水泥穩(wěn)定碎石基層施工機(jī)械的合理化配置方法

王志雨

（南京市路橋工程總公司，江蘇 南京 210000）

在現(xiàn)代公路工程中，機(jī)械化施工已成為主流發(fā)展趨勢，合理的機(jī)械配置方式可提高施工作業(yè)效率，達(dá)到事半功倍的效果。因此，圍繞施工機(jī)械的配置方法展開探討具有必要性。

1 工程概況

高速公路某標(biāo)段工程中，路面包含上面層、中面層、下面層、基層四部分。其中，基層選擇的是水泥穩(wěn)定碎石基層形式。基層是道路結(jié)構(gòu)組成中的基礎(chǔ)部分，對后續(xù)各部分施工質(zhì)量的影響較為顯著，同時也對機(jī)械設(shè)備提出了較高的要求，采取合理的機(jī)械設(shè)備配置方法是順利完成基層施工的重要前提。

2 機(jī)械設(shè)備的選型和具體數(shù)量

2.1 穩(wěn)定土拌和設(shè)備

穩(wěn)定土拌和設(shè)備的選型應(yīng)充分考慮施工作業(yè)量和工期要求，保證拌和設(shè)備所具有的產(chǎn)量能夠與實際需求相符，并與攤鋪機(jī)形成相配套的作業(yè)關(guān)系[1]。所選穩(wěn)定土拌和設(shè)備需配套獨立的冷料供給系統(tǒng)，可根據(jù)施工需求靈活調(diào)速、調(diào)頻，保證級配計量的準(zhǔn)確性，為操作者提供手動與自動控制功能。在選擇拌和設(shè)備時，要重點考慮額定生產(chǎn)率Q，具體計算如下：

式中：K為設(shè)備的貯備系數(shù)，該工程取值為1.1；Q1為設(shè)備實際生產(chǎn)率，t/h。

Q1的具體計算方式如下：

式中：ρ濕為穩(wěn)定土的濕密度，t/m3，；ρ干為穩(wěn)定土的干密度，t/m3；ω為含水量；L為正常狀況下單個工作日的攤鋪長度，m；b為攤鋪幅寬度，m；h為厚度，m；T為單個工作日的總拌和時間，h。

根據(jù)水泥穩(wěn)定碎石的基本特性，可知ρ干=2.45t/m3，ω=4.8%、b=11.81m、h=0.18m、L=1200m，每日拌和時間取10h。根據(jù)Q1=665.5t/h，可以求得Q=732.1t/h。

現(xiàn)場共配備2臺拌和設(shè)備，產(chǎn)量分別為500t/h和400t/h，兩者共同配合所產(chǎn)生的總產(chǎn)量明顯超過拌和生產(chǎn)需求，但為了保證施工作業(yè)的持續(xù)性，需考慮貯備系數(shù)的選擇問題。此處將拌和站產(chǎn)量設(shè)為350t/h，正常狀況下額定生產(chǎn)率定為384t/h，經(jīng)過計算后可以得知Q=400t/h。此時，2臺拌和設(shè)備所生產(chǎn)的混合料可完全滿足施工要求，設(shè)備維持正常生產(chǎn)狀態(tài)，保證了混合料的拌和均勻性。

2.2 裝載機(jī)

裝載機(jī)是實現(xiàn)物料空間轉(zhuǎn)移的重要裝置，在選型時需兼顧性能、鏟斗規(guī)格、工作效率。所用的鏟斗寬度不可超過冷料倉的寬度，不滿足此條件則容易在裝載機(jī)上料過程中發(fā)生冷料竄倉現(xiàn)象，導(dǎo)致冷料級配不合理。裝載機(jī)數(shù)量n的具體計算如下：

式中；Q取400t/h；tm為作業(yè)循環(huán)時間，取60h；E為鏟斗容積，取5m3；kw為鏟斗滿鏟系數(shù)，取0.7；ρ為碎石平均松裝系數(shù)，取1.4t/m3；η1為時間利用率，取0.8。根據(jù)式（2）計算并對所得結(jié)果取整，可得n=2，這表明若要保證2臺拌和設(shè)備的順利運行，需分別配置2臺裝載機(jī)，因此該工程所需的裝載機(jī)總量為4臺。

2.3 攤鋪機(jī)

根據(jù)上述分析，b=12m，為滿足攤鋪作業(yè)要求，共配備2臺WTU75設(shè)備，以1h所需攤鋪用量為準(zhǔn)，確定合適的攤鋪速度。從計算結(jié)果來看，持續(xù)1h的攤鋪作業(yè)后，該階段所需的物料總量為665.5t。此處選擇的WTU75攤鋪機(jī)工作能力最高為600t/h，據(jù)此，在確定攤鋪速度時需要充分考慮Q1值，即每臺拌和設(shè)備持續(xù)運行1h的產(chǎn)量。該值需超過攤鋪機(jī)相同時間內(nèi)的攤鋪量，否則將出現(xiàn)攤鋪中斷現(xiàn)象。

1h攤鋪所需用量按式（4）計算，每1h的攤鋪進(jìn)度按式（5）計算。

隨車一起來接遲羽的還有老太太。七哥扶著遲羽走在前面，老太太湊到我的耳邊，喜滋滋地說：“總算踏實過日子了，我死都瞑目啦。”她臉上的皺紋寫滿了由衷安心的笑容，那是一個母親最為知足的表情。

式中：v為攤鋪速度，m/min；η2為攤鋪機(jī)效率系數(shù)，取0.8。

通過計算可求得v=2.499m/min達(dá)到了攤鋪速度要求，由此表明上述的設(shè)備選型方式具有合理性，拌和設(shè)備和攤鋪機(jī)可協(xié)同運行。

2.4 自卸汽車

混合料遵循的是隨拌隨用原則，因此生產(chǎn)所得的混合料需及時通過運輸車轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場。為滿足此要求，則要保證自卸汽車選型和數(shù)量的合理性。

該次施工均選擇的是自卸汽車，其基本參數(shù)為載重w=35t、平均車速v=30m/h。拌和站臨近施工現(xiàn)場，兩處間距為2km，考慮最遠(yuǎn)運輸需求，將運距設(shè)為S=3km，完成單次卸料所需時間為T1，計算公式如下：

式中：η3為載重系數(shù)，取0.9；其他參數(shù)上文已經(jīng)給出，此處不再說明。

裝料時間T2，計算公式如下：

式中：v為自卸車行駛速度，km/h；T3為運輸途中停車或倒車所花費的總時間，取15min。

自卸汽車的總量N，計算公式如下：

式中：η4為汽車?yán)孟禂?shù)，取0.88。

通過計算，將所得結(jié)果取整后N=8，即施工所需的自卸車數(shù)量至少要達(dá)到8輛。

2.5 壓路機(jī)

基層施工中，碾壓作業(yè)是重要環(huán)節(jié)，需根據(jù)需求選擇合適的壓路機(jī)，具體應(yīng)考慮基層材料的含水量、壓實厚度要求、工程進(jìn)度要求、現(xiàn)場地質(zhì)條件等因素[2]。水泥穩(wěn)定碎石基層施工全流程中，壓實是重要的收尾環(huán)節(jié)，混合料的性能以及攤鋪質(zhì)量都通過最終的碾壓效果而體現(xiàn)，若缺乏合理的壓實設(shè)備，將出現(xiàn)水泥穩(wěn)定碎石壓實度不足等異常狀況。

研究表明，基層壓實過程中，通常需持續(xù)6～8遍，相比于靜壓壓路機(jī)而言，采取振動壓路機(jī)能夠明顯加大壓實度[3-4]。因此，為滿足基層材料的密實度要求，需優(yōu)先選擇振動壓路機(jī)，將其作為主要施工設(shè)備，配套膠輪壓路機(jī)用于輔助施工作業(yè)。以壓實度為參考，選擇合適噸位的壓路機(jī)。

在確保壓實設(shè)備配置方案具有可行性后，需在攤鋪后的2～4h內(nèi)組織壓實作業(yè)，若超出該時間范圍則容易發(fā)生水泥凝固現(xiàn)象，導(dǎo)致壓實度不足，進(jìn)一步給結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能帶來不良影響，最終導(dǎo)致車轍等病害。為了保證攤鋪質(zhì)量，需要合理選擇壓路機(jī)臺數(shù)NA，多臺設(shè)備共同配合下完成壓實作業(yè)，具體按式（10）計算。

式中：n為碾壓遍數(shù)，取8；v為壓實速度，取2.5km/h；b為有效作業(yè)寬度，取1.5m；C為壓路機(jī)效率因素，取0.75；其他參數(shù)同前。按照上述方式計算并取整后，得NA=4，表明該水泥穩(wěn)定碎石基層施工所需的壓路機(jī)設(shè)備總量為4臺。

采取多種型號相組合的方式，即徐工DD130雙鋼輪壓路機(jī)1臺，該設(shè)備用于初壓施工作業(yè)；SD175振動壓路機(jī)2臺，該設(shè)備為復(fù)壓環(huán)節(jié)所使用；此外，還需配備1臺徐工XP261膠輪壓路機(jī)，以利用該設(shè)備完成表面的揉搓與壓實作業(yè)。實際結(jié)果表明，采取上述方法施工后，基層的碾壓效果良好，可滿足設(shè)計要求。

3 機(jī)械的型號、數(shù)量與施工效果驗證

綜合以上的分析結(jié)果，確定各類設(shè)備的型號和數(shù)量，具體內(nèi)容如表1所示。選擇具有代表性的路段加以驗證，實際施工效果良好，表明該施工機(jī)械的配置方式具有可行性，可達(dá)到機(jī)械設(shè)備效用最大化的效果，在保證施工質(zhì)量的同時有助于減少成本投入[5]。

表1 設(shè)備配套數(shù)量與型號

4 施工機(jī)械配置時的注意事項

（1）選擇的施工機(jī)械需要與基層施工條件相協(xié)調(diào)，兼顧施工要求、場地、運輸距離等多方面要求，以提高施工效率。各機(jī)械設(shè)備需維持穩(wěn)定運行狀態(tài)，彼此之間緊密配合。

（2）盡可能減少設(shè)備的購置成本，以節(jié)能型設(shè)備為宜，除了滿足技術(shù)可行性要求，還要對比經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益等多個方面的表現(xiàn)，選擇綜合應(yīng)用效果較好的機(jī)械[6]。

（3）優(yōu)化施工機(jī)械的組合方式，盡可能減少機(jī)械組合數(shù)量，原因在于機(jī)械組合數(shù)量的增多將導(dǎo)致施工效率明顯下降。各類施工機(jī)械的機(jī)型應(yīng)盡可能做到統(tǒng)一，目的在于提高后續(xù)的養(yǎng)護(hù)與管理效率，以免在此方面投入過多的人力與物力。

5 結(jié)語

水泥穩(wěn)定碎石基層是道路工程中的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，施工所用機(jī)械包含拌和設(shè)備、裝載機(jī)、攤鋪機(jī)、運輸車和碾壓機(jī)等，合理的施工機(jī)械配置方法有助于保證施工質(zhì)量、提高效率。在機(jī)械的配置工作中應(yīng)注重協(xié)同性原則，各機(jī)械設(shè)備需形成緊密配合的關(guān)系，兼顧質(zhì)量、效率、環(huán)保等多方面要求，提高各類機(jī)械的總效能，順利完成水泥穩(wěn)定碎石基層的施工作業(yè)。