公路工程瀝青路面機(jī)械化施工研究

馮玉州

摘 要：隨著科技水平的不斷提高，在現(xiàn)代化的公路建設(shè)中機(jī)械化的施工運(yùn)用的越來越廣泛，如何科學(xué)合理地進(jìn)行機(jī)械化施工是保證公路建設(shè)質(zhì)量和工程進(jìn)度的重要保證。本文將對瀝青路面施工機(jī)械的使用性能、選用原則、瀝青路面施工選用的主要機(jī)械幾方面進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：公路;瀝青路面;機(jī)械化施工

Abstract： With the continuous improvement of the level of science and technology， mechanized construction is more and more widely used in modern highway construction. How to carry out mechanized construction scientifically and reasonably is an important guarantee to ensure the quality of highway construction and project progress. In this paper， the performance of asphalt pavement construction machinery， selection principles， the main machinery selection of asphalt pavement construction are discussed.

Keywords： Highway; Asphalt pavement; Mechanization construction

一、瀝青路面施工機(jī)械的使用性能

為了保證公路施工的各項(xiàng)工作，整個的公路項(xiàng)目中有品類眾多、型號眾多的機(jī)械，各種機(jī)械都有著不盡相同的技術(shù)特性[1]。為了保證施工機(jī)械的有效應(yīng)用，保證施工效果和經(jīng)濟(jì)效益，非常有必要掌握機(jī)械的性能。施工機(jī)械的主要性能主要體現(xiàn)在以下幾方面。

（一）牽引特性

這種特性通過牽引特性圖解曲線形式來表示，它主要反映出在規(guī)定的地面條件下，在平坦地段機(jī)械以全油門進(jìn)行相等速度的運(yùn)動時，機(jī)械在不同檔位速度下的實(shí)際速度、牽引的效率、牽引的功率、發(fā)動機(jī)的油耗量、發(fā)動機(jī)功率等等[2]。牽引特性對機(jī)械的作業(yè)性能和效率都有著重要的影響。牽引特征曲線是機(jī)械最基本的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，對于機(jī)械的設(shè)計和使用都非常重要。根據(jù)牽引特性能有效地使用機(jī)械，充分發(fā)揮機(jī)械的生產(chǎn)能力，根據(jù)牽引特性使各種機(jī)械種類合理配合。

（二）動力特性

動力特征是用來反映鏟土運(yùn)輸類機(jī)械在運(yùn)輸?shù)墓ぷ髑闆r下動力性的。主要對鏟土運(yùn)輸類機(jī)械的速度、加速性能以及爬坡的能力進(jìn)行評價。鏟土運(yùn)輸類機(jī)械的動力性指標(biāo)通常用D（動力因素）來評價，機(jī)械的動力特性直接影響到機(jī)械的生產(chǎn)效率[3]。

其中公式中的Fk代表切線牽引力;Fw代表風(fēng)阻力、慣性阻力、坡度阻力等一系列阻力的總和;ms代表機(jī)械的總質(zhì)量。

D反映了在去除風(fēng)阻力的影響之后，機(jī)械單位機(jī)器重量能夠獲得的克服滾動、坡道、慣性等阻力的切線牽引力。所以在使用機(jī)械時要注意在起步時采用低檔位，在作業(yè)中要采用中檔位，在行駛中要采用高檔位[4]。

（三）機(jī)動性

機(jī)械的機(jī)動性主要影響機(jī)械在公路施工場所的適用程度，和機(jī)械的操縱性有密切的聯(lián)系，主要反映機(jī)械在施工場地是否能夠穩(wěn)定的直線行駛以及是否能夠在狹窄的地點(diǎn)通過和轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)向[5]。

（四）穩(wěn)定性

機(jī)械的穩(wěn)定性主要體現(xiàn)機(jī)械在進(jìn)行坡道的施工或者是上坡下坡時是否能夠抵抗橫向和縱向上傾翻和滑移方面的能力[6]。

（五）經(jīng)濟(jì)性

這個特征主要表現(xiàn)在施工機(jī)械在運(yùn)行和作業(yè)的時候能否保證燃料的消耗經(jīng)濟(jì)合理。

二、瀝青路面施工機(jī)械的選用原則

施工機(jī)械的品類繁多，規(guī)格型號多種多樣，各種機(jī)械都有自身的使用性能和適用范圍。一種機(jī)械或許有許多的用途，而一項(xiàng)施工內(nèi)容通常也可以使用不同的機(jī)械進(jìn)行施工，或者幾種施工機(jī)械共同配合完成施工作業(yè)[7]。所以在進(jìn)行瀝青路面施工機(jī)械的選擇時要根據(jù)施工的工程量以及施工進(jìn)度科學(xué)合理地進(jìn)行瀝青路面施工機(jī)械的選擇。機(jī)械要與公路建設(shè)的施工條件、地理特征、施工質(zhì)量要求、施工工期等具體情況相適應(yīng)。選擇時要平衡施工機(jī)械的性能、先進(jìn)性、可靠性與機(jī)械的使用成本之間的關(guān)系，選擇經(jīng)濟(jì)性的機(jī)械。公路質(zhì)量是公路的“生命”，所以在選擇時還要充分地考慮機(jī)械施工是否能夠保證公路施工的質(zhì)量，而且要重點(diǎn)關(guān)注機(jī)械的安全性能，防止機(jī)械出現(xiàn)故障導(dǎo)致的公路、人員安全事故。在組織機(jī)械施工時要合理地配置公路機(jī)械的數(shù)量、類型以及技術(shù)性能，優(yōu)化機(jī)械組合，保證工程的施工質(zhì)量以及施工效率，使公路能夠如期完成建設(shè)[8]。盡量選擇同系列的機(jī)械方便進(jìn)行維護(hù)和管理工作。

三、瀝青拌和設(shè)備的選擇

根據(jù)目前國際國內(nèi)的市場上來看，目前瀝青拌和設(shè)備主要類型有間歇式和滾筒式攪拌機(jī)兩種比較流行的類型。間歇式的攪拌機(jī)使用的計量方法是分批計量，采用強(qiáng)制攪拌的工藝，其優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)瀝青混合料的骨料級配與油石比的精確化，攪拌均勻并且含水量較低[9]。但是此類型的設(shè)備體量龐大，能源消耗量比較大。對于標(biāo)準(zhǔn)比較高的高速公路，為了適應(yīng)高速公路路面施工質(zhì)量要求高、負(fù)荷量大、流量大等運(yùn)輸特點(diǎn)，必須使用間歇式的瀝青攪拌機(jī)，間歇式瀝青攪拌機(jī)如圖1所示。

滾筒式的攪拌機(jī)能夠進(jìn)行連續(xù)作業(yè)、自由攪拌，具有設(shè)備緊湊、在相同的生產(chǎn)率下動力能源消耗較少等優(yōu)點(diǎn)。但是這類機(jī)械對于瀝青混合料的骨料級配與油石比的精確程度不高，而且在瀝青與火焰接觸時，容易發(fā)生老化，從而降低了使用性能。

四、瀝青攤鋪機(jī)施工過程

瀝青路面攤鋪機(jī)械作業(yè)主要是通過攤鋪機(jī)、壓路機(jī)、自卸汽車這三者進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)。攤鋪機(jī)通過刮板運(yùn)輸器以及螺旋攤鋪器把混合料進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，使其達(dá)到一定的寬度，瀝青攤鋪層要先用振搗板搗實(shí)，然后把多出來的瀝青刮掉，經(jīng)過初步搗實(shí)以后使用熨平器把瀝青混凝土層整理平整。

（一）攤鋪過程

瀝青混凝土攤鋪機(jī)的攤鋪過程，如圖2所示，自卸汽車在裝混合料之前在車箱涂抹好石油或者是潤滑油，然后從瀝青攪拌廠裝混合料并運(yùn)到施工現(xiàn)場。自卸汽車進(jìn)行倒車操作，使汽車的后輪好在攤鋪機(jī)前面的推動輪上，將汽車的變速箱放到空擋的位置。自卸汽車把一部分混合料卸到攤鋪機(jī)的料斗內(nèi)并運(yùn)輸?shù)叫枰獢備伒牡攸c(diǎn)，然后攤鋪機(jī)采用適當(dāng)?shù)乃俣韧七M(jìn)汽車向前運(yùn)動，汽車在向前移動的時候均勻的卸載混合料，由攤鋪機(jī)跟在后面進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。攤鋪的瀝青料層經(jīng)過搗實(shí)板的操作得到初步的搗實(shí)。再由熨平其對鋪好的料層進(jìn)行整平工作。最后使用壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)。

（二）攤鋪工藝

如圖3所示，“運(yùn)轉(zhuǎn)攤鋪工藝”是指在攤鋪機(jī)和運(yùn)料車之間增加用于材料運(yùn)轉(zhuǎn)的材料運(yùn)轉(zhuǎn)車。由運(yùn)轉(zhuǎn)車進(jìn)行二次攪拌能夠使在之前環(huán)節(jié)中有級配離析和溫度問題的瀝青得到充分的拌和。

運(yùn)轉(zhuǎn)車本身不用和攤鋪機(jī)接觸，也避免了運(yùn)料汽車和攤鋪機(jī)之間的碰撞，其作業(yè)的具體情況如圖4所示。

在進(jìn)行拌和時產(chǎn)生的供料不均勻的問題也可以通過運(yùn)轉(zhuǎn)車料斗的存儲量來進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)。運(yùn)轉(zhuǎn)車上的瀝青混合料能倒入攤鋪機(jī)上附加的容量為15～18 t的料斗，通過這項(xiàng)裝置可以防止攤鋪機(jī)的進(jìn)料口兩側(cè)產(chǎn)生骨料堆積，同時也能調(diào)節(jié)攤鋪機(jī)的負(fù)載量。通過對運(yùn)轉(zhuǎn)車供料速度的控制，使攤鋪機(jī)附加的料斗中瀝青混合料能始終保持料位恒定，進(jìn)而使攤鋪機(jī)能夠連續(xù)均載，實(shí)現(xiàn)攤鋪機(jī)的穩(wěn)定攤鋪。運(yùn)轉(zhuǎn)車的應(yīng)用能夠使瀝青混合料得到充分地利用，減少溫度和材料的離析，提高壓實(shí)度，使公路的孔隙、壽命、滲水性等方面都能夠達(dá)到公路建設(shè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大大提升了公路瀝青路面的整體質(zhì)量。

（三）瀝青攤鋪機(jī)生產(chǎn)效率的計算

瀝青攤鋪機(jī)的生產(chǎn)率計算公式為：

Q = rbvσ

其中b代表的是攤鋪帶的寬度（m）;σ代表的是攤鋪帶的厚度（m）;v代表攤鋪機(jī)的行駛速度（km/h）;r代表的是每單位體積瀝青的重量（kg/m3）。

五、瀝青路面壓實(shí)機(jī)械選擇和施工方案

（一）路面壓實(shí)的意義和影響壓實(shí)質(zhì)量的主要因素

路面不是由單一的材料鋪成的，而是多種材料結(jié)合到一起而筑成的，為了使各種材料更好的結(jié)合成耐受性更好的面層，必須提高材料密實(shí)度以及降低材料的透水性能，保證公路在投入使用中面層能夠保持穩(wěn)定，所以必須進(jìn)行壓實(shí)路面作業(yè)。

壓實(shí)機(jī)械是否能夠具有較好的壓實(shí)作用主要是由機(jī)械的單位線壓力決定，而路面的材料強(qiáng)度和進(jìn)行壓實(shí)后是否能夠達(dá)到承載能力標(biāo)準(zhǔn)是選定線壓力的依據(jù)。一般壓路機(jī)的單位線壓力和石料強(qiáng)度之間的關(guān)系如表1所示。

根據(jù)路面的具體壓實(shí)要求出發(fā)從第一遍壓實(shí)和最終的壓實(shí)所用的壓路機(jī)應(yīng)該遵循先輕型機(jī)械然后再重機(jī)械，行駛的速度由高到低的原則進(jìn)行道路壓實(shí)的工作。如果在進(jìn)行壓實(shí)瀝青路面的施工作業(yè)中要重點(diǎn)關(guān)注路面起伏的情況，即使比較微小的起伏也不能忽視，因?yàn)樵诤笃诘耐度胧褂弥袝惯@種現(xiàn)象擴(kuò)大化，嚴(yán)重影響公路的質(zhì)量和安全。出現(xiàn)這種情況要及時進(jìn)行整改，一般運(yùn)用壓路機(jī)進(jìn)行對角線壓實(shí)，也可以用三輪三軸壓路機(jī)消除路面的不平整現(xiàn)象。

（二）壓路機(jī)施工

壓路機(jī)在進(jìn)行施壓作業(yè)時要以路面的中軸線作為標(biāo)準(zhǔn)線，從左右兩邊逐漸往道路中心碾壓，直到壓到中心位置，在道路的中線位置加壓主輪沒有壓到的地方。根據(jù)壓路機(jī)的型號制作相應(yīng)的施工方案。對瀝青路面進(jìn)行施壓時要“先輕后重”，首先進(jìn)行接縫碾壓然后在進(jìn)行初壓、復(fù)壓、終壓的工序。要嚴(yán)格控制碾壓的遍數(shù)和速度，保證施工溫度符合施工要求，改變行駛方向時不要在同一位置上轉(zhuǎn)向，避免造成凹陷。壓力機(jī)的施工一定要把握好技術(shù)要點(diǎn)，保證公路的平整性和堅固程度符合國家相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（三）壓路機(jī)生產(chǎn)效率

壓路機(jī)的生產(chǎn)效率計算公式為：

其中公式中的Q代表壓路機(jī)的生產(chǎn)效率;b1是一次碾壓的寬度（m）;b2表示相鄰兩碾壓帶的重疊寬度（一般取0.15～0.2 m）（m）;L表示一碾壓段的長度（m）;Kb表示時間利用系數(shù)（0.8～0.9）;V表示壓路機(jī)碾壓行駛速度（m/min）;n表示在同一地點(diǎn)的碾壓次數(shù);t表示換向，換擋時間（0.07～0.08 min）（min）。

六、結(jié)束語

綜上所述，公路建設(shè)工作是一項(xiàng)復(fù)雜而且富有技術(shù)的龐大工程，特別是瀝青路面的施工直接影響著交通事業(yè)的發(fā)展。在進(jìn)行瀝青路面機(jī)械化施工的時候一定要對機(jī)械的使用性能、使用方案、生產(chǎn)效率進(jìn)行詳細(xì)的研究，保證施工工作能夠穩(wěn)定的、高質(zhì)量、高效率的進(jìn)行，進(jìn)而為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展和人民生活水平的提高提供良好的交通條件。

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陜西省商洛公路管理局尖角超限運(yùn)輸檢測站，陜西 726000