水泥混凝土路面具有承载能力大、寿命长、维修费用低、防滑性能好等特点,并且近年来沥青价格比水泥高25%,相对来说,沥青供应不足,水泥供应则有足够的保证。因此,修建水泥混凝土路面在我国具有得天独厚的资源优势。要高质量、高速度地修建水泥混凝土高等级公路路面,必须要配置现代化的机械施工设备。施工中正确配置机械是保证施工质量的关键。为此,以祁县—介休水泥混凝土路面施工为例说明机械的配置方法。该路段1998年由晋中路桥公司中标施工,全长50 km,单幅路面宽11 m,其中8•5 m主车道需用水泥滑模摊铺机施工,其余用人工摊铺,摊铺厚度24 cm。从五月份开始,计划工期165天,总摊铺量748 000m2。为保证摊铺路面按期完成,我们对所需机械进行了认真分析、科学配置、合理使用,通过精心组织、严格施工,提前了工期,高质量完成了任务。滑模摊铺机械施工的工艺流程为:混凝土拌和—运输—摊铺—拉毛—割缝—养护。这就要求有足够拌和产量的高性能搅拌设备及一定数量的运输设备,能满足路面技术参数质量要求、性能优越的滑模摊铺机及拉毛、割缝、养护等设备。
1 滑模摊铺机的选配
根据路面滑模摊铺工序、自动调平系统的形式及行走履带的数量来选择摊铺机。滑模摊铺机按摊铺工序的不同可分为两种类型:一种是以美国COMACO公司的GP系列为代表,它把内部振捣器置于整机前方螺旋布料器的下方,然后通过外部振捣器和成型盘成型,最后由修光机抹光;另一种是以美国CMI公司的SF系列为代表,先用螺旋布料器分料,由虚方控制板控制摊铺宽度上的水泥混凝土高度,然后通过内部振捣器振捣,再进入成型模板,最后通过浮动抹光板。前者可使水泥混凝土提早振实且水分上升,但对纵向上的密实度会带来影响,其优点是机械的纵向尺寸短,易于布置;后者纵向尺寸大,但能使水泥混凝土路面的摊铺质量得到保证。另外,按照第一种滑模摊铺工序施工,要求有两台机器才能完成摊铺作业,其主要用于那些工作速度要求较高,摊铺厚度大于0•5 m的特殊水泥混凝土施工,工程成本高。因祁介路厚度仅为24cm,故选择第二种类型美国CMI公司的SF系列较好。自动调平系统的形式有两种:一种是全液压自动调平系统(CMI公司的SF系列大部分为全液压自动系统),该系统结构简单,工作可靠,成本低,对环境要求不高。滑模摊铺机按行走系统履带数量可分为两履带式、三履带式和四履带式。与两履带式相比,四履带式摊铺机具有找平能力强,行驶直线性好等优点,又由于祁介路路面宽度为8•5 m,大于7•5 m,故应选择四履带式摊铺机。为满足路面要求,我们选择了美国
CMI SF-350滑模摊铺机。该机最大摊铺宽度为9•75 m,最大厚度610 mm,四履带式配置中间及侧传力杆打入系统、定型盘、浮动抹光板等,完全满足8•5 m宽,24 cm厚路面的要求。
2 水泥混凝土搅拌设备的选配
(1)完成工期所用总混凝土量Q = BLH
式中:B—摊铺宽度,m;
L—摊铺距离,m;
H—摊铺厚度,m。
Q=BLH=8.5×5000×2×0.24=204 000 m3
(2)实际摊铺时间由于天气、故障等原因每月扣除5天。实际摊铺天数为T=165×25/30=137•5,按138天算。
(3)每天搅拌站供给摊铺机的量
G = Q/T =204 000/138=1 478 m3/d机械化施工
(4) 要求搅拌站每小时供应量N=CG/T
其中C为水泥混凝土搅拌设备的系统可靠性程度系数,C=1•2~1•5(因采用进口设备取C=1•2)。
T为日工作小时,取T=10h,则N=1•2×1 478/10=178 m3/h,此时摊铺速度为1•29 m/min,高
于最低摊铺速度1m/min。我们选配了两台120 m3/h的进口搅拌站,一台是德国产利勃海尔搅拌站,另一台是韩国新生公司产搅拌站。两站均为强制式拌和,移动方便,采用先进工业控制配以可编程自动控制,电子计量,全屏幕显示。其功能:骨料及四个120 t水泥仓配置;自动计算和调整配合比,对砂表面含水率具有自动检测补偿功能;能自动配料称量及落差补偿,配料精度高,能对系统故障进行自检,具有自动化管理功能。搅拌站使用中应注意要进行正确安装,地基要牢固,供电电压要稳定。对骨料、水泥、水填加剂进行严格校对,对进入的骨料一定要控制尺寸,不得大于62mm。同时根据混凝土搅拌均匀时最少搅拌圈数来控制搅拌时间,既达到要求的水泥混凝土强度,又要考虑经济性;对拌和叶片按标准进行调整,及时更换衬板及
不合格的拌和刀片,保证拌和料搅拌均匀,无离析、花料、球状集团现象。维修搅拌站时切记要切断主电源,
以保障安全。
(4)水泥混凝土运输车的选配
运输车辆数根据下式计算:
n =2b(1+ SrcW/1000vA)
式中:n—应选配的运输车辆数,取正整数;
b—具有相同拌和能力的搅拌设备台数,如不同应分别计算,b=2;
S—滑模式摊铺机施工地点与拌和场的单程最大距离,祁介路S=20 km;
rc—新拌水泥混凝土容重,rc=2 400 kg/m3;
W—搅拌设备的拌和能力,W=120 m3/h;
v—运输车辆平均运输速度,v=40 km/h;
A—每台运输车辆的运输吨位,A=17•5 t。由上式计算得
n=36•8辆,取37辆我们选配了40辆载重量17•5 t的太脱拉大型自卸车,满足了运输需要。所需车辆不能出现漏浆撒料,性能可靠,其车厢抬升角应大于45°,底板要光滑平整,以防粘上混凝土,运输最大允许时间应根据实验提供的新拌水泥混凝土初凝时间和气温来确定。运输过程中,要防止颠簸,防止混凝土离析和分层。夏季和冬季施工时,要采取遮盖和保温措施,及时处理故障车上的混凝土,严禁硬化在车内。
(5)搅拌站上料装载机及发电机选配
Qz=60QhKE/Cm
式中:Qz—装载机每小时装料量,m3/h;
Qh—装载机铲斗的额定斗容量,m3,ZL50装载
机,Qh=3 m3;
K—铲斗充满系数,取0•8;
E—作业效率,取0•85;
Cm—工作一次循环时间,经计算得Cm=2•2
min。
则Qz=55•6 m3/h,台数为nz=w′/Qz;
式中:w′为达到搅拌站搅拌能力所需料虚方,一
般为实方的1•1~1•2倍,即w′=1.2w=1.2×120=
144 m3/h。
则nz=w′/Qz=144/55.6=2.58台。
取3台,故两台搅拌站共需6台装载机,考虑到故障等因素选配7~8台装裁机为宜,满足了上料需要。发电机发电量应在1•2~1•6倍装机容量选择,利勃海尔搅拌站装机容量200 kW,故选320 kW发电机;南韩搅拌站装机容量240 kW,故选380 kW发电机,满足了两台搅拌站用电。
(6)祁介路水泥混凝土路面滑模摊铺施工的主要设备及铺助机具配置。
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