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高速公路改扩建及新建工程
双机组同步大厚度快速连铺连压
一次整体成型工法创新成果及应用
双机组特种高端集成创新设备组合(向物料转运车+带水泥浆喷洒装置的抗离析大厚度摊铺机+超重吨位智能调向振动压路机+超重吨位雾化补水强力揉搓胶轮压路机。)
一、双机组同步大厚度快速连铺连压工法的创新背景和意义
我国改扩建及新建高速公路路面工程建设工期一般为18个月,工期很紧,赶工情况几乎不可避免;质量标准要求高,按照传统施工工法进行施工,存在几乎不可避免的质量通病和施工难题。
因此,通过施工机械集成创新,来促进施工工法创新变革,根本解决改扩建及新建工程的质量通病和固有“顽疾”,根本解决施工工序多、周期长的问题就非常必要,具有重要的社会价值和经济价值。
下面以国家重点改扩建高速公路项目(济青高速四改八扩建工程)为例,来说明双机组同步大厚度快速连铺连压一次整体成型施工工法及应用情况。
二、济青高速公路基本情况
济青高速公路改扩建工程全长309公里,原路为四车道标准,现按设计速度120公里/小时,双向八车道高速公路标准扩建,项目施工主要采用“两侧拼宽为主、单侧分离为辅”的加宽方式。
建设工期为36个月;
路面结构形式为:54(56)cm水泥稳定碎石+10cmATB-25沥青稳定碎石+8cmAC-25+6cm改性AC-20+4cmSBS改性SMA13。
三、传统施工工法概述及质量通病和施工难题
(一)传统施工工法概述
简单地讲,传统施工工法就是采用传统的机械设备组合,进行三层分层摊铺、分层碾压,分阶段成型施工。
(二)传统施工机械
传统施工机械没有侧向物料转运车,没有大型抗离析摊铺机、没有智能控制可调向的大吨位的碾压设备,施工工效极低,质量通病无法遏制,无法在水泥初凝期内快速摊铺压实,不能实现连铺连压整体成型。
(三)存在的问题和质量通病
1、施工中的质量通病无法得到遏制和根本解决。
(1)水稳基层分三层施工,施工工序多、衔接差;
(2)水稳层间喷洒水泥浆不足或不均匀;
(3)水稳养生不及时或洒水养生及覆盖不到位等;
(4)路面反开挖等薄弱部位水稳回填施工空间狭窄,工序衔接复杂,横向接缝众多,人为因素干扰多,质量难以保证;
(5)连续压实会对下承层形成扰动;
人工刷水泥浆,料车对坡口的破坏
2、改扩建工程固有的保畅难题无法保证;
改扩建施工期间始终保证四车道通行,解决通行受限问题是一条硬性指标,否则会带来很大的社会和政治影响。
3、施工工序多、施工周期长问题无法根本解决;
改扩建工程的拓宽段和反开挖段均分三层摊铺碾压,再加上层间结合处理、养生工序,施工周期长就成为一个无法回避的难题。以反开挖部位为例:
(1)施工工效低,施工周期长;
开挖槽仅能容纳一辆运料车通行,按常规的垫坡道方式,则运料车驶出坡道后下一辆料车才能继续倒行卸料。运料车行驶时间长,严重降低摊铺效率;同时坡道垫设环节复杂,垫设工程量大,且施工至坡道位置时还需要进行及时清理,大大降低施工效率;
摊铺机、压路机来回倒行等待时间长,二次摊铺接头处理费时费工,整体工序衔接不畅,施工效率大幅下降。开挖槽遇见下雨积水将无法及时排除,延长施工周期;
(2)工程质量通病;
采用三层连续摊铺存在工序衔接问题,上层压实时必然形成对初凝下层的扰动破坏,同时会反复提机,路面接头和横向接缝多,路面平整度差;所有运输料车轮迹在开挖槽底重合,槽底老路床将难免出现弹簧和翻浆、扰动现象。
四、双机组同步快速连铺连压工法概述及主要特点和创新点
(一)主要考虑和思路;
1、主要通过特种高端设备的集成创新,来实现工法创新变革,真正意义上消除存在的质量通病,根本解决施工周期长等施工难题。
2、它不但要适用于高速公路改扩建工程的水稳反开挖回填,还要适用于扩建拓宽段,更适用于新建工程;能带来极佳的经济价值和社会效益。
(二)创新施工工法概述;
就是采用双机组同步大厚度快速连铺连压一次整体成型施工工法(详见下图)。
新建工程
双机组同步大厚度快速连铺连压一次整体成型施工工法
施工设备组合:
1.ZYH1000侧向物料转运车
2.PowerDT系列摊铺机
3.YZZT39超重吨位智能调向振动压路机
4.YL27/37胶轮压路机
改扩建工程拓宽段
双机组同步大厚度快速连铺连压一次整体成型施工工法
施工设备组合:
1.ZYH1000侧向物料转运车
2.PowerDT系列摊铺机
3.YZZT39超重吨位智能调向振动压路机
4.YL27/37胶轮压路机
反开挖部位
双机组同步大厚度快速连铺连压一次整体成型施工工法
施工设备组合
1.ZYH1000侧向物料转运车
2.PowerDT系列摊铺机
3.YZZT39超重吨位智能调向振动压路机
4.YL27/37胶轮压路机
(三)创新施工工法的主要特点、主要创新点:
1、通过特种高端成套设备(侧向物料转运车+带水泥浆喷洒装置的抗离析摊铺机+超重吨位、智能调向振动压路机+超重吨位、强力揉搓胶轮压路机)来实现双机组同步作业、快速大厚度连续摊铺、快速大厚度连续压实、一次水稳整体成型,确保在水泥初凝期内快速完成。
以水稳基层总厚度为54cm为例,实现双机组同步作业,由三层18cm分层摊铺压实变为两层27cm同步大厚度快速连铺连压,可以省去2道施工工序,2道层间结合处理工序、2道水稳养生工序、克服了压实对下承层的扰动问题,克服施工周期长、养生时间长15天的弊病,提高了路面板结强度,保证了建设工期。
2、实现侧向输送水稳混合料,可以保证改扩建及新建工程的第一机组和第二机组同步作业;
对反开挖部位回填来说,运输料车还可以避开在开挖槽内通行;
运输料车在拼宽的新路行驶,不在施工槽底通行,料车长距离倒行的困难和带来的质量隐患彻底消除。还可以省略给运输料车垫设坡道环节,解决了通行受限的问题,节省了人力和倒车时间。同时避免开挖槽底行车反复碾压对老路床下承层的扰动。
3、实现大厚度、大宽度、连续不间断、抗离析摊铺。
摊铺机是施工作业的核心设备之一,要求必须具有大厚度、大宽度抗离析摊铺功能。
(1)采用大厚度抗离析摊铺;
把三层分层摊铺合并为两层大厚度连续摊铺,单层厚度由18cm增加至27cm,一次整体成型,使得水稳基层之间的整体性更加良好,提高了整体承载力。
(2)采用双机组连续不间断作业;
可以保证施工机械不用来回倒行,节约提机倒行时间、等待下承层碾压时间、摊铺机就位调试时间、二次摊铺处理接头的时间,可以形成连续不间断作业,在施工效率上获得大幅提升。可以大量减少横向接头、横向接缝、可有效提高水稳基层的平整度,有效提高水稳的内在质量;两层连续不间断摊铺,在短时间内快速完成,便于形成整体板块。
4、压实工艺要求既能满足大厚度压实,又不能欠压、过压。
压路机是压实工艺的核心设备之一,智能调向振动压路机应有超大吨位、超大压实功、智能调向振动压实;超重吨位变质量轮胎式压路机应有雾化补水、强力揉搓功能;才可以实现水稳大厚度嵌挤密实效果,在水泥初凝期内快速完成压实,避免对下承层所产生的扰动。
5、水稳层间结合处理实现同步和智能作业。
水泥浆喷洒装置喷头安装在摊铺机前方推辊部位,可以和摊铺同步作业,减少层间处理环节对工序的影响。
五、质量检测结果及质量评价
从采用双机组同步快速大厚度连铺连压工法的检测结果来说,芯样完整性、密实性、均匀性更高;平整度、压实度和无侧限抗压强度完全满足工程质量要求,水稳结构层整体性更好。
√ 关键指标检测结果;
1、压实度检测结果;
K39+620~K39+720左幅第三阶段衔接处水稳上基层试验检测报告
2、钻芯取样情况;
(1)厚度36厘米(超厚度一次成型摊铺);
(2)厚度54(56)厘米(双机组同步连铺连压27cm+27cm);
六、中大机械集成科技创新产品
(一)中大机械创新产品DT系列二次搅拌原理抗离析摊铺机;
有效解决了物料的横向、竖向、纵向、片状、密实均匀度和并机接缝离析,真正意义上实现大厚度、大宽度摊铺,可实现大宽度、最大厚度60厘米的水稳基层摊铺。
■ 核心理念:半封闭输料槽满埋螺旋强制挤压二次搅拌原理(zhuanli技术支撑)
1.有效解决了横向、竖向、纵向、片状等混合料级配离析;
2.有效解决了温度离析;
3.有效解决了密实均匀度离析;
4.避免了并机摊铺接缝离析。
■ 结构特点:
1.“变形金刚”式结构;
2.大扭矩螺旋驱动装置(zhuanli技术):实现二次搅拌工作原理;
3.双料斗快速卸料装置(zhuanli技术):快速、连续、均衡供料,提高摊铺密实均匀度,满足大宽度大厚度摊铺生产率的需要;
4.多级折叠螺旋搅拌装置(zhuanli技术):实现单机变幅无纵缝整体成型摊铺,伸缩部不离析;
5.动态大幅5m变宽双振捣伸缩熨平装置(zhuanli技术):实现各种加宽段的连续摊铺需要。
■性能特点:
1.抗离析高均匀度、高密实度、高平整度;
2.超宽、超厚、超薄、动态大幅变宽,无纵缝整体成型;
3.半刚性基层、柔性过渡层、沥青混凝土等多用途摊铺。
(二)中大机械创新产品振动压路机;
39吨智能调向振动压路机,具有智能调向和超大压实功能,可根据压实实际需要调节压实功,保证压实后的密实均匀度,既能满足压实功能又保证不过压,充分满足了大厚度压实要求。
■ 核心理念:采用智能调向振动技术,自动检测作业面压实度,自动调整激振力方向,自动调整压实功输出。(zhuanli技术)
1、解决路基 、 等质量通病;
2、解决大厚度水稳基层表面压碎、底部不实等施工难题;解决压实均匀度、平整度差的难题;
3、解决压实对下层扰动破坏的施工难题;
4、解决路基补强的施工难题;
5、解决高填方路基强力压实难题。
6、取代强夯以及冲击式压路机,提高作业效率,改善作业环境。
■ 性能特点:
超重吨位、智能调向振动、超大激振力、超强压实功、高可靠性,节能环保。
■ 结构特点:
1、轮体采用智能调向振动结构,多组激振器对称布局,配置振动调向油缸及压实度采集传感器;
2、前车架及振动轮体超大质量占比;
3、振动系统大功率输出配置。
(三)中大机械创新产品强力揉搓胶轮压路机;
YL27/37变质量强力揉搓轮胎压路机,具有雾化补水,强力揉搓功能,可以实现骨料强嵌挤级配,有效避免表层松散。
■ 进口力士乐元件,液压传动,行走两档无级调节,操作简单可靠,轻便灵活。
■ 三重制动(静液压+机械盘式+轮边钳式制动),起、停、运行平稳,压实平整。
■ 驾驶室双座椅,双方向盘,并配备有空调,操作方便舒适,视野开阔。
■ 双雾化补水系统,两个大容量玻璃钢水箱,满足台班工作需要。
■ 快速有效压实大粒径沥青碎石基层,满足高寒地区快速压实需要。
■ 强力雾化补水、揉搓提浆,确保水稳材料颗粒镶嵌咬合好,避免表面粒料破碎,表面紧密不松散。
■ zhuanli技术的安全防护装置,确保周围人员工作安全。
(四)中大机械创新产品侧向物料转运车;
侧向物料转运车可以实现横向和其他方向供料,可在反开挖部位、拓宽段、新建工程侧面均衡、连续、平稳供料。
(五)中大机械创新产品水泥浆同步喷洒装置;
水泥浆喷洒装置安装在摊铺机上,实现喷洒和摊铺同步作业;
七、创新工法成果及推广应用
(一)高速公路改扩建及新建工程双机组同步大厚度连铺连压一次整体成型工法是重大的工法创新变革,是国内首创。它解决了传统工法中无法避免的施工难题,有效遏制了质量通病,大大缩短了施工周期,有力保证了了改扩建及新建工程的品质工程要求和建设工期要求。
(二)双机组同步大厚度连铺连压一次整体成型工法有重要的社会效益和经济价值。它不仅解决了改扩建路面水稳反开挖回填、拓宽段施工难题,而且为新建工程水稳快速摊铺压实提供了根治方案,对缩短施工周期、遏制质量通病有重要的社会意义!它大大提高了施工效率、节省了大量的人工、机械、材料成本,减少了工序成本,带来极高的经济价值。
(三)双机组同步大厚度连铺连压一次整体成型工法在济青高速公路改扩建工程的推广应用,具有重大的示范作用和广泛推广价值,此“又好、又快、又省”、“利国、利民、利企”的创新工法,必将在高速公路建设中得到广泛应用,代表未来高速公路建设的发展趋势。
(四)特种高端成套设备的集成创新是创新工艺工法的前提条件,它不但是单一设备的重大技术改进,更是设备集成科技创新,对实现创新新工艺、新工法起到了重要保证作用。