探討公路項目瀝青路面施工機械的選型與配置

賴俊豪

（貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

瀝青混凝土路面施工全面采用機械化進行協同作業。在選擇機械設備時，應結合工程規模及質量、進度的具體要求，科學配置施工機械，在確保施工質量、安全及工期滿足要求的同時，實現成本的最優化[1]。

1 工程概況

某公路工程，設計總長43 km，根據其地理及環境條件，并結合瀝青混合料的溫度敏感性及耐久性等特性，設計道路面層結構為瀝青混凝土路面，寬度為7 m，上面層為AC-16結構，層厚4 cm；中面層為AC-20結構，層厚5 cm；下面層為AC-25結構，層厚7 cm。

2 施工機械及其種類

瀝青混凝土路面施工采用機械化作業，施工機械配備的科學性和合理性直接決定施工的質量和進度。瀝青混凝土路面施工采用的機械設備種類多，數量大，主要設備名稱及用途如表1所示。

表1 瀝青混合料路面主要施工機械設備及用途

3 選擇施工機械的原則

（1）機械設備與工程實際相適應：1）機械設備適應現場環境條件；2）機械設備規格、型號滿足施工要求。

（2）滿足經濟性原則：施工機械配置時，應充分考慮機械購買成本和使用成本，同時權衡項目總體成本與機械成本之間的關系。

（3）兼顧質量和安全性原則：1）機械設備使用性能良好；2）機械設備具備足夠的安全性能。

（4）機械的有效融合：結合項目實際合理選擇和配置機械設備，在確保質量、安全和工期滿足要求的前提下，盡可能地降低成本[2]。

4 瀝青混凝土路面施工的關鍵設備

瀝青混凝土路面施工涉及多種機械協同作業，其中主要包括拌和設備、運輸車輛、攤鋪機、壓路機等，任何一種設備配置的科學性與否均會對路面施工質量造成影響。

4.1 瀝青混合料拌和站的選型

瀝青混合料拌制是公路工程建設最基礎的工作，是保證攤鋪施工連續、穩定進行的關鍵環節，性能優良的瀝青混合料拌和設備能有效保證施工有序進行。選擇拌和設備時，必須嚴格控制以下幾個方面：

（1）拌和能力滿足施工需要，保證攤鋪施工的連續性。

（2）溫控性能滿足施工要求。

（3）距離施工區域較近，縮短運距，降低成本。

（4）滿足節能、環保要求，并最大限度滿足經濟性原則。

4.2 瀝青混合料攤鋪機選型

攤鋪機選擇時應注意以下三個方面：

（1）確定采用輪胎式攤鋪機還是履帶式攤鋪機：1）履帶式攤鋪機動力大，穩定性高，施工面積大，平整度高，但調頭和轉彎不便，移動速度緩慢；2）輪胎式攤鋪機調頭和轉彎方便快捷，無需外力作用。

（2）確定熨平板形式：1）機械組裝式熨平板能有效確保平整度，但其寬度無法自由調整；2）液壓伸縮式熨平板可根據實際需要自由調整寬度[3]。

（3）確定攤鋪機的數量：1）現場攤鋪作業時，若采用單機攤鋪方式，二車道攤鋪機寬度應小于6 m，三車道應小于7.5 m；2）當路面寬度較大時，應采用多機聯合攤鋪。

4.3 壓實機械選型

瀝青混凝土路面常用的壓實機具主要有以下幾種：（1）雙鋼輪振動壓路機：在選擇雙鋼輪振動壓路機時應充分考慮其噸位滿足施工要求。

（2）鋼輪靜壓壓路機：該類型壓路機主要應用于壓實度要求相對較低的低等級公路。

（3）輪胎壓路機：該類型壓路機能有效增強瀝青混合料的密水性能，提升路面平整度和密實度。

（4）小型壓實機械：通常采用此類機械作用于道路邊角及井口周邊大型機械碾壓不到的區域。

（5）壓路機組合：結合項目實際狀況，針對規模較大的路面，應采用多臺壓路機聯合作業的模式進行碾壓。

5 施工設備的配套

5.1 拌和設備生產率的確定

影響瀝青混合料拌和設備生產率的因素較多，主要包括單缸拌和量、投料、拌和及卸料時間和拌和設備效率等。其生產率計算公式如下：

式中，QB——拌和站生產率（t/h）；CB——單缸拌和量（t）；t1——投料用時（min）；t2——拌和用時（min）；t3——卸料用時（min）；KB——效率系數。

該路段采用上海田中機械有限公司制造的LB4000型間歇式瀝青拌和站，單缸拌和量4 t，效率系數為0.9。此拌和站可實現自動化控制，且級配、稱量較為準確，拌和性能優良。由公式（1）能夠得出瀝青拌和站生產率QB=216 t/h，參考機械性能參數，決定采用兩臺LB4000型拌和設備。

5.2 瀝青混合料運輸車生產率和數量

瀝青混合料運輸車必須具備強大的供應能力，將拌和料及時運至施工現場，保證攤鋪機能夠連續作業。運輸車需求量計算公式如下：

式中，NC——運輸車臺數（臺）；QB——拌和站生產能力（t/h）；t1——運輸車往返用時（min）；t2——裝料用時（min）；t3——卸料用時（min）；ZC——每臺運輸車載重量（t/臺）；N2——為保證攤鋪連續性，應確保至少5臺運輸車等待卸車。若施工路面較寬，應采用多機聯合攤鋪作業，此時N2應為各攤鋪機前等待運輸車輛之和；KC——時間利用率，該值為運輸車受交通影響狀況下的數值。

因拌和站位于該道路工程中間位置，有效縮短了運距，節約運輸時間，大大提升了時間利用率，其值為0.8，混合料運輸車往返每趟用時約為50 min，裝料、卸料分別用時5 min和20 min，通過公式（2）能夠算出運輸車用量NC=17.2，因此該路段至少需要18臺載重量為25 t的自卸式運輸車參與施工。

5.3 攤鋪施工生產率的計算

（1）單臺攤鋪機生產率計算公式如下：

式中，QP——生產率（t/h）；T——攤鋪層壓實后平均厚度（cm）；WP——攤鋪寬度（m）；VP——攤鋪速度（m/min）；D——瀝青混合料密度（t/m3）；KP——效率系數。各種施工機械的生產率一定時，通過控制攤鋪速度確保生產率總體平衡。效率系數通過各機械的相互配合獲得，通?？刂圃?.7～0.95區間范圍內。

（2）分幅攤鋪或多機聯合攤鋪：路面較寬時，一臺攤鋪機無法滿足施工需要，應采取分幅攤鋪的方式進行攤鋪。但實際施工時為避免接縫，通常采用多機聯合攤鋪的方式實施攤鋪作業，施工方式如圖1所示。

圖1 兩臺攤鋪機并排梯隊作業

（3）實際施工時，為有效保證攤鋪作業和拌和生產的平衡，通常通過控制攤鋪速度和增減攤鋪機數量來實現生產率均衡。攤鋪機實際攤鋪速度計算公式如下：

式中，QB——拌和站生產能力（t/h）；攤鋪厚度指壓路機碾壓密實后的厚度，上面層厚4 cm，中面層厚5 cm，下面層厚7 cm；瀝青混合料密度取2.365 t/m3。

為最大限度確保路面攤鋪質量，該道路工程全長43 km，路面寬度為7 m，采用2臺攤鋪機聯合攤鋪，攤鋪速度控制在2 m/min，每天工作10 h，效率系數為0.9。通過公式（4）得出1臺攤鋪機實際生產率QP=125.2 t/h，2臺攤鋪機生產率則為250.4 t/h。參考機械性能參數，決定采用2臺福格勒SUPER2100-2IP攤鋪機進行攤鋪。

5.4 壓路機生產率和臺數的計算

（1）單臺壓路機的生產率：

式 中，QY——壓路機生產率（t/h）；WY——碾壓輪寬度（m），壓路機實際碾壓寬度為該壓路機壓輪寬度；LY——碾壓輪重疊量（m），規范規定該值大小為10～20 cm，實際施工時盡可能取最小值，此處取值為10 cm；VY——碾壓速度（km/h）；T——攤鋪層壓實后的平均厚度（cm）；BY——碾壓遍數；D——瀝青混合料密度（t/m3）；KY——效率系數，取值0.7；W——道路寬度（m）。

（2）確定壓路機數量：確定單臺壓路機生產率后，結合實際攤鋪生產率計算出實際需要的壓路機數量。計算公式如下：

式中，NY——壓路機臺數；QY——單臺壓路機生產率；QP——攤鋪機總生產率。通過公式（5）確定的壓路機生產率及臺數，該道路工程施工區域為第六標段，總施工長度43 km，寬度7 m，以下面層（壓實后平均厚度7 cm）為研究對象，計算得出實際壓實效率及需要的壓路機臺數。先以2 km/h的速度初壓2遍，再以4 km/h的速度復壓6遍，最后以2.5 km/h的速度碾壓4遍。結合工程實際情況，決定從現場選取3臺三一重工STR130-5雙鋼輪振動壓路機和2臺SPR260C輪胎壓路機進行碾壓施工。

6 施工機械配置計劃程序

（1）根據質量標準配備施工機具：在制定施工機具配置計劃時，應全面結合道路工程寬度及規模，合理確定攤鋪機數量，通過計算先后求得攤鋪機和拌和站生產率，并據此算出拌和機械數量，然后通過計算確定所需運輸車和壓路機的數量。

（2）機械配置需遵循經濟性原則：針對規模較小、質量要求較低的道路，通常選擇在車道分界位置進行分幅攤鋪，以有效降低施工成本。

（3）機械配置方案應具有可行性：瀝青混合料拌和機械比較笨重、能動性較低，在配備施工機具時，應結合拌和機械相關性能確定生產率，并參考拌和站生產率確定攤鋪機數量，最終通過計算得到瀝青混合料運輸車及壓路機的數量。

（4）機械配置應滿足協調性和生產平衡性原則：工程實踐中，若拌和站拌和能力與現場攤鋪能力產生供需不平衡時，應結合實際情況合理調整攤鋪機的攤鋪速度和數量，以實現二者生產率的均衡發展。

7 該項目路面施工機械最終選型

該道路工程設計總長43 km。路面工程施工項目包括：道路主線下面層為7 cm厚粗粒式瀝青混凝土（AC-25）結構，路面寬7 m，攤鋪速度2 m/min，下面層瀝青混合料密度為2.365 t/m3，日平均作業時長10 h。

（1）根據上述確定道路工程施工機具生產率的方法，結合工程質量的標準要求，合理制定施工機械配置計劃，操作步驟如下：1）按照道路工程實際道路寬度確定需要配備的攤鋪機數量；2）結合攤鋪機實際生產率，得出拌和站具備的生產能力，據此得到拌和設備數量；3）結合公式求得運輸車和壓路機的數量。

（2）根據公式計算，并結合試驗路段施工效果，最終確定出面層施工所需的主要施工機具如表2所示。

表2 瀝青路面施工主要機械設備

8 結論

該文結合某公路工程施工情況，全面探討了公路工程施工中施工機具的配置原則及計劃確定方法，并根據工程實際，在確保生產率均衡、施工質量滿足要求的前提下，完成施工機具的合理化配置，通過計算確定實際需要的各種施工機械的數量，并結合施工機具性能參數確定合適的型號。