浅析高速沥青路面机械化施工中的设备选择和控制

高长清

摘 要：文章采用沥青路面机械化施工原理分析与实例研究相结合的方法，对沥青路面机械化施工的机械设备合理选配、拌和工艺与质量控制、摊铺工艺与质量控制、压实工艺与质量控制四道施工工序要点进行分析，阐述了沥青混凝土路面施工机械选择，着重论述了沥青混凝土路面以搅拌摊铺机组为主导的控制方法。

关键词：沥青路面；机械化施工；质量控制；设备选择

20世纪六七十年代，一些发达国家为满足高速公路建设需要，不断使用先进机械设备，路面施工机械化日趋完善。80年代初电子计算机的广泛应用，又使路面机械化施工向自动化迈进一步。如美国，沥青路面施工机械化程度基本达到100%。近年我国沥青路面机械化程度逐渐提高，并产生很大经济效益。

1 沥青路面施工设备选择原则

（1）能完成基本作业；（2）有较高生产率；（3）作业质量能得到保证；（4）花费少，提高施工机械的台班作业效率及施工机械的台班运转费用都是降低单位工程造价的有效途径。通常采用“预算-对比-筛选方法”确定。

2 拌和设备的选型

通常在施工前所要完成的工程量和计划的工期来选择拌合设备的生产能力，不能低于摊铺能力。高速公路沥青路面施工应选用拌和能力较大设备。其单位产品所消耗人工、燃料和易损配件费用较低，但价格较高。

国内沥青混合料设备大的可生产400吨以上。国外研制的设备可达800～1000t/h。300t/h以下的应用多。在高速沥青路面施工中，很多招标条件中要求拌和设备不小于200t/h。

3 运输贮存设备的选择

沥青混凝土运输时宜用15t以上的自卸汽车。运时不得大于0.5h。

沥青在生产和使用过程中需要贮罐保温贮存，进入贮罐贮存或经保温罐车运输都是保持在140～160℃，甚至高达180℃。运距不等，贮存周期也有差别。长时间高温和表面接触空气的作用会硬化。通过进行暗处厚层加热试验研究结果表明，罐贮温度不超过140～160℃，贮存天数不超过10天。卸车时加热温度最好不超过120℃，加热不超过8h。

4 沥青摊铺机的选择

摊铺机形式涉及其结构、性能、应用、维修等方面，选择不同。在欧洲，轮胎式与履带式比例为7：3，轮胎式在美国应用比例较高。我国摊铺作业90%以上采用履带式，熨平板选用高密实度机械加长形式，这两种组合可提高摊铺预压密实度，保证了平整度和生产效率。

5 压实机械的选择

（1）通过国内外的研究和实践成果，振动压路机比普通静力压路机具有更好的压实效率，组合式的振动轮胎压路机比同振动特性的单一钢轮的压实效果更好，因此大多国家都有使用双轮振动压路机的趋向；（2）先用振动压路机，后用轮胎压路机，能得出较好的压实效果；（3）当混合料中集料含量较多，或沥青稠度高时，需较大压实能力的压路机；（4）使用振动压路机时，在一定范围内增加线压力可改善压实效果，对于大中型振动压路机，最佳静线压力范围为200～400N/cm。施工中均规定线压力不小于350N/cm；（5）压实沥青混合料时最实用的频率范围为33～55Hz，最适用的振幅范围是0.3～1.0mm；（6）压路机可研究混合料冷却速度，根据摊铺速度、宽度和压实速度，确定数量。

6 沥青路面机械化施工控制要点

6.1 搅拌设备功率计算

按每小时半只混合料的数量Q（t）来计算

间歇式 Q=nGjKb1000 （t/h） 式中：Gj-每拌制一份混合料的质量（kg）；Kb-时间利用率系数，Kb=0.8～0.9；n-每小时拌制的份数；n=60（t1+t2+t3）。

t1-搅拌器加热时间（min）；t2-混合料搅拌时间（min）；t3-成品料卸料时间（min）。

连续式Q=60tGlKb1000（t/h）式中：Gl-搅拌器内的料重（kg）；t-拌和时间（min）。

6.2 瀝青砼运输质量控制

（1）宜用较大吨位运料车，是否和摊铺机匹配。（2）运料车使用前后清扫干净，车厢涂隔离剂或防粘剂，不得积液。（3）及时下料，车辆应多挪动位置，平衡装料。（4）运输时宜用保温油布保温、防雨、防污染。（5）进入摊铺现场，轮胎上不得有污染物。（6）运料车应在摊铺机前10cm～30cm处停住、等候，由摊铺机推动前进开始缓缓卸料。（7）不得急刹车、掉头造成透层、封层损伤。（8）混合料运到现场温度不低于140°C。

6.3 摊铺机作业速度

在摊铺沥青混合料过程中，不应随意变更摊铺速度，避免中途停顿，即使目前最先进的摊铺机，其纵向找平系统重新启动后仍需行驶3～8m距离才能恢复正常。因此要将每天必须停机中断处安排在构造物一端预定做收接位置。目前摊铺沥青混合料面层时，其摊铺速度选择为2～12m/min，有时可达20m/min；摊铺各种沥青混合料面层时摊铺速度选择为5～12m/min。

（1）根据供料能力确定摊铺速度。公式计算：V=100QC/（60bhγ）式中：V-摊铺速度（m/min）；Q-混合料的供给能力（t/h）；b-摊铺宽度（m）；h-压实后的摊铺厚度（cm）；γ-压实后沥青混合料毛体积密度（t/3），一般γ=2.35t/3；C-摊铺机的效率系数。根据材料供应，拌合机的生产能力和运输能力等配套情况确定，一般宜为0.9左右。

（2）铺筑层对摊铺速度的影响。公路沥青路面施工摊铺速度一般在2～10m/min范围内选取。为了使摊铺层有足够的密实度和平整度，一般下面层摊铺可稍快，约为6～10m/min，上面层摊铺较慢，最大不应超过6m/min，对于薄层罩面，则应更慢，因为摊铺速度慢，铺层可收到较多振捣次数。一般摊铺机每前进1m，振捣次数不得少于200次。

6.4 压路机

采用2011年山西忻保高速分段组合碾压工艺：以50-60m为1个碾压作业段，6台压路机联合作业，一台压路机在前面初压（大多是DD110），前进时静压，后退时就开振。两组压路机复压，每一组压路机各管半幅，每组压路机采用一台双钢轮和一台胶轮（28吨以上）组合，两台压路机相距2m左右，统一的速度，同步前进、同步后退，压实四遍（相当于八遍，钢轮、胶轮各四遍），最后双钢轮终压。实践证明该方案压实遍数清晰，现场控制方便大大降低了现场施工管理难度。胶轮与钢轮组合时，采用揉搓与振动共同作用后，与传统的钢轮、胶轮单独碾压相比，压实机理可能有很大的差别，传统的调整幅、频率的经验可能不一定有效，施工单位应加强这方面的试验总结，建立组合式碾压的物理、数学模型，完善该工艺的理论体系。

7 结束语

在沥青路面施工中，搅拌机、摊铺机和压路机的选择应以生产效率为主要依据，尽量使用系列产品。以运输道路的畅通性和最经济合理的运输距离来选择搅拌站位置和运输车辆。在沥青路面机械配置方面，将搅拌站的最佳生产能力作为控制点，论述了运输车辆、沥青混合料摊铺机、压路机的合理优化配置，从而形成沥青混凝土路面机群施工系统。

参考文献

[1]郑忠敏，杨秦森.沥青混凝土路面机械化施工与管理[D].长安大学，2009.

[2]张松.施工机械设备管理问题研究阴[J].研究与教育，2006，63（23）：21-23.

[3]张屹明.浅谈公路工程施工机械的合理选择[J].青海交通科技，2007，43（10）：11-12.

[4]张宏春.公路机械化施工与管理[M].北京：人民交通出版社，2005：72-88.

[5]张晓光.高等级公路沥青混凝土路面机械化施工机群配置原理及其技术经济效益分析[D].西安长安大学，2003.