高速公路瀝青混凝土路面施工機群配置優化策略

摘要：瀝青混凝土路面為常見的路面形式，具有施工規模大、質量要求高等特點。在機械化作業模式下，需要從實際情況出發，合理適配機械設備，構成完善的機群，發揮出攤鋪機、壓路機等各類機械設備的生產力優勢，促進路面建設工作的高效開展。對施工機群配置優化策略展開探討，闡述關鍵的思路與方法，以期給瀝青混凝土路面的機械配套工作提供參考。

關鍵詞：瀝青混凝土路面;機械設備;配置策略;計算與分析

1" "高速公路瀝青路面施工機群概述

瀝青路面機群系統配置時，應主要以實際施工需求為導向，適配合適的機械設備，通過機械設備的聯動，實現流程化施工，將混合料拌和、運輸、攤鋪、壓實等環節的工作有效落實到位，具體的機群作業系統運行流程。

在選擇施工機械時，需要考慮到機械設備自身運行穩定性和彼此間的協同性雙重要求，高效推進工程建設進程。最理想的配置狀態應當是各類機械設備協調作業，盡可能地接近設計標準。這不僅能使施工機械各自的功能得到充分發揮，資源的利用效率隨之提高，還能有效保證施工安全、質量、效益。

2" "施工機械優化配置必要性分析

2.1" "施工綜合技術方面

為了能以更高的效率完成作業，需根據實際建設需求配套機械設備。雖然采購、租賃設備需投入一定的成本，但在合理配套機械設備后，其發揮出的生產力優勢尤為可觀，因此盡管配套機械設備短期內的投資較大，但從發展的眼光來看，則有助于提高綜合經濟效益。

以瀝青混凝土路面施工為例，在合理配套機械設備、提高機械化水平后，攤鋪機、壓路機等各類設備協同作業，有利于提高施工效率，并且設備運行的自動化特性突出，可以減小人為因素對施工的干擾。

2.2" "施工現場組織管理方面

現階段瀝青路面的施工基本由機械設備完成。而瀝青路面施工涉及到的機械設備類型豐富，除了需保證單體設備的可行性外，還需考慮到各機械設備的協同配合要求，以便構成一條流水線化的機械設備作業模式。協同管理各類機械設備，有利于深度挖掘機械設備的效用價值。

2.3" "施工機械配置難點

生產工藝和生產經濟性是機械設備配套中需重點考慮的兩項內容。在機械設備配置方面，必須兼顧工藝可行性和經濟效益性的雙重要求，為此難度相對較大。從生產工藝的角度來看，瀝青混合料的攤鋪、壓實易受到材料自身溫度特性的影響，因此在施工中需要加強對瀝青混合料溫度的檢測與控制，例如初壓時混合料溫度需達到100℃～125℃，終壓則不可低于80℃。

在瀝青路面攤鋪時，需要將拌制好的瀝青混凝土倒入料斗內，由專員操作攤鋪機，完成相應的攤鋪作業。期間混合料的溫度可能發生變化，從而影響瀝青混合料的均勻性，甚至會引起瀝青混合料離析。針對該問題，需要動態調整施工機械，盡可能提高機械設備的配置水平，依托于機械設備的性能優勢，實現對瀝青混合料質量的有效控制，以防溫度下降、離析等問題。

3" "瀝青混凝土攪拌機的配置

3.1" "配套間歇式攪拌機

間歇式攪拌機混合料的質量相對較好，原因在于攪拌設備集多類裝置于一體，可提供豐富的功能，例如冷骨料供應系統、篩分裝置、計量裝置、輸送計量系統、攪拌裝置、除塵系統等，在各部分的協同作用下，瀝青混合料拌各項指標得到精細化控制，最終拌和后的瀝青混合料性能優勢自然突出。不僅于此，間歇式攪拌機采用變頻技術，能夠以動態化的方式實現物料的粗精配，拌和精度較高。

3.2" "合理選點建站

綜合考慮攪拌站的建設面積需求、沿線運輸條件（運距、道路暢通性等），合理規劃攪拌站。條件允許時可設在互通立交旁邊，其原因在于此原材料進站便捷，拌和好的混合料可經互通匝道輸送至現場，一方面提高了運輸效率，另一方面可緩解因施工而導致的交通阻塞問題。

4" "機械設備配置基本原則

一是可行性原則。諸如攤鋪機、壓路機等各類機械設備的性能應有足夠的穩定性，以滿足攤鋪、壓實等環節的作業需求，并且在經過本道工序的施工后，能夠為后續機械設備的作業奠定基礎。二是適用性原則。瀝青路面施工規模較大，不同路段的地質條件、氣候條件等均具有特殊性，因此機械設備需要能自動適應最新的環境，形成與實際環境相適配的運行參數組合方案。三是經濟效益性原則。著重考慮機械設備各零部件的穩定性、油耗等，若零部件易老化、受損，在檢維修方面將投入較多的資源;若機械設備的油耗較高，將影響燃油經濟性。諸如此類現象的出現，均會加大成本投入，因此在機械設備選型時應對經濟型予以充分關注。四是資源效用最大化原則。瀝青混凝土路面對工程物資的需求量較大，為實現集約化發展目標，需要盡可能提高機械設備的協同運行水平，同時在機械設備的配套運行下，提高瀝青混凝土等相關材料的利用率。

5" "各類機械設備的配置及優化

5.1" "攪拌機

攪拌機是生產瀝青混凝土的關鍵設備，為給現場施工提供充足的材料，需要保證正常生產能力，與實際攤鋪施工需求相適應。在攪拌機的配置中，著重考慮最小生產能力GJBmin，具體關系見公式（1）：

（1）

式中：D為實際可用的施工天數;L為合同段總長度，單位為km;B為單幅路面寬度，單位為m;γi為路面各層的容重，為t/m3;hi為攤鋪機各層的一次攤鋪厚度，單位為cm。

按照上述公式展開計算，確定攪拌機需具備的最小生產能力，而后再進一步確定設備的理論生產率。除了保證機械設備的生產能力外，建站位置也是重點考慮內容，要求攪拌機所在位置合理。綜合考慮施工便捷性、經濟效益性等多重要求，認為攪拌站與施工地點的距離X應滿足公式（2）關系：

（2）

式中：B為供應基地遷移的安裝和設備費用，單位為元;e為每噸混合料的攤鋪面積，單位為m2;b為鋪砌層的寬度，單位為m;C為每噸混合料的運費，單位為元。

5.2" "攤鋪機

綜合考慮攪拌機生產能力、路面施工要求，合理選擇攤鋪機。為了實現不間斷施工，則要保證攤鋪機的攤鋪能力與攪拌機的生產能力相適配，以免出現現場停機等料的現象。攤鋪機的攤鋪速度Vt需按公式（3）計算：

（3）

式中：Qi為第i臺攪拌機的生產能力，單位為t/h;nj為攪拌機數量;kh為時間利用系數，取1～0.901;kl為機群聯合作業系數，取0.95～0.8;kw為集料含水量對生產能力的影響系數;γ為壓實后瀝青混合料容重，單位為t/m3;B為路面寬度，單位為m;h為路面壓實后厚度為cm。

攤鋪機的工作能力應與攪拌機的生產能力相適配，換言之，每1h生產的混合料，均要由攤鋪機在1h內將其攤鋪到位，否則會出現混合料供應異常、現場攤鋪秩序欠佳的情況。由此衍生出公式（4）關系：

（4）

式中：mTP 為攤鋪工作面數量;VTPmin為攤鋪機最小速度，單位為m/min;G為攪拌機的理論生產率，單位t/h;γ、為路面面層三層的平均容重，單位為t/m3。h為路面面層三層的平均厚度，單位為cm。

根據規定，瀝青混凝土攤鋪機運行速度的控制區間為2～6m/min，最為合適的是2～4m/min，而根據前述公式展開計算后，求得攤鋪機工作速度在6m/min以上時，則要規劃出2個工作面。若計算結果未超過6m/min，僅設置1個攤鋪工作面即可。

攤鋪機運行模式主要有兩種，即單機全幅攤鋪和多機梯隊聯合攤鋪，具體根據攤鋪機工作能力與路面寬度的關系而定。若單臺設備的一次攤鋪寬度超過路面寬度，僅安排1臺攤鋪機即可，由其全幅攤鋪。必要時也可采取2臺攤鋪機并行攤鋪的模式，即梯隊聯合作業，但要控制好前后兩臺攤鋪機的距離，各自按照特定的速度勻速行駛，避免距離忽大忽小。考慮到路面的完整性要求，需兩幅形成攤鋪重疊關系。

5.3" "運料車

瀝青混凝土生產后，由運料車裝載并沿著既定的路線運輸至現場，車組的運輸能力取決于各車輛，而具體又需根據攪拌機的生產能力選擇合適運量的車輛，并控制好車輛的數量。為保證混合料供應的及時性，通常汽車車組的輸送能力應略大于攪拌機的生產能力。

數量方面，為滿足現場攤鋪施工要求，在攤鋪機前等待卸料的車輛應達到2～4輛。通常，運料車的額定載重量不宜小于15t，并且同一車組配備的車輛應盡可能為相同的類型。運輸過程中，車輛盡可能保持勻速狀態，以30～50km/h為宜，不可忽然提速或急剎車，否則混合料易離析[1]。

在確定運料車的數量時，需著重考慮的是最少的運料車數量NYLmin，只有在滿足基本數量要求后，才能夠將攪拌機生產的混合料高效運輸至現場，及時用于攤鋪施工。具體關系公式（5）：

（5）

式中：G為攪拌機的理論生產率，單位t/h;G0為運料車的額定載重量，單位為t;t為運料車實現一個工作循環的時間（包含裝載、運輸、卸料、返回四個階段），單位為min。

5.4" "壓實機械

壓實施工包含初壓、復壓、終壓三個環節，因此需根據具體的環節適配合適的機械設備。根據瀝青混凝土的特性以及高速公路路面的施工要求，通常初壓以振動壓路機（靜壓）或雙輪雙軸輕型壓路機為主，復壓以輪胎壓路機或雙鋼輪振動壓路機為主，經過前述兩個環節的碾壓后，瀝青混凝土路面的壓實度基本滿足要求。而后進入終壓環節，終壓可采用雙鋼輪振動壓路機（靜壓）或輪胎壓路機等設備，用于消除路面的輪跡，并進一步提高路面的密實度。

初壓、復壓、終壓三個環節壓路機的數量NYS，按照公式（6）計算而得：

（6）

式中：n為初壓/復壓/終壓遍數;Vt為實際攤鋪速度，單位為m/min;BYS單次碾壓寬度，單位為m;bYS為碾壓的重疊寬度，單位為m;VYS為壓路機運行速度，單位為m/min。

在合理選擇壓路機以及確定具體的數量后，要求壓路機按照特定的速度運行。若其超出各類機械的行駛速度上限，則有必要安排2臺機械設備，以便高效完成碾壓作業，反之僅用1臺壓路機即可。

在按照前述提及的思路以及方法有序操作后，確地各類機械設備的類型以及數量，構成相對完善的施工機群，充分發揮出其技術經濟性優勢。在整個機群的組成中，攪拌機、攤鋪機、壓實機械均屬于重要的固定生產要素，經過分析確定其具體的性能以及數量后，后續通常不對其做出調整。相比之下，運料汽車具有一定的變動性，即允許靈活地調整運料車的數量。

應協調好與攪拌站、攤鋪機等機械設備的關系，在動態優化之下，得到集多類設備于一體的優質機群配置方案，共同參與到高速公路瀝青混凝土路面的施工中，以安全和質量為基本目標，在此基礎上進一步達到提效率、增效益的效果。

6" "結語

綜上所述，高速公路瀝青混凝土路面施工范圍廣、對質量要求高，在機械化施工模式下，對機械設備提出了較高的要求，為此合理選擇機械設備并組成完善的機群至關重要。相關施工單位應從路面施工的實際情況出發，合理選擇攪拌機、運料車、攤鋪機、壓路機等施工機械，并根據既有工程數據展開計算，確定合適的數量以及設備運行參數，在施工機械的共同協調下，提高資源的利用水平，高效完成瀝青混凝土路面的各項建設工作。

參考文獻

[1] 劉冬.高速公路瀝青混凝土路面施工機群優化配置研究[D].重慶：重慶交通大學，2017.