吸扫结合式清扫车在水稳层杂质清除中的应用

王国庆　徐维军

摘 要：不管是水泥混凝土道路，还是沥青混凝土道路，其面层材料都是摊铺于水泥稳定基层上的。有效地清除水泥稳定层表面附着的各类杂质，能够实现道路基层和面层间的良好结合，从而保证道路的整体施工质量。传统的水稳层杂质清除工艺和设备只有与道路等级的不断提高同步更新换代，才能满足道路施工的要求。

关键词：水稳基层；清扫车；杂质清除

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

中图分类号：U416 文献标识码：A

1 引言

众所周知，水稳层作为承重层，在其上面加铺沥青混凝土或水泥混凝土面层前，必须在铺筑完成后进行一段时间的养生才能达到规定的强度。但是在养生期间，水稳层表面会附着很多的杂质，如果不进行清除作业就直接摊铺面层材料，将会影响路面应有的设计强度和道路的使用寿命。鉴于此，为了消除水稳层表面杂质对道路的不利影响，必须在水泥稳定基层铺筑后对表面杂质进行彻底清除。

为了将水稳层表面杂质进行有效清除，公路建设科研和施工单位探索和尝试了很多清除方法，并投入和改造了不少专用施工和养护设备。现在国内的清扫设备大多是改装而成的，通常是在二类底盘上加装作业装置，由于体型较大，操作起来灵活性通常比较欠缺。同时根据作业原理和结构的不同，在实际工程应用中取得的效果也不一。

除了人工清扫，目前杂质清除设备的作业原理和结构主要有：纯扫式、纯吸式、吸扫结合式及水压冲击清除。这些杂质清除设备在工程实际中均取得了一定的实效，但存在的问题也较为突出。纯扫式的长处是清扫的范围相对来说比较宽，适应性能也很好，但是对于微细尘粒效果不太理想，除净率不高；纯吸式设备分为吸和吹两种类型，不具备盘刷等清扫装置，单纯使用干式除尘的方式，适合颗粒粉状杂质；吸扫结合式设备包括开放式和循环吸扫式，通常具有盘刷或滚刷以及吸尘装置，普通道路清扫车多采用吸扫式。水压清洗可较为彻底地清除水稳表面的轻质粉尘，但水力清洗的实际效果取决于水是否具有较高的压力和水量是否充足，并且水压清洗后，需要等残余的水蒸发后才能开始道路上面层的铺筑，影响施工进度。另外，在夏天，水可能和水泥发生水化反应，可能影响凝结硬化的强度。

水稳层不同于普通的路面，具有特殊性。一方面，水稳层表面的杂质可能包含施工期间黏结在水稳层表面但又不稳定的杂质。现有的纯扫、纯吸、吸扫结合式设备以及水压冲击对路面的作用都是柔性扫刷，它们能对植物茎叶和人类生活丢弃物等轻体物质进行较为彻底的清除，但对黏结在水稳层表面的杂质很难奏效；另一方面，水稳层表面比沥青混凝土或水泥混凝土路面粗糙，在养生期间会有很多粒径小、重量轻的粉尘陷在其中而难以清除。统计发现吸扫工艺对轻质粉尘的清除效率不足45%。

综上所述，使用现有方法清除水稳层表面的杂质难以达到工程质量的要求，而杂质清除不干净必定会影响道路质量和服务寿命，造成安全隐患。所以本文对现有吸扫结合式设备的基本结构和工作原理进行改进，使其具有良好的工作性能，从而能够有效完成水稳层杂质的清除工作。

2 以液压动力钢丝滚刷疏松、吸扫结合作业完成水稳层表面杂质的清除

为了快速、有效地清除水稳层杂质，本文对吸扫结合式清扫车进行了改造，采用配置液压系统和风机辅以钢丝滚刷的清扫车对水稳表层杂质进行快速清除。工作原理是通过液压驱动，利用钢丝滚刷将杂质快速强制疏松，通过扫和吸两个步骤并配合汽车底盘的前进来清除杂质，如图1所示。

为了将杂质吸进垃圾箱内，吸嘴需要依靠风机提供负压，因此风机是吸扫式清扫设备必不可少的装置。为了保证杂质清除作业的效果，使用前后交错接力式多级风道对表面杂质进行强力吹除。根据需要把吹送风道设计为多个，文献[2]采用的是前后交错接力式二级风道，即：

Δ=δ=……=ε=x×P （1）

其中：Δ、δ和ε分别是第一风道、第二风道和第n风道的入口风压；P为空压机出口的风压；x为从空压机出口到风道入口的压力效率系数，计算时可取0.5～0.7。这样即使吹送长度延长也能保证各个风道的入口风压基本相同，达到各风道同风压接力吹除的作业效果，吹除原理如图2所示。

3 配置钢丝滚刷的吸扫结合式清扫车的基本结构

配置钢丝滚刷的吸扫结合式清扫车的组成部分有汽车底盘、液压系统、电气控制系统、气力输送系统、清扫作业装置、副发动机系统、副车架、风机等。

其中，气力输送系统是吸扫式清扫车的核心部分，包括吸嘴、垃圾箱、风机、除尘系统和风道五部分。气力输送系统设计得是否合理直接关系到清扫设备的使用性能。

扫路车的清扫能力不仅受气力输送系统的影响，还取决于清扫作业装置。清扫作业装置是吸扫式清扫设备重要的执行部件，包括盘扫、液压马达、液压缸、调节杆、支承座等，清扫作业装置中最重要的部件为盘扫。

清扫作业装置由液压动力驱动，其提升和下降是依靠液压缸的伸缩实现的，因此清扫设备采用液压驱动可使滚刷等工作装置在作业时自动适应路面的阻力，为工作装置及其传动机构提供良好的过载保护。

吸扫式清扫车的液压系统一般采用双泵合流的形式，双泵指主泵和副泵。主泵由副发动机系统驱动，副泵由底盘发动机驱动。其中，副发动机系统是扫路车工作装置的动力源，用来驱动液压泵、水泵和风机，以实现扫路车清扫、洒水以及吸收垃圾等功能。其动力传动情况如图3所示。出于节约能源和减小液压油箱容积等方面的考虑，在一般性作业时，仅主泵工作；必要时可以同时开启主副泵为液压系统提供动力；副泵亦可单独使用。

上述所有的装置都需要固定在副车架上，副车架是雜质清除设备上至关重要的结构部件，其结构稳定与否直接决定了清扫设备的可靠性。

结语

采用液压动力钢丝滚刷强制疏松和吸扫结合作业可对黏结在水稳层表面的粒径较小、质量较轻的杂质进行较为彻底地清除。目前，这种工艺及其专用设备已在某二级路的工程实践中得到了成功的应用，收到了良好的作业效果。

参考文献

[1]姜兆文.吸扫式扫路车总体设计及气力输送系统研究[D].吉林：吉林大学，2013（05）.

[2]魏阔.水稳层表面杂质快速清除的重要性及其施工工艺的改进[J].山西交通科技，2014（01）：18-20.

[3]陈顺.城市道路吸扫车清扫装置的设计与运动仿真[D].武汉：武汉理工大学，2013（06）.

[4]郭鹏.全液压单发动机清扫车液压系统研究[D].青岛：青岛理工大学，2012（06）.