碾壓式瀝青混凝土心墻施工機械選型與優化配置

朱顯鴿 何鵬飛

摘 要 碾壓式瀝青混凝土心墻機械化施工普遍應用，有利于保證心墻施工的質量，并大大加快了心墻施工的進度。但有些機械在不同的施工環境中使用時還存在一定的不足。本文結合新疆伊犁庫什塔依水電站工程實際進行瀝青混凝土心墻施工機械選型分析和優化探討，對于機械使用中的不足之處提出優化改進措施。

關鍵詞 碾壓式瀝青混凝土心墻 施工機械選型 優化配置

中圖分類號：TV544 文獻標識碼：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構簡單、工程量小、防滲性能安全可靠等優點在國內外已經得到了廣泛的應用和推廣。我國瀝青混凝土心墻自開始建設到現在已經發展到機械化施工，機械化施工心墻有利于保證心墻施工的質量，并大大加快了心墻施工的進度。在碾壓式瀝青混凝土心墻施工中，根據心墻施工流水作業，針對不同的施工環境，如何有效選擇以瀝青混合料生產系統為龍頭的心墻施工一條龍配套施工機械，是保證心墻施工質量，實現心墻高效機械化施工的關鍵。本文結合新疆伊犁庫什塔依水電站工程實際進行瀝青混凝土心墻施工機械選型分析和優化探討，并對機械在使用中的不足之處提出改進措施。

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，當地年平均氣溫7.3℃，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械選型

2.1 瀝青混合料生產系統

由于本工程工期緊，需要在冬季進行心墻施工，為了解決心墻冬季低溫施工問題，并且根據心墻施工強度要求選擇了YQLB1000型瀝青混合料生產系統。本系統的最大優點是：采用了獨特的罐中罐技術，方便了瀝青的加熱和保溫。罐中罐技術就是在常規燃煤加熱罐的基礎上內置高溫小罐，并在高溫小罐內加置導熱油排管、外置循環泵和膨脹箱構成了一個小型導熱油加熱爐，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，無需再購置專用導熱油爐，減少設備成本，安裝和運輸非常便利快速。除此之外，本生產系統還具有計量精確、性能穩定、機動靈活、轉場方便的特點。

2.2 瀝青混合料運料機械

為了保證瀝青混合料運輸的質量和數量，運料機械必須滿足以下幾點要求：（1）保證瀝青混合料在運輸過程中不能發生離析、分層現象；（2）必須清潔、密封、光滑；（3）必須采取保溫措施，瀝青混凝土施工時對溫度非常敏感，如果施工時溫度控制不當，會影響瀝青混凝土的質量；（4）保證數量，運料機械的運輸強度應和瀝青混合料的生產強度、攤鋪機械的施工強度相匹配。

結合本工程施工特點，選擇運料機械的關鍵是做好瀝青混合料運輸過程中的保溫工作。目前瀝青混合料冬季施工運輸機械常用的有兩種：（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系統距施工現場較近，選用了3臺5t自卸汽車（車廂底部及四周添加了保溫層和保溫蓋）進行瀝青混合料運輸。經過現場運輸試驗測試，運輸時間為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場施工溫度控制要求。而運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，適用于運輸距離較遠，故本工程不予采用。

2.3 瀝青混合料攤鋪機械

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

2.4 瀝青混合料碾壓機械

根據《水工碾壓式瀝青混凝土施工規范》，要求施工后瀝青混凝土的孔隙率小于3%，要達到這樣的密實度要求，并且充分發揮瀝青混凝土的抗滲性能，必須對入倉的瀝青混合料進行碾壓。

要確保瀝青混凝土的碾壓質量，合理選擇碾壓機械非常重要，根據心墻的構造和心墻材料的工程特性，進行碾壓機械的類型和規格的選定。瀝青混凝土是顆粒狀混合材料，根據顆粒狀材料在振動狀態下顆粒間的摩擦力可瞬間降低的工程特性選用振動碾，碾壓機械規格的大小要適中，太大了，容易出現過分碾壓，被碾壓的瀝青混合料反倒會離析、分層；太小了，鋪料層的下部不易被壓實，且碾壓遍數太多了，也不經濟、快速。

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

3 心墻施工機械在本工程使用中存在的問題及優化措施

3.1 瀝青混合料生產系統

YQLB1000型瀝青混合料生產系統在本工程低溫施工環境中使用時呈現出適應性不足，主要表現在：（1）計量精度隨施工溫度變化，當施工溫度在在2 ℃ 以上時，計量精度可以滿足設計使用要求，當施工溫度低于2℃ 時，若沒有采取相應的保溫措施的情況下是不能滿足設計使用要求的；（2）細骨料含水量過大，使得瀝青混合料生產系統烘干設備加熱時出現沾桶現象，最終導致烘干設備出口堵塞，整個生產系統無法正常運行。

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

3.2 心墻聯合攤鋪機

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

經過對上述問題的研究分析，認為原因如下：（1）本機械前輪較小，而壓實后過渡料面層整體膠結性較差，機械調整方向時前輪將過渡料面層擠壓松散，因此難以調整攤鋪機方向，瀝青心墻中線偏差大；（2）攤鋪機與過渡料料斗連接成一體式硬連接，當下層料不平時，攤鋪機驅動履帶架空無法前行，這時提升過渡料料斗，致使過渡料攤鋪后出現凹凸起伏，平整度較差。

為了滿足本工程施工質量要求，針對以上問題進行如下優化改造：（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的活動擋板，來調節過渡料的攤鋪平整度。

經過采取以上改造措施后，XT120瀝青混凝土心墻聯合攤鋪機在本工程心墻施工中運行良好，很好地保證了碾壓式瀝青混凝土心墻的施工質量和進度。

4結論

由于本工程特殊的氣溫環境，瀝青混凝土心墻施工中部分施工機械出現了不適應性，經過對機械的研究分析并進行優化改造，最終心墻的施工質量和施工進度均得到了較好的保證，取得了良好的經濟效益和社會效益，希望對后續相似工程建設提供參考和借鑒。

基金項目：楊凌職業技術學院科學研究基金項目“碾壓土石壩瀝青混凝土心墻壓實控制與影響因素研究”（ A2012007）

參考文獻

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

[2] 李旭，唐咸遠.瀝青混凝土路面施工機械選擇及質量控制[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范[S].2006.