瀝青混凝土路面施工機械組織與機群配置研究

夏學軍

(湖南路橋通盛工程有限公司)

隨著我國公路建設(shè)的快速發(fā)展，特別是高速公路建設(shè)速度的加快，機械化施工在公路建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。公路工程施工質(zhì)量與速度在相當大的程度上取決于施工的機械化程度。隨著施工機械化程度的不斷提高，一些施工企業(yè)的筑路機械已占企業(yè)固定資產(chǎn)的80%以上。機械設(shè)備實力的強弱、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。隨著公路工程機械化施工的發(fā)展，如何科學合理地管理好、組織好施工機械顯得越來越重要。

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

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

1.2 瀝青混凝土攪拌機的配置

(1)間歇式瀝青混凝土攪拌機

一套間歇式瀝青混凝土攪拌設(shè)備，自身就是一個綜合的系統(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、儲存、計量裝置，瀝青保溫儲存，輸送計量系統(tǒng)，礦粉儲存輸送系統(tǒng)，攪拌裝置，成品料儲存裝置，除塵系統(tǒng)，控制系統(tǒng)等。間歇式攪拌機配料精度高，采用變頻技術(shù)實現(xiàn)各物料的粗精配，粗配達到要求用量的90% ～95%，精配實現(xiàn)優(yōu)于0.5%的配料精度。

(2)瀝青混凝土攪拌站的選點建站

攪拌站選點時要考慮可征用場地的面積和進入攪拌站的運輸?shù)缆返臅惩ㄐ?。選用在工程的互通立交旁邊，通?；ネ⒔惶幈容^便利原材料進站，尤其是成輸，出站就可通過互通匝道的路基上高速公路，大大減小了交通阻塞對路面施工影響。

瀝青混凝土攪拌機是瀝青混凝土路面機械化施工的主導(dǎo)機械，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、運輸車輛、壓路機和其它輔助設(shè)備。

2 瀝青混凝土路面施工機群配置技術(shù)

2.1 配置原則

(1)主導(dǎo)機械

瀝青混凝土路面面層施工中，主導(dǎo)機械是指瀝青混合料攪拌站中的攪拌機;攪拌機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)主要機械

主要機械包括瀝青混合料攤鋪機組、運輸汽車、壓實機械以及裝載機、灑水車;主要機械的配置必須服從主導(dǎo)機械，以提高主導(dǎo)機械工作效率。

2.2 瀝青混合料攪拌機與攪拌機組配置

瀝青混合料攪拌機必須是強制間歇式攪拌設(shè)備。其基本技術(shù)性能除必須滿足國家有關(guān)瀝青混合料攪拌機標準外，還必須滿足高速公路瀝青路面熱拌瀝青混合料拌制質(zhì)量要求，且符合國家環(huán)境保護相關(guān)規(guī)定。

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

2.3 瀝青混合料攤鋪機與攤鋪機組配置

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

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

2.4 壓實機械與壓實機組配置

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

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

2.5 瀝青混合料運輸車輛與運輸車組配置

瀝青混合料運輸車組的運輸能力由車組的單個運輸力量組成。車組整體運輸能力由瀝青混合料攪拌機組的生產(chǎn)能力確定，并適當大于瀝青混合料攪拌機組生產(chǎn)能力。在路面施工進入正常后，車組的運輸力量應(yīng)使攪拌機前等待裝料和攤鋪機前等待卸料的車輛排隊數(shù)量保持在1～2輛。

在路面施工中，隨著工況的變化，運輸車組原來的運輸能力會發(fā)生變化。

表1 壓實機械選型

3 實例分析

3.1 項目背景

(1)工程概況

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

(2)施工工藝

施工方法采用攪拌站集中攪拌、自卸車運輸(成品料運輸狀況良好，運料速度可達30～50 km/h)、兩臺攤鋪機聯(lián)合攤鋪、壓路機碾壓的機械化施工作業(yè)方式。

(3)設(shè)備情況

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

表2 L高速16合同段機械設(shè)備

3.2 機群配置

(1)攪拌站配置

根據(jù)瀝青混合料攪拌機與攪拌機組配置理論，瀝青攪拌站MAP320(4000型)滿足本項目生產(chǎn)能力需求。

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

由式1可知:

根據(jù)瀝青混合料攪拌機與攪拌機組配置理論，瀝青攪拌站MAP320(4000型)滿足本項目生產(chǎn)能力需求。

(2)瀝青混合料攤鋪機與攤鋪機組配置

瀝青混凝土路面施工中，單臺攤鋪機的最大攤鋪寬度不能超過8 m。L高速單幅路面寬度大于8 m，采用雙機并行梯狀聯(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連續(xù)、穩(wěn)定地進行攤鋪作業(yè)，攤鋪機組實際攤鋪速度應(yīng)根據(jù)瀝青混合料攪拌機組生產(chǎn)能力設(shè)定。攤鋪機組實際攤鋪速度設(shè)定值可計算得3.8 m/min。

(3)壓實機械與壓實機組配置

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

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)場數(shù)據(jù)調(diào)查，初壓、復(fù)壓、終壓壓路機的有效作業(yè)寬度為均為1.88 m。

(4)瀝青混合料運輸車輛與運輸車組配置

根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)調(diào)查，混合料運輸距離L=15(km);運輸汽車平均運料速度30(km/h);運輸汽車平均空返速度50(km/h)。攪拌機組裝一車混合料的平均時間4.4(min);運輸汽車運料、空返的總時間為48(min);運輸車輛給瀝青混合料攤鋪機卸一車料的平均時間為4.4(min)。攤鋪子系統(tǒng)運輸車輛平均到達率為0.018(輛/min)。

以攪拌機機組前運輸車輛等裝料平均排隊長度2～4輛為依據(jù)，在L高速16合同段運輸車輛數(shù)量為16，其次根據(jù)一攤鋪機前等待卸料車平均排隊長度2～4輛為依據(jù)，運輸車輛數(shù)量為16，確定瀝青混合料運輸車組車輛初步配置為16(輛)。

4 結(jié)束語

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

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