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沥青路面施工机械优化配置探讨
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内容提示：对沥青混凝土路面施工过程中，施工机械之拌合机械、运输机械、摊铺机械、压实机械的合理配置，根据优化配置原则，从拌和设备生产能力、运输车辆、摊铺机摊铺能力与摊铺组合方式、压实机械的压实能力、需求数量等方面进行了阐述。
摘 要：对沥青混凝土路面施工过程中，施工机械之拌合机械、运输机械、摊铺机械、压实机械的合理配置，根据优化配置原则，从拌和设备生产能力、运输车辆、摊铺机摊铺能力与摊铺组合方式、压实机械的压实能力、需求数量等方面进行了阐述。
关键词：沥青路面;施工机械 优化配置
1 主要机械设备优化配置
1.1 运输车辆
在沥青混凝土路面施工过程中，为保证现场摊铺机均匀连续的进行施工作业，要求沥青混合料的供给量和摊铺工作量相匹配，拌和设备生产能力确定后，可依据运距远近确定运输车辆的数量，通过实际计算与分析，可以通过如下公式确定：
N=A•h•ρq（1）
式中：N-表示所需运输车次总数，（次）；
A-施工现场计划施工面积，（m2）;
h-施工结构层厚度，（m）；
ρ-结构层压实密度，（t/ m3）
q-汽车平均载重量，（t）。
n=QbDKqV n′（2）
式中：n-单位时间内运输车量需求，（量）；
Qb-拌和设备的单位生产能力，（t/h）；
D-平均运距，（km）；
V-运输车辆平均运输速度，（km /h）；
K-时间利用系数；
n'-摊铺机前等待卸料车辆，（量）。
在实际计算过程中，时间利用系数与施工组织具有密切关系，一般取值在0.75～0.85之间，施工组织越严密，管理越规范，取值越大，反之，越小。摊铺机前等待卸料车辆n'的取值要考虑沥青混合料对施工温度的要求，在摊铺机前卸料等待车辆不能过多，当外界施工温度较高（30℃）以上，等待车辆可以取2～4量，当外界施工温度较低（20℃）左右，等待车辆可以取3～5量即可。
1.2 摊铺机械
1.2.1 摊铺机械生产能力及数量确定
为保证运到摊铺现场的沥青混合料能够及时摊铺完毕，在选择沥青混凝土摊铺机械时应考虑其实际摊铺能力应略大于拌和设备的实际拌和能力，或者在摊铺机械选定的前提下，在去确定拌和设备的实际生产能力。摊铺机的实际摊铺能力应以实际摊铺宽度、厚度，在一定的摊铺速度下能够摊铺符合工程质量要求的生产能力，可用下式计算：
Qt=60KtBhVtρ （3）
式中：Qt-摊铺机实际生产能力，（t/h）；
Kt-时间利用系数；
B-摊铺机作业宽度，（m）；
h-混合料压实厚度，（m）；
Vt-摊铺机摊铺速度，（m/min）；
ρ-结构层压实密度，（t/ m3）
在式（3）中，时间利用系数同样与施工组织具有密切关系，一般取值在0.75～0.95之间，施工组织越严密，管理越规范，施工连续性越好，取值越大，反之，越小。
摊铺机需求数量可以通过下式确定：
n=KQbQt(4)
式中：Qb-拌和设备的单位生产能力，（t/h）；
K-拌合机与摊铺机的机械匹配系数（1.2～1.3）；
Qt-摊铺机实际生产能力，（t/h）。
1.2.2 摊铺机械组合方式确定
在沥青混凝土摊铺施工过程中，摊铺机械的组合方式有两种，一种是一台摊铺机在全宽范围内一次性摊铺成型，这种摊铺方式要求拌和生产能力较大、运输能力较大，而且该方式摊铺施工有效减小了施工纵向接缝，施工平整度、施工质量较高，由于采用单一摊铺机摊铺作业，可以有效降低施工成本，提高解经济效益；但该种摊铺机械一次性投入或租用费用较高，一般适用于大型施工企业。另外一种摊铺作业方式为两台或两台以上摊铺机以台阶式联合作业，前后距离约10m左右，该施工方法工艺控制简单，但施工过程中容易产生纵向接缝、厚度不均匀、横坡不平等问题。一般适用于中小型施工企业或低等级公路建设。在实际选择摊铺方式过程中，应充分考虑施工进度、施工质量、经济效益要求来确定采用何种摊铺方式。
1.2.3 摊铺机的作业速度
摊铺机的作业速度对摊铺机的作业效率和摊铺质量影响很大，正确选择摊铺作业速度，是加快施工进度、提高摊铺质量的重要手段，选择的原则是保证摊铺机作业的连续性。混合料的供应能力即沥青混合料拌和设备的生产能力和运输车辆的运输能力，应使摊铺设备在某种速度下连续作业。合理的摊铺速度可根据混合料供给能力、摊铺速度和厚度确定,计算公式如下：
v=100Q60bhr（5）
式中: Q-混合料的实际供给能力，t/ h；
h-为压实后的摊铺厚度，m；
b-为摊铺宽度，m；
r-为沥青混合料压实后的密度(t/ m3)
在实际施工过程中，摊铺速度还因混合料的种类、温度及铺筑的层次有所区别，一般下层的摊铺较快，约为10 m/ min，上面层的摊铺速度较慢，为6 m/ min以下。
1.3 压实机械
1.3.1 压实机械选型
摊铺机型号一经选定，即摊铺机实际生产能力确定后,就可以选择合适的压路机了。压实作业是沥青路面施工的关键工序之一，对沥青混合料的强度、稳定性、疲劳强度具有至关重要的影响，压实作业的主要内容包括压实设备的选型与组合、碾压温度、速度、编数、碾压方式等的确定。
碾压机械选型时要考虑两方面的因素：一是要保证摊铺机与压路机之间生产能力的相互配套；二是要求保证路面压实度的同时结构不受破坏。压路机选型主要通过结构层厚度、宽度及压实度要求来确定。
在沥青混凝土路面施工过程中，通常需配置四台套压路机：两台钢轮压路机，两台轮胎式压路机。在高等级沥青混凝土路面施工中一般采用双轴双轮式压路机，该种压路机前后各一个钢轮，压实效果较好，压实宽度较大，能在摊铺层上横向碾压，产生更均匀的密实度和良好的路面平整度，常用在高等级公路沥青混凝土路面的初压。
轮胎压路机是利用冲气轮胎的特性来进行压实的机械，它除有垂直压实力外，还有水平压实力。不但沿行驶方向有压实力的作用，沿机械的横向也有压实作用。这些力的作用下就可以产生很好的压实效果，故在沥青混凝土路面施工中，必须选用轮胎式压路机。轮胎压路机有轻型、中型和重型三种，其质量分别为10t～16t，20t～25t和30t以上。在高等级沥青路面施工中，根据沥青混合料的密实要求以及对路面质量要求，一般可选用轻型和中型的轮胎压路机。振动压路机压实效果好，影响深度大，生产效率高，所以在沥青混合料压实作业中亦必不可少。高等级沥青公路碾压施工作业中宜选用串联振动压路机，一般情况下，钢轮压路机本身自带振动可静压和振动。因此选用这种压路机比较合适，机械效率较高。
1.3.2 压路机的数量确定
为使混合料达到最大密实度与压实质量，需选择合理的压路机组合及碾压温度、速度、编数、碾压方式。沥青混合料的压实宜采用钢筒静态压路机、轮胎式压路机和振动压路机组合的方式。压路机的数量依据其生产能力来确定。
静态钢轮压路机的生产能力按下式确定:
Q=3600(b-c)LhKY(L/v t)n(6)
式中: Q-为压路机生产能力, m3/h；
b-为碾压带宽度，m；
c-为碾压带重叠宽度，m；
L-为碾压作业带长度，m；
h-为铺层压实后厚度，m；
v-为碾压行驶速度，m/s；
t-为转弯调头或换挡时间，s；
n-为碾压遍数；
KY-为时间利用率(0.75～0.95)。
轮胎压路机的生产能力按下式确定:
Q=3600(b-c)LhKY(L/v t)n(7)
式中: Q-为轮胎压路机生产能力，m3 /h；
L-为碾压作业带长度，m；
b-为碾压带宽度，m；
c-为碾压带重叠宽度，m；
h-为铺层压实后厚度，m；
KY-为时间利用率(0.75～0.95)；
v-为压路机运行速度，m/h；
t-为压路机的换向时间, 1s～2s；
n-为碾压遍数。
振动压路机的生产率按下式确定:
Q=1000WvHCn（8）
式中: Q-为振动压路机生产能力，m3/h；
W-为振动轮宽度，m；
v-为压路机运行速度， m/h；
H-为压实后厚度，m；
n-为碾压遍数；
C为机械效率系数, （压路机实际生产能力与理论生产能力之比）。
压路机数量通过下式确定：
n=QTQ(9)
式中：n-摊铺机需求数量；其他符号含义同前。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200809/11571.htm
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