用基于置信概率的方法綜合評(píng)價(jià)同步碎石封層的作業(yè)質(zhì)量，綜合考慮瀝青橫向?yàn)⒉剂科?、瀝青縱向?yàn)⒉剂科畹纫蛩?，合理開(kāi)展公路粘結(jié)層作業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)，完善同步碎石封層公路粘結(jié)層質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，為檢測(cè)同步碎石封層的作業(yè)質(zhì)量提供理論依據(jù)和可操作的檢測(cè)步驟。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)江蘇雨季長(zhǎng)、降水多的氣候特點(diǎn)，開(kāi)展同步碎石封層設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究，通過(guò)改進(jìn)同步碎石封層設(shè)備、完善公路粘結(jié)層質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面研究，并經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐檢驗(yàn)，有效降低養(yǎng)護(hù)成本，提高公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

（1）工藝方面。同步碎石封層技術(shù)與類(lèi)似的稀漿封層、乳化瀝青粘層、熱瀝青粘層等養(yǎng)護(hù)技術(shù)相比，是更為有效的公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)，更適合于公路粘結(jié)層施工。

（2）質(zhì)量方面。瀝青路面經(jīng)過(guò)同步碎石封層處理后，具有良好的防滲水、層間粘結(jié)和延緩反射裂縫的性能，能有效保證公路粘結(jié)層的施工質(zhì)量。

（3）經(jīng)濟(jì)效益方面。同步鋪灑粘結(jié)材料和集料，實(shí)現(xiàn)噴灑到路面上的高溫粘結(jié)料在不降溫的條件下與碎石即時(shí)結(jié)合，從而確保粘結(jié)料和集料之間的牢固結(jié)合，從而大幅度提高路面整體使用壽命，降低周期養(yǎng)護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 李寶建.熱瀝青同步碎石封層設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].交通世界，2016（10）：84-85.

[2] 王艷.改性乳化瀝青同步碎石封層技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（26）：236.

[3] 胡連忠.碎石封層技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用探討[J].青海交通科技，2016（4）：55-56.

[4] 宋振球，張桓靖.同步碎石封層技術(shù)在路面施工中的應(yīng)用[J].公路與汽運(yùn)，2016（4）：148-150.

[5] 郭曉華.公路養(yǎng)護(hù)中同步瀝青碎石封層技術(shù)的應(yīng)用[J].華東公路，2015（3）：98-99.