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大型摊铺机

瓜星高速超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工机械配备研究

瓜星高速超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工机械配备研究

发布日期:2016-05-25 00:00 来源:http://www.mangalyogh.com 点击:


《管理施工》  《城市道桥与防洪》             20121l月第11 

收稿日期:2012-06-25  基金项目:教育部长江学者和创新团队发展计划资助(IRTll39);甘肃省交通建设科技项目(2012)

作者简介:陶永宏(1971),,甘肃灵台人,高级工程师,从事路桥建设管理工作

瓜星高速超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工机械

配备研究

陶永宏。,李波2,刘涛.,李晓辉2

(1。甘肃路桥建设集团有限公司,甘肃兰州730030;2.兰州交通大学甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室,甘肃兰州730070)

摘要:机械设备的选型和匹配是优化机械设备合理组合实现机械化高效施工的关键。依托瓜州至星星峡高速公路路面工程,研究了超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工的主要设备的选型原则和配置要求,总结了适合于宽幅水泥稳定碎石基层施工的机械设备匹配方法,得出了施工设备配置数量,保证了施工进程科学、合理地进行。

关键词:水泥稳定碎石;超厚宽幅;机械设备;选型;匹配

中图分类号:U414文献标识码:B文章编号:l0097716(2012)11-0110-03

O引言

目前,高等级公路沥青路面结构中水泥稳定碎石基层的厚度通常为2536cm,在实际施工过程中一般分为两层进行摊铺、碾压。这主要是依据现行规范《公路路面基层施工技术规范》(JTJ032000)的规定:“水泥稳定土结构用1215t三轮压路机碾压时,每层压实厚度不应超过15cm,1820t三轮压路机碾压时,每层压实厚度不得大于20cm;对于水泥稳定中粒、粗粒土,采用能量大的振动压路机碾压时,每层压实厚度可以根据试验适当增加,压实厚度超过上述规定时,应分层修筑”[l]。规范中上述规定是因为传统碾压机械激振力达不到设计要求,不能够保证基层材料压实度,必须分层施工。然而,从施工和使用过程中发现分层施工具有以下缺点:(l)分层施工时上基层摊铺碾压过程中,容易对下层已经铺筑完毕的结构层造成二次松散和破坏;(2)不可避免地出现层间受力状态与设计受力状态不同,降低了基层作为一个整体结构层的承载能力;(3)水泥稳定类材料在压实成型后需要最少7d的养生时间才可以达到规定的强度,两层施工就需要两次养生,同时水泥稳定材料不适合在雨季施工,或在雨季施工比较的困难,这将很可能大大的延长了施工工期;(4)在路面设计中基层被视为整体一层,但许多工程中钻芯取样说明,经过两次施工后水泥稳定碎石基层在很多地方实际上是分离,造成设计与实际不符,更重要的是,使路基的整体性受到影响,造成基层受力不利;(5)两次施工需要对同样的工序重复进行,人工、机械同样要加倍。[2]

近年来施工碾压机械功率越来越大!振动碾压机械越来越普及,特别是陕西中大为代表的32t振动压路机的出现,使得超厚宽幅一次性铺筑压实成为了可能[3]但是,由于超厚宽幅水泥稳定碎石基层整体摊铺整体压实工艺出现时间较短,现行规范缺乏有关大功率振动机械碾压工艺的规定,因此,有必要对超厚宽幅水泥稳定碎石基层混合料的拌和、运输、摊铺及碾压的机械配置及选型等作出要求,并进一步确定出最佳施工机械配备组合,使各方面使用性能达到最优化。

本研究以瓜()(星峡)高速公路水泥稳定碎石基层施工为依托,进行了超厚宽幅水泥稳定碎石基层试验段铺筑,探讨了各施工机械设备的选型与配置。该高速公路是国家高速公路网连云港至霍尔果斯高速公路的组成部分,是连接甘肃!新疆两省区的主要通道。设计路面结构15cm水泥稳定碎石底基层+20cm水泥稳定碎石基层+7cm沥青碎石(ATB25)+5cm改性沥青混凝土(AC16C)

1稳定土拌和设备的选型和数量确定

稳定土拌和设备的选型根据工程量、工期、施工进度确定的日施工进度来选择拌和设备的产量,同时要考虑与摊铺机作业能力相匹配,要求具有独立的调速调频的冷料供给系统,符合环保要求,对级配计量准确,搅拌均匀,并能手动和自动控制,各部分工作安全可靠。拌和设备选型的主要依据)额定生产率Q的表达式为[4]:

   Q=KQ1              

式中:Q为拌和设备的额定生产率,t/h;K为搅拌设备的贮备系数,1.1;Q1:为拌和设备实际生

产率,t/h。

Q1=L*b*h*ρ湿      

式中:p湿为稳定土的湿密度,t/m3,p湿=px(1+ω),其中,p干为稳定土的干密度,t/m3,;ω为含水量;L为日摊铺长度,m;b为摊铺幅宽度,m;h为摊铺压实后的厚度,m;T为日拌和时间,h

根据室内试验结果取水泥稳定碎石的各项参数为,击实干密度p=2.37,;含水量ω=5.3%;结合公路主线宽度,全幅作业宽度b=12。5m;每层厚度h=0。35m;根据施工进度要求,日摊铺长度L=1000m,按照每天拌和16h计算得:QI=545。9t/h,Q=6O0t/h。

考虑设备的贮备系数以及为了使拌和设备拌出的稳定土混合料的拌和均匀性得到改善,防止混合料产生离析,将拌和站产量设定为800t/h,并计算额定生产率Q=800t/h,因此,实施大厚度水泥稳定碎石基层施工至少需配备2套生产能力为500t/h的稳定土拌合楼,或者至少配备一套生产能力为800t/h的稳定土拌合楼。

2装载机的选型与数量

装载机的选型主要考虑其工作效率、使用性能、铲斗容积和铲斗宽度,其中,铲斗宽度不能大于拌和设备冷料仓的宽度,否则,装载机上料会造成冷料窜仓,影响冷料级配发生变异。装载机的数量可由下式计算。

3摊铺机的选型和数量确定

本项目选用陕西中大DTI600型超级摊铺机(功率269kw,最大摊幅16m,最大摊铺厚度500mm)。该设备通过具有二次搅拌以改善离析与均匀输料和布料综合功能的抗离析、大生产率螺旋装置设计,辅以整机与螺旋驱动大功率配置,兼备基层稳定土与面层沥青摊铺多用途,实现单机大宽幅、大厚度、抗离析一次成型摊铺作业。其具体参数见表1。

1   JOINTARK  DT1600全幅摊铺机参数表

机械型号

DT1600

发动机型号

F2CE9687A

额定功率 Kw

269

xx  /mm

6620x3740x3490

生产日期

2010.11.3

摊铺宽度    m

16

摊铺厚度    mm

0~500

摊铺速度  (m/min)

0~14

行走速度   (km/h)

0~1.85

理论生产率  t/h

1200

产品编号

26199


根据前述的计算和分析,全幅作业宽度b=12.5m,考虑摊铺的机械效率,作业质量,车辆与拌和设备生产能力的衔接等因素,摊铺的速度选择应先确定出每小时所需摊铺的稳定土基层材料的重量。

由计算可知每小时需摊铺稳定土基层材料的重量为600t,按照拌和站产量均设定值600t/h

每小时需要摊铺的稳定土质量为:

4自卸汽车选型与数量

拌和设备拌出的混合料应及时运往工地,开工前应查明施工位置!施工条件!摊铺能力!运输路线!运距和运输时间以及所需混合料的种类和数量"配备足够的运输车辆,可避免由运输的问题造成拌和设备和摊铺机时开时停,影响混合料的拌制和摊铺质量及造成材料浪费。

5压路机的选型和数量

压实是水泥稳定土碎石路面施工的最后一道工序,搅拌!摊铺的成果最终通过碾压体现,当采用了优质的材料,精良的搅拌设备和摊铺设备后,如果碾压中出现问题,将前功尽弃"水稳碎石半刚性基层施工时,压路机的选型依据有:工程材料的类别和含水量、工程压实的内容与机械化程度、压实厚度与匹配设备、压实机械的适应性、工程量要求、工程进度要求、压路机的牵引条件、施工场地的气候条件、压实工艺的需要、可维修性能好和技术支持条件等。

随着大吨位振动压实机械的普及、压路机自重以及激振力的提高,压实效果业已大为改善,研究表明可根据实际情况补充完善现行规范中有关碾压厚度及碾压工艺的相关规定,而使用大功率振动碾压机械一次性碾压大厚度基层是解决上述问题的关键所在。陕西中大YZ32全液压振动压路机是中大机械集团研发的超重吨位自行式振动压路机。该机的吨位和激振力均超过目前国内外最大自行式压路机的范围[6]YZ32压路机为前后轮双驱的全液压传动方式,行走速度和振动频率均无级调节,高低振幅可选,根据压实对象需要可选择需要的振动与行走参数配合"具有作用深度大,生产效率高,密实度均匀,机动灵活,视野良好等一系列特点,是大厚度、高密实度基础压实作业不可替代的产品。本项目选择陕西中大YZ32全液压振动压路机配合超厚宽幅水泥稳定碎石基层施工。

研究表明,压路机碾压基层的遍数一般为6-8,振动压路机的压实厚度比静压作用压路机的压实厚度要大,基层压实应首选振动压路机为主,稳压双钢轮和胶轮压路机为辅,根据压路机不同吨位对应的压实厚度来选择压路机的机型吨位。水泥稳定土碎石的碾压要在其摊铺后24h内完成,否则就会出现水泥凝固,压实不足,压实度不够就会出现基层软簧、增加路面的渗透性,易出现车辙等早期路面破坏现象。因此,压路机的台数,由摊铺机的作业速度和压路机的压实面积生产率进行确定比较合理,计算见式(7)

因此,经计算取整凡=3,即配套3台压路机可以满足生产需要"根据上面对压路机选型和台数的计算分析和研究及施工单位具体情况,建议选用的压路机为:中大Yz32DZ双钢轮压路机1,用于水泥稳定土碎石的初压和表面收光;徐工XS202振动压路机1,用于复压;徐工XP261胶轮压路机,用于表面柔搓压实。

6结论

(1)超级摊铺机可实现单机大宽幅、大厚度、抗离析一次成型摊铺作业,改善离析,改善双机并幅摊铺与基层上下分层摊铺的工艺规范,为现代大型摊铺机的技术发展探索一条路线。

(2)陕西中大YZ32全液压振动压路机具有作用深度大,生产效率高,密实度均匀,机动灵活,视野良好等一系列特点,已经使大厚度!高密实度水泥稳定碎石基层压实作业成为可能。

(3)在超厚宽幅水泥稳定土碎石基层的施工中,拌和设备、载机、摊铺设备、运输车、碾压设备的性能和协调工作能力直接影响施工质量。各机种之间既相互联系又相互制约,只有正确的选择各机型的工作参数,并保证机型之间有合理的匹配关系,才能充分发挥各机型的总体效能,从而获得较高的技术经济指标和较高的施工质量。

参考文献

[1] JTJ03-2000,公路路面基层施工技术规范[sJ.北京:人民交通出版社,2000

[2]郝秀民,叶巧玲,冯晓。重交通沥青路面水泥稳定碎石基层超厚压实施工与质量控制[j]重庆交通学院学报,2005,26(4):7678.

[3]荀家正。超厚水泥稳定土基层铺筑施工工艺及质量控制[J]公路,2004(4):1417.

[4]刘世清,梁永胜,孙庆丰,。水泥稳定碎石施工机械设备选型与匹配研究[J]。武汉理工大学学报,2007,29(144147,151.

[5]陕西中大机械集团。DT1600型多功能摊铺机。httP:/lwWW。jointark。com。endex159.htzn.

[6J陕西中大机械集团.中大机械集团YZ32自行式振动压路机[EBIOL8.ht:/~.jnintark.m.eindex-1590lhtm.

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