吸掃結合式清掃車在水穩層雜質清除中的應用

王國慶　徐維軍

摘 要：不管是水泥混凝土道路，還是瀝青混凝土道路，其面層材料都是攤鋪于水泥穩定基層上的。有效地清除水泥穩定層表面附著的各類雜質，能夠實現道路基層和面層間的良好結合，從而保證道路的整體施工質量。傳統的水穩層雜質清除工藝和設備只有與道路等級的不斷提高同步更新換代，才能滿足道路施工的要求。

關鍵詞：水穩基層；清掃車；雜質清除

Abstract： No matter cement concrete road or asphalt concrete road， their surface materials are paved on the cement stabilized subgrade. Impurities removal operation for cement stabilized subgrade surface can strengthen the combination of the subgrade and the surface layers， besides， can ensure the quality of the overall road construction. The traditional impurity removal process and equipment must be updated and upgraded constantly with the improvement of road grade， so they can satisfy the requirement of road construction.

Keywords： Cement stabilized subgrade； Sweepe； Impurities removal

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A

1 引言

眾所周知，水穩層作為承重層，在其上面加鋪瀝青混凝土或水泥混凝土面層前，必須在鋪筑完成后進行一段時間的養生才能達到規定的強度。但是在養生期間，水穩層表面會附著很多的雜質，如果不進行清除作業就直接攤鋪面層材料，將會影響路面應有的設計強度和道路的使用壽命。鑒于此，為了消除水穩層表面雜質對道路的不利影響，必須在水泥穩定基層鋪筑后對表面雜質進行徹底清除。

為了將水穩層表面雜質進行有效清除，公路建設科研和施工單位探索和嘗試了很多清除方法，并投入和改造了不少專用施工和養護設備。現在國內的清掃設備大多是改裝而成的，通常是在二類底盤上加裝作業裝置，由于體型較大，操作起來靈活性通常比較欠缺。同時根據作業原理和結構的不同，在實際工程應用中取得的效果也不一。

除了人工清掃，目前雜質清除設備的作業原理和結構主要有：純掃式、純吸式、吸掃結合式及水壓沖擊清除。這些雜質清除設備在工程實際中均取得了一定的實效，但存在的問題也較為突出。純掃式的長處是清掃的范圍相對來說比較寬，適應性能也很好，但是對于微細塵粒效果不太理想，除凈率不高；純吸式設備分為吸和吹兩種類型，不具備盤刷等清掃裝置，單純使用干式除塵的方式，適合顆粒粉狀雜質；吸掃結合式設備包括開放式和循環吸掃式，通常具有盤刷或滾刷以及吸塵裝置，普通道路清掃車多采用吸掃式。水壓清洗可較為徹底地清除水穩表面的輕質粉塵，但水力清洗的實際效果取決于水是否具有較高的壓力和水量是否充足，并且水壓清洗后，需要等殘余的水蒸發后才能開始道路上面層的鋪筑，影響施工進度。另外，在夏天，水可能和水泥發生水化反應，可能影響凝結硬化的強度。

水穩層不同于普通的路面，具有特殊性。一方面，水穩層表面的雜質可能包含施工期間黏結在水穩層表面但又不穩定的雜質。現有的純掃、純吸、吸掃結合式設備以及水壓沖擊對路面的作用都是柔性掃刷，它們能對植物莖葉和人類生活丟棄物等輕體物質進行較為徹底的清除，但對黏結在水穩層表面的雜質很難奏效；另一方面，水穩層表面比瀝青混凝土或水泥混凝土路面粗糙，在養生期間會有很多粒徑小、重量輕的粉塵陷在其中而難以清除。統計發現吸掃工藝對輕質粉塵的清除效率不足45%。

綜上所述，使用現有方法清除水穩層表面的雜質難以達到工程質量的要求，而雜質清除不干凈必定會影響道路質量和服務壽命，造成安全隱患。所以本文對現有吸掃結合式設備的基本結構和工作原理進行改進，使其具有良好的工作性能，從而能夠有效完成水穩層雜質的清除工作。

2 以液壓動力鋼絲滾刷疏松、吸掃結合作業完成水穩層表面雜質的清除

為了快速、有效地清除水穩層雜質，本文對吸掃結合式清掃車進行了改造，采用配置液壓系統和風機輔以鋼絲滾刷的清掃車對水穩表層雜質進行快速清除。工作原理是通過液壓驅動，利用鋼絲滾刷將雜質快速強制疏松，通過掃和吸兩個步驟并配合汽車底盤的前進來清除雜質，如圖1所示。

為了將雜質吸進垃圾箱內，吸嘴需要依靠風機提供負壓，因此風機是吸掃式清掃設備必不可少的裝置。為了保證雜質清除作業的效果，使用前后交錯接力式多級風道對表面雜質進行強力吹除。根據需要把吹送風道設計為多個，文獻[2]采用的是前后交錯接力式二級風道，即：

Δ=δ=……=ε=x×P （1）

其中：Δ、δ和ε分別是第一風道、第二風道和第n風道的入口風壓；P為空壓機出口的風壓；x為從空壓機出口到風道入口的壓力效率系數，計算時可取0.5～0.7。這樣即使吹送長度延長也能保證各個風道的入口風壓基本相同，達到各風道同風壓接力吹除的作業效果，吹除原理如圖2所示。

3 配置鋼絲滾刷的吸掃結合式清掃車的基本結構

配置鋼絲滾刷的吸掃結合式清掃車的組成部分有汽車底盤、液壓系統、電氣控制系統、氣力輸送系統、清掃作業裝置、副發動機系統、副車架、風機等。

其中，氣力輸送系統是吸掃式清掃車的核心部分，包括吸嘴、垃圾箱、風機、除塵系統和風道五部分。氣力輸送系統設計得是否合理直接關系到清掃設備的使用性能。

掃路車的清掃能力不僅受氣力輸送系統的影響，還取決于清掃作業裝置。清掃作業裝置是吸掃式清掃設備重要的執行部件，包括盤掃、液壓馬達、液壓缸、調節桿、支承座等，清掃作業裝置中最重要的部件為盤掃。

清掃作業裝置由液壓動力驅動，其提升和下降是依靠液壓缸的伸縮實現的，因此清掃設備采用液壓驅動可使滾刷等工作裝置在作業時自動適應路面的阻力，為工作裝置及其傳動機構提供良好的過載保護。

吸掃式清掃車的液壓系統一般采用雙泵合流的形式，雙泵指主泵和副泵。主泵由副發動機系統驅動，副泵由底盤發動機驅動。其中，副發動機系統是掃路車工作裝置的動力源，用來驅動液壓泵、水泵和風機，以實現掃路車清掃、灑水以及吸收垃圾等功能。其動力傳動情況如圖3所示。出于節約能源和減小液壓油箱容積等方面的考慮，在一般性作業時，僅主泵工作；必要時可以同時開啟主副泵為液壓系統提供動力；副泵亦可單獨使用。

上述所有的裝置都需要固定在副車架上，副車架是雜質清除設備上至關重要的結構部件，其結構穩定與否直接決定了清掃設備的可靠性。

結語

采用液壓動力鋼絲滾刷強制疏松和吸掃結合作業可對黏結在水穩層表面的粒徑較小、質量較輕的雜質進行較為徹底地清除。目前，這種工藝及其專用設備已在某二級路的工程實踐中得到了成功的應用，收到了良好的作業效果。

參考文獻

[1]姜兆文.吸掃式掃路車總體設計及氣力輸送系統研究[D].吉林：吉林大學，2013（05）.

[2]魏闊.水穩層表面雜質快速清除的重要性及其施工工藝的改進[J].山西交通科技，2014（01）：18-20.

[3]陳順.城市道路吸掃車清掃裝置的設計與運動仿真[D].武漢：武漢理工大學，2013（06）.

[4]郭鵬.全液壓單發動機清掃車液壓系統研究[D].青島：青島理工大學，2012（06）.