沥青路面大功率抗离析摊铺机施工工法

沥青路面大功率抗离析摊铺机施工工法1.前言传统的摊铺方式为双机梯队作业摊铺，由于彼此层间工作参数调试不能做到完全一致，且两台摊铺机中间交界处易形成冷接缝，影响基层、面层施工平整度。国内外的施工实践证明，通过这种传统工艺成形的路面存在一些普遍的缺陷，施工机械调整不到位，极易造成路面的早期破损现象。研究表明，由于离析的影响，沥青路面的使用寿命大大缩短，严重离析的路面使用寿命可能会减少50%以上。为提高路面施工质量，降低路面工程早期病害产生的风险，我们采用大功率抗离析摊铺机（中大power-DT1900型）进行施工，路面均匀性、平整度、横坡控制整体得到有效提高。路面均匀性、平整度、横坡控制整体得到有效提高。2.工法特点应用大功率抗离析摊铺机单机双车道面层摊铺施工应用，路面均匀性、平整度、横坡控制整体得到有效提高，工程效果状况良好，提高了施工质量，节省了造价，值得同类工程借鉴和推广。3.适用范围本工法适用于道路沥青路面施工。4.工艺原理大功率摊铺机的设计理论就是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，实现单机大宽幅、大厚度、抗离析一次型摊铺作业，改善离析，改善双机并幅摊铺接缝离析。其主要特点为增大螺旋输料能力，降低螺旋驱动转速，增加螺旋二次搅拌功能，减小螺旋起动工作中冲击和加速度使之平衡缓慢起动。4.1物料满埋螺旋工作这是增大输料能力，降低螺旋转速，增加二次搅拌作用，避免横向离析的关键，也是一种新理念。提高刮板和螺旋料位传感器料位控制点，是实现这一理念瓣外部形式.其内在实质是；加大螺旋的驱动转矩.并改变驱动器方案。改变常规摊铺机采用高速轴向柱塞马达加减速机的传动方案.直接采用低速径向柱塞大扭矩马达驱动，并且将常规摊铺机700ml/r左右的马达等效排量增加了一倍。物料满埋螺旋转速降低到80-90r/min或以下，效防止大颗粒物料随输送距离增大而运动加剧的横向离析，同时由于螺旋埋物料底部而增加二次搅拌效果，改善前期工序产生的温度与物理离析。低速大扭矩马达除可满足物料满埋螺旋需要更大驱动转矩的要求外，还由于这种马达具有起动效率高，带载起动能力强,起动平稳的优点，可以避免高速马达加减速机由于起动效率低，在频繁间断工况下产生的冲击起动现象，减小了物料的冲击推扬离析。物料满埋螺旋。增大输料量并增加螺旋驱动能力还为大厚度一次成型摊铺基础材料提供了可能性。4.2采用变径螺旋设计摊铺机的螺旋分料器是一种半开放式的结构，与通常的封闭式螺旋输料器将物料全部输送情况不同的是，它在分输料过程中一边卸料一边输料，最终将物料均匀地布送于熨平板的整个幅宽上。因此，不同位置的螺旋应有不同的输料能力，这要求螺旋分料器应有适应这一性能要求的不同升角或直径。变升角设计有制造困难、互换性差、且搅拌不均的缺陷DT1400采用变径螺旋设计，螺旋自内向外直径逐渐减小。整体断面包络线呈梯形，考虑到制造的方便.可以近似为几种间断的直径结构。这样在分料工作中，可以达到全部螺旋满埋物料工作且搅拌强度一致的效果，除了有效防止横向离析外，还可保证不同宽度位置上摊铺物料的密实度一致、平整度一致。4.3加整机功率匹配摊铺机在摊铺作业中，主要的功率消耗于螺旋驱动，特别当物料满埋螺旋，大宽度摊铺基础材料时.物料摩擦阻力矩增加，驱动螺旋会消耗整机功率的50%-60%。加之刮板、熨平板由于增加宽度而相应增加了功率消耗。发动机功率裕量配置，避免发动机因各种超载产生掉速现象’这种超载频繁地发生于螺旋起动、刮板发卡、料车倒撞等工况下，是摊铺机的特有工况。发动机掉速会影响摊铺机的正常工作，是产生离析、影响平整度的不良因素，也是普通摊铺机的通病。电喷柴油机符合严格的污染排放和噪声标准，也具有良好的动力性能和控制特性，易于实现整机自动化。4.4防止竖向离析竖向离析指摊铺横向断面上，下部大粒料多而上部大粒料少的上下离析现象。竖向离析的原因是螺旋料槽上部大粒料沿开口处向下滚落,这一现象发生在螺旋前挡板离地间隙调节偏大且料槽中缺料的工况下以及螺旋外端料槽前方的卸荷口处，由于大粒料沿着螺旋前挡板的间隙和卸荷口处向下滚落，结果造成大粒料沉落于摊铺下层。大功率摊铺机采用物料满埋螺旋设计，避免了料槽因缺料在螺旋与前挡板之间产生的粒料滚落斜坡；在前挡板下方加装了上下高度可调的前导板，根据摊铺厚度的材料不同适当调节离地间隙，同时前导板下部采用弹性橡胶板结构，可以将离地间隙调为最小且利用弹性板的外张效果减小螺旋的输料阻力；对螺旋外端处的卸荷口，同样采用弹性橡胶板的悬臂式结构，既防止大粒料向下滚落，又起到防止螺旋卡死而卸荷的作用，也避免了因螺旋卸料不畅顶起熨平板影响平整度的现象。4.5防止纵向离析纵向离析指摊铺层上出现的沿行车方向的条形离析带，主要产生于左右螺旋的中缝处。各自螺旋的过渡支撑处和双机并幅摊铺的接缝处。采用单机大宽幅摊铺，不存在双机并机摊铺时产生的300-600mm的接缝。由于螺旋驱动链轮箱的空间干涉。使左右螺旋在中缝处断开一定距离，这一断裂处的物料得不到螺旋强制挤压和搅拌，而仅依靠物料的自然流动来充填，摊铺后密实度很低且级配不匀，形成一条明显的条形离析带。改进型摊铺机在该断开处的左右螺旋上各加装一组角度可调的反向螺旋叶片,根据摊铺厚度和材料的变化来调节叶片数量和角度，使中缝处物料充填密实且均匀。螺旋支撑处的离板带，主要由于支撑处螺旋输料不畅，破坏了物料沿螺旋在宽度方向上输送的均匀连续性，影响了该处的密实度和级配。改进型摊铺机采用加大螺旋料槽前后方向听宽度，减小支撑处的结构尺寸，并使支撑结构呈圆弧过渡面，在支撑处的螺旋上加装圆周角100。以上的过渡叶片等措施，有效解决了物料在支撑处的阻滞状况。加大料槽前后尺寸。增加了料槽中物料的搅拌体积和空间，也是提高二次搅拌作用，改善温度和横向离析的措施。物料满埋螺旋工作也相对减小了支撑处的阻滞影响。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工工艺流程如图5-1所示。5.2操作要点5.2.1设备选择生产采用4000型沥青拌和机。该机型产量可达到320t/h，具有温度检测系统、计量系统、二次除尘设施，且具备逐盘打印记录功能。冷料仓设6个，料仓5个。根据混合料矿料级配组成与最大粒径(应用于工程中沥青混合料集料最大粒径18mm，同时确保各热料仓供料大体均衡，选定振动筛筛片孔径尺寸分别为：3.5mm(控制2.36mm以下集料)、6mm(控制36-475mm之间的集料)、11mm(控制4.75-9.5mm之间的集料)、19mm(控制9.5mm～18mm之间的集料)。5.2.2拌和调试1、拌和调试。拌和机安装完成后，首先需要进行拌和机的调试及标定工作，调试程序包括矿料进料、烘干、提升、筛分、称重、沥青的储存、保温、提取、称重、喷洒，矿粉的提取、称重、卸料、混合料的干拌，拌和与卸料等环节，达到供料最大程度的均衡，以确保质量和产量。2、拌和温度的控制。根据试验段总结，基质沥青加热温度为145～155℃，矿料加热温度为175℃-190°C，混合料出厂温度控制在150～165℃，当混合料温度高于195C时废弃。3、拌和时间的确定。通过试拌，确定了用于生产的最佳拌和方案：汽缸开关门动作时间为4s,放料时间和沥青喷洒时间为10s，骨料干拌时间为8s，湿拌时间为30s，—整盘的生产周期控制在52s左右，每h可产生71盘，每盘生产量为3.6t，每h产量可达到255t。5.2.3运输根据运输距离配备足够的运料车，确保连续摊铺。目前各路面标投入使用于沥青下面层的料车数量为：2标15辆，载重35t/辆；3标13辆，载重32t/辆;8标18辆，载重30t/辆。为减少在运输过程中混合料温度散失，要求车厢外侧设置保温隔膜，顶部设置夹棉的帆布保温被。拌和过程中运输车装料应分成3堆，第一堆靠近运料车的前端，第二堆靠近运料车的尾部，第三堆卸在运料车的中间，如图5-2所。这能保证第一次倾斜的混合料粗细分布比较均匀。同时装载机装料不能贴地面铲料，每天集中从某个位置装料，避免装料离析。5.2.4摊铺工艺施工前准备。下面层正式摊铺前，必须对基层裂缝妥善处理，并及时清除封层上的多余砂石、泥土、残渣、污物;污染严重时必须冲洗，或用空压鼓风机吹干净。然后进行中线和高程测量，在摊铺机左右两边5～10m设置一铁立竿控制桩，超高路段适当加密。按试验段确定的松铺厚度用钢丝绳统一拉线，一端固定，另一端张拉，张拉力不小于800N。1、摊铺施工。采用中大powerDT1900型单台半幅双车道摊铺作业，额定功率269W，摊铺机熨平板工作仰角设置为10°，采用煤气燃烧预热熨平板至100℃，且刮板输料器和螺旋输送器的转速匹配。最大摊铺宽度为15m，理论生产力为1200t/h,摊铺机采用边缘采用走钢丝，中间采用铝合金梁控制铺面厚度和平整度，摊铺速度设定在1.5～3m/min。松铺系数采用压实前后高程来确定，每10m取一基准面，每断面取3点别为3m、6m、9m。根据试验段测定松铺系数为1.2,下面层厚度为5cm，即厚度控制在6.2cm左右。2、碾压工艺。(1)压实温度控制。实践证明，下面层AC-25沥青混合料的最佳复压温度为120～130C。据现场实测，摊铺后5～15min内(正常施工过程)温度损失最大，为3.0～4.0℃/min,因此必须掌握好有效压实时间，适时碾压。(2)碾压要求。施工标段采用振动压路机与重型轮胎压路机组合碾压的方案。初压阶段所采用的2台双钢轮振动压路机为13t以上，振动频率为35～45Hz、振幅为0.3～0.8mm；复压阶段采用3台30t胶轮压路机揉压，轮胎充气三0.5MPa。为避免混合料形成鼓包，振动压路机尽可能调大振幅及振频。3、碾压阶段。压路机应由边至中.由低到高碾压，在碾压作业的后端进行错轮，然后再碾压下一个碾压带，相邻碾压带应重叠15cm左右。碾压一个自由车道时，从车道外侧开始，碾轮的边缘要凸出路面边缘碾压时压路机按照行车方向逐渐碾压。每一次碾压时应从路边缘内向30-40cm处开始，防止混合料挤出，同时允许外侧边缘沥青冷却产生剪切区，以利于压实。4、碾压方案。① 初压。在摊铺机正常运行20～50m之后，由两台13t级双钢轮振动压路机进行初压。振频控制在50Hz,前进时振动,后退时也振动，压实2遍（见图5），碾压速度控制在30～50m/min。②复压阶段。复压应紧接初压工序进行，采用3台30t吨位的胶轮压路机，作业前应检查轮胎压路机的胎压，轮胎气压不小于0.5MPa。③ 终压阶段。终压应紧接复压后进行，采用两台双钢轮振动压路机关闭振动后碾压。碾压速度控制在30～50m/min碾压遍数2遍，要消除所有轮迹。碾压温度过热时可暂停后再碾压。5.2.5效果检验现场碾压效果较密实，表面基本均匀，无明显的离析地带。现场渗水效果良好，压实度、平整度控制均匀，满足施工要求。5.2.6接缝、修边和开放交通单台摊铺机半幅全宽摊铺，可避免双机摊铺带来的纵向接缝问题。相邻两幅的横向接缝均应错位1m以上，可采用斜接缝，斜接缝的搭接长度与层厚有关，宜为0.4-0.8m,搭接处应清扫干净并洒黏层油。当搭接处混合料中的粗集料颗粒超出压实厚时应予以剔除，并填补细料，斜接缝应充分压实并搭接平整。做完摊铺层的外露边缘应准确切割到要求的线位。修边切下的材料及任何其他的废弃沥青混合料均应由承包人按监理工程师同意的方式从路边清除，妥善处理，不得随意丢弃。结构层应待摊铺层完全自然冷却，混合料表面温度低于50℃后，方可开放交通。5.3劳动力组织（见表5.3）。5.3劳动力配备情况表项目所需人数备注项目所需人数备注拌和站23工段36一个作业面站长1工长2操作手2水车2电工1测量员2机械保修4摊铺机手4民工10压路机手8试验员2试验员2现场试验材料员2专职质检员1安全员1民工15跟机工人6.材料与设备本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6。表6机具设备表序号设备名称自有外雇1沥青砼拌和站４000型112摊铺机中大powerDT1900型223双光轮压路机DD110114胶轮压路机26T225双光轮压路机DD130226装载机ZL50747水车10T558风力灭火器449发电机30千瓦3310自卸车30T252511胶轮压路机25t2212沥青撒布车8T1113布料机1114沥青罐500T1115沥青罐25T447.质量控制7.1工程质量控制标准沥青混合料其质量应符合JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求及下列规范要求。（1）《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》(JTGF80/1-2017)（2）《公路沥青面层施工技术规范》(JTGF40-2004)（3）《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)（4）《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)7.2控制措施首先把住各种原材料的进料关工地试验室按频次和检测项目做好各项试验工作，杜绝不合格材料进场使用。对于保证沥青混合料配合比的稳定性至关重要。沥青混合料配合比应该实行动态调控。因为在实际生产中，各种集料的规格并不是一成不变的。肯定要有一些变化，所以除了控制原材料进厂方面要加强管理，还要对发生变化的集料进行生产配合比的及时调整使之符合生产配合比的目标。这就要求试验室的试验及时、数据准确，与参照各单集料的颗粒组成，抽提后的级配组成来对生产配合比进行调整。对生产的沥青混合料要按频次做抽提筛分试验、旋转压实试验、最大理论密度试验、马歇尔稳定度试验、沥青路面检测要按检测频率做压实度检测、渗水试验、平整度检测、厚度、宽度、高程检测。对不满足要求的检测项目要及时反馈，分析产生问题的原因，及时调整改正，保证沥青混凝土的施工质量和沥青混凝土路面的工程质量。8.安全措施项目经理任组长，各分部副经理任副组长，抓本项目安全工作，并设立专职安全员对各级管理操作人员进行培训监督。确定职业安全健康体系方针、目标，贯彻落实“安全第一，预防为主”的方法，使项目经理部的安全生产，文明施工全过程受控。使施工机械事故、人身事故发生为零，严格执行操作规程，特殊作业人员必须持证上岗。8.1工作适应范围沥青混凝土拌和站，（工段、班组）等所有施工现场。8.2控制措施拌和站：对进入施工现场人员要严格进行《安全技术操作规程》考核，并严格遵守其规章，对未经安全检查的电气设备严禁启动，非操作人员禁止启动：如：配电盘，电动机，运输机，传送带，食堂、宿舍的用电设备等一切电气设施。严禁乱扯乱拉电线，手湿不得接触开关，操作所有电气设施要由持证电工，专业操作人员操作，配电设施要设置安全可靠的接地保护装置，配电开关箱按三相五线制设置，操作人员必须使用劳动保护用品（工作服，安全帽，安全带，绝缘手套，绝缘鞋），严格遵守安全操作程序。拌和站高空作业人员作业时严禁喝酒，有心脏病、高血压等症的工人不准从事高处作业。高处作业时工人应穿软底鞋对高空作业部位设安全设施，拌和站要配备足够的消防器材，对拌和站施工人员进行防火演练及安全培训。8.3路段施工作业安全规范管理8.3.1施工现场的民工连队，都要与项目经理部签订安全生产合同，并接受项目经理部的《安全技术操作规程》培训及身体检查，考核合格后方可上岗施工。8.3.2对于个体车队签订安全运输合同，进场前组织进行进场前教育，在交通路口设置明显的标志牌，驾驶员必须持证上岗，没有驾驶证的人员坚决不允许上岗，严禁酒后驾车、超速行驶、客货混载、超载，遵守交通规则。8.4夜间施工及通车施工安全生产措施为了施工中的生产安全，我们设置专职安全员负责通车施工中的疏导交通和通车安全。对施工生产人员，机械操作手，民工进行安全生产教育。施工管理人员组织好安全施工生产。在施工段落设置好警示牌，和交通标志。施工人员要穿安全防护服。夜间施工要设置满足施工生产的照明设施。施工现场要有专人负责施工安全。防止安全事故发生。9.环保措施9.1环境保护方针遵守国家有关部门环境保护的法规及政策规定，加强对所有施工人员及辅助施工人员的环保教育工作，加强环保意识，保护生态环境。9.2环境目标9.2.1污染物排放达到国家规定标准。9.2.2能耗和物耗控制在指标之内。9.2.3提高全员的环境保护意识，施工过程中保护生态环境。9.2.4拌和站施工场地噪声符合GB12523国家标准。9.3噪音控制9.3.1应配置封闭发电机、或采用隔音材料搭建发电机房。9.3.2施工设备配有良好的消音设备。9.3.3施工现场尽可能远离居民区，以减少对居民的噪音及干扰。9.4废物处理9.4.1废弃的燃料、机油、沥青等液剂应运送到监理工程师认可的场地，并用土加以覆盖。9.4.2剩余的沥青混合料应运送到监理工程师认可的场地，并加以平整。9.4.3沥青混凝土拌合站在施工生产时经过二次除尘而产生的回收粉不能随意堆放，要选择存放地点，在存放地要进行洒水防尘，并设警示标志。施工结束后用土掩埋。9.5环境及卫生9.5.1对沿线花草树木等设施加以保护，避免破坏和污染。9.5.2拌和站场地要合理开发，少占耕地、林地。使用后要复垦，恢复到原貌。10.效益分析10.1经济效益对比传统的双机梯队摊铺，该摊铺机械可节省大量的人工费用，同一工作面上减少人工6～8员，同时燃油费用有所减低，同时可缩短工期20～25天。大功率摊铺机与普通2台摊铺机如ABG423并机摊铺各1km沥青单层双车道费用如表10-1