某高速路工程滑模摊铺机械的选用问题分析
摘要:本文根据工程实例,就滑模摊铺机、搅拌设备的选配、运输车辆、搅拌站上料装载机及发电机等选配问题进行了介绍。
关键词:高速公路;水泥混凝土路面;滑模摊铺;机械配置及使用
1工程实例
某高速公路一路段(包括连接线)全长20km,要求进行水泥混凝土路面施工,单幅路面宽11m,其中8.5m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24cm。计划工期75d,总摊铺量340000m2。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。
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。
2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,之后再通过浮动抹光板。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全摊铺作业。第一种主要用于那些工作速度要求较高,摊铺厚度大于0.5m的特殊水泥混凝土施工,工程成本高。因泰化路厚度仅24cm,故选择美国CMI公司生产的SF系列。
自动调平系统的形式有两种:一种是电液自动调平系统,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两履带式、三履带式和四履带式。与两履带相比,四履带式摊铺机具有找平能力强、行驶直线性好等优点,又由于该工程路面宽度为8.5m。为满足路面要求,我们选配了美国产CMISF-350滑模摊铺机。该机最大摊铺宽度为9.75m,最大厚度610mm,四履带,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8.5m宽,24cm厚路面要求。
滑模摊铺机使用中首先要按规定对摊铺机进行调整。
(1)根据路面宽度8.5m,对主机架(可伸缩)、螺旋布料器进行调整。螺旋布料器应放在下部位置,如果路拱设置152mm或更多,螺旋布料器必须放到上部。
(2)虚方控制板调整时,通常调整到高于成型模板3cm,进料过多过少都将影响摊铺质量,可根据混凝土坍落度及具体情况适时调整,但必须保证足够进入成形板的混凝土量,以防混凝土振后达不到表面标高。
(3)振动棒排列要均匀,相互间距控制在45cm以内,与边模间距控制在25cm以内,高度要整齐。我们在8.5m的宽度上使用了18根振动棒,其振动频率偏高为好,最低不低于7000次/min,最大为11000次/min。频率主要影响混凝土表面压实质量,不同的混凝土有不同的固有频率。混凝土平均料粒大小可做为初选振动频率依据,随着平均粒径增大频率增大。SF350摊铺机振动棒要水平布置,其高度与成型板底平为最佳,捣实板深度及运动频率可调,其深度可打入13mm、19mm、25mm,多数工作中选25mm打入为宜。工作最低位置其底部比成型模低8～13mm为好。运动频率为0～137次/min,根据实际捣实情况选择。
(4)成型及浮动模板调整:成型板要根据施工要求对其底面平整度、喇叭口、内八字形、仰角和路拱、侧模进行调整。首先对成型模板左右两边进行调整,两边调整平后,检查整个模板的平整度,再向上或向下调整路拱件直到模板完全平整,此项调整对平整度影响较大,成型模板根据需要对仰角进行调整,一般高差控制在6mm之内,左右侧模可调成前宽后窄的喇叭口,一般控制在16mm以内,主要是为了增加混凝土密实度,也可以不调成喇叭口,视施工情况而定。为减少坍落度,成型模板的左右两侧各设置一块超铺板,它与侧模板组合,可调整成前侧模上端窄、下端宽,后侧模上端
宽、下端窄,上边缘略高且向内收成为一内八字,使两侧边上下轮廓正好成直角,而表面横坡又正好符合要求,这样可防止混凝土因坍落度稍大而塌边,保证施工质量。
浮动模板与成形模板后部直接相连,成型模板调整后再设置浮动模板,浮动模板设置平整度非常重要,因为它是摊铺成板块的最后一部分,调整上的任何错误都会影响板块质量。操作人员配置要选择熟练的具有实践经验的操作人员,一般配置4人,操作人员必须进行严格培训,严格按操作规程操作,定岗定位,适时调整各项参数,才能铺出高质量的混凝土路面。
3水泥混凝土搅拌设备的选配
3.1完成工期所用总混凝土量
Q=BLH=8.5×20000×2×0.24=81600m3
式中:B———摊铺宽度,m;
L———摊铺距离,m;
H———摊铺厚度,m。
3.2实际摊铺时间
由于天气故障等原因每月扣除5d,实际摊铺天数为T=75×25/30=62.5d,按62d计算。
3.3每天搅拌站供给摊铺机的量
q=Q/T=81600/62=1316m3/d
要求搅拌站每小时供应量M=cq/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M=1.2×1316/10=158m3/h,此时摊铺速度为1.29m/min,高于最低摊铺速度1m/min。我们选配了两台90m3/h的进口搅拌站,一台是德国产利勃海尔搅拌站Betomix2.0R,一台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。具有如下功能:
(1)四种骨料及4个120t水泥仓配置;
(2)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;
(3)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。
对搅拌站使用中要注意以下问题:①进行正确安装,地基要牢固,供电电压要稳定;②要对骨料、水泥、水、填加剂秤进行严格校对,对进入的骨料一定要控制尺寸,不得大于62mm;③要根据混凝土搅拌均匀时最少搅拌圈数来控制搅拌时间,既达到水泥混凝土强度要求,又考虑其经济性。对拌刀或叶片按标准进行调整,及时更换衬板及不合格的拌刀或叶片,保证拌和料搅拌均匀,无离析、花料、球状集团现象;四是维修搅拌站时要切断主电源,以确保安全。
4水泥混凝土运输车辆的选配
运输车辆数根据下式计算:
n=2b(1+SγcW/100VA)
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,泰化路S=12km;
γc———新拌水泥混凝土容重,kg/m3,γc=2400kg/m3;
W———搅拌设备的拌和能力,m3/h,W=90m3/h;
V———运输车辆平均运输速度,km/h,V=40km/h;
A———每台运输车辆的运输吨位,t/辆,A=17.5t/辆。
则n=2b(1+SγcW/100VA)
=2×2×(1+12×2400×90/1000×40×17.5)
=18.8辆,取19辆。
我们选配了20辆载重17.5t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、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=60QhKECm
式中:Qz———装载机每小时装料量,m3/h;
Qh———装载机铲斗的额定斗量,m3,取ZL50装载机,Qh=3m3;
K———铲斗充满系数,取K=0.8;
E———作业效率,取E=0.85;
Cm———工作一次循环时间,经计算得Cm=2.2min。
则Qz=6
0QhKECm=6
0×3×0.8×0.852.2≈55.6m3/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=1.2×90=108m3/h,则nz=W'QZ=10855.6=1.94台。取2台,两台搅拌站共需4台。考虑到故障等因素选配5～6台装载机为宜,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140kW,故选250kW发电机,南韩搅拌站装机容量200kW,故选320kW发电机,足了两台搅拌站用电。该工程水泥混凝土路面滑模摊铺施工的主要机械设备及辅助机具配置见表1。
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