大功率摊铺机基层大厚度整体摊铺抗离析分析

工程科技    223

作者简介：王亚姝（1977，7，6-），女，毕业院校：哈尔滨理工大学；毕业时间：2000 年 7 月；学历：大专；职称：工程师；职务：路面机械租赁公司工程部部长。职业资格证书：试验检测工程师。

大功率摊铺机基层大厚度整体摊铺抗离析分析

王亚姝

（黑龙江省龙建路桥第二工程有限公司，黑龙江 安达151400）

摘 要：通过大厚度基层整体一次性摊铺施工，提出了规则离析和不规则离析概念，并分析了规则离析与摊铺机性能的关系，通过齐泰公路采用大宽度（最大摊铺宽度12m以上）、大厚度（30cm）基层全宽范围内一次摊铺成型实例，说明了应用大型改进摊铺机进行大厚度基层整体施工离析控制的可行性与先进性。

关键词：大功率摊铺机；大厚度基层整体一次性摊铺；离析；现象分析

我国交通事业的飞速发展，伴随而来的是公路上的交通流量和行车吨位的不断增加，因此对公路抗荷载要求越来越高。而大厚度稳定类基层具有较强的扩散荷载能力，为了满足现形势下的公路使用要求，保证路基强度和稳定性，大厚度稳定类基层正逐渐得到设计单位和施工单位的青睐。超过 20cm 基层传统工艺是分层摊铺，施工工期长，施工成本较高，同时分层摊铺易造成层间结合不好，不能形成完整单独的板体。在行车荷载的作用下，特别是在冬夏温差70 多度的东北地区，分层板体极易产生错位、断裂，造成路面损坏。为了解决基层分层施工层间结合不好，以及基层整体性、稳定性、耐久性及抗冻性不足、混合料离析等问题。需要进一步改进摊铺机性能，并提升摊铺机功率，来实现大厚度基层整体一次性摊铺的问题。

1 采用加宽熨平板液压调宽装置和低速大扭矩马达螺旋驱动装置实现大厚度基层问题

齐泰高速公路路面基层为宽度为 11.25 米、厚度 30 厘米的水泥稳定级配碎石，为了实现改善工程质量、加快工程进度、节约成本的目的，通过选用高性能摊铺机实施了整体性一次性摊铺工艺。即通过摊铺机的加宽熨平板液压调宽装置保证了全宽摊铺的实现，采用高压低速大扭矩马达驱动螺旋的传动方式，这种传动固有的低速及启动高效率，可提高螺旋带载启动的能力和低速工作稳定性，与传统的高速马达加减速机方式相比，更能适用于螺旋工作的需要，提高螺旋改善离析的能力和减小密实度差异的能力。并解决了大宽度、大厚度粒料传送功率问题。这一技术在意大利玛连尼、比泰利(卡特匹勒)，国内陕西中大机械集团摊铺机上均有应用，通过工程实例进行的摊铺试验表明，高功率配置、高压低速大扭矩马达驱动、螺旋满埋物料工作的摊铺机，是适应我国基础设施建设所需的新型摊铺机械。

2 采用抗离析螺旋分料器，解决离析问题

2.1 混合料离析与机械性能的关系

摊铺机产生离析的主要环节在螺旋分料过程，在作业过程中功率消耗最大的环节也在螺旋分料过程，约为整机功率的50％至60％。国内的各种摊铺机目前主要延用一、二十年前国外摊铺机的设计思想，即考虑功率因素，使螺旋分析器中的物料表面位于螺旋直径的 1／2 至 2／3 位置。按照这种方法，当用于大厚度、大宽度的稳定土摊铺时，输料量很大，而螺旋只有位于物料内部的部分才有输料能力，因而螺旋输料率低。为满足输料量要求，不得不将工作转速增高。高速旋转且部分暴露在空间中的螺旋向螺旋顶端(外侧)和物料层上部的空间中抛扬物料，这是形成机械学离析的主要原因。不少工程机械人员在施工现场的观察和录像资料分析，十分清楚地说明了这一点。攻克离析难题，成为国内外许多摊铺机械技术工作者的主攻课题。

2.2 抗离析螺旋布料器设置

齐泰高速公路施工用摊铺机的抗离析螺旋布料器，包括装有左、右侧驱动机构的驱动箱，左、右侧螺旋叶片轴对称安装在驱动箱两侧，且左侧螺旋叶片轴的内端经左侧传动机构同左侧驱动机构连接，右侧螺旋叶片轴的内端右侧传动机构同右侧驱动机构连接，左、右侧螺旋叶片轴的外端分别同相应的左、右侧固定装置连接，左侧螺旋叶片轴上装有左侧变直径变节距螺旋叶片而右侧螺旋叶片轴上装有右侧变直径变节距螺旋叶片，该螺旋叶片的螺旋方向相反。它能使混合料得到再搅拌，减少混合料在摊铺过程中出现的骨料离析现象，使所摊铺路面的平整性、光滑性显著提高，提高沥青路面的摊铺质量，延长道路使用寿命。

2.3 工艺原理

摊铺所用设备应采用具有大厚度、抗离析、全铺摊铺机摊铺，全宽范围内一次性摊铺成型 的 方 法 施 工 ， 摊 铺速 度 控 制 在1.0~2.0m/min。摊铺过程中每 10 m 左右采用“挂线法”检查一次摊铺的混合料的标高。在摊铺过程中派专人跟随摊铺机每摊铺 5m就分左中右检测其松铺厚度并详细记录。摊铺后碾压前应测定铺筑层的标高，其位置与测定路基顶面标高相一致。通过严把材料关，控制好粒料级配；控制运输车装卸环节；控制摊铺速度，减小传送离心力；改变布料器结构，反向安装反向拨料等方法控制混合料离析的产生。

2.4 抗离析设计理念

这种大功率摊铺机主要基于一个全新的设计理念：即让物料满埋螺旋输送。物料满埋螺旋可以提高螺旋输料率，降低螺旋工作转速，减小不同容重物料颗粒之间的惯性差异；螺旋埋藏于料内，位于摊铺层底部，可以对物料进行二次搅拌，改善物料在前期运输过程中产生的温度和机械学离析；位于物料底部的螺旋向两侧沿整个断面挤出物料，而不是由上向下倾推物料，可以减小不同宽度位置上的左右离析和物料颗粒上下滚动产生的上下层离析；螺旋上部不在空间暴露，无上抛产生的面层离析。总之，物料满埋螺旋可以有效解决摊铺材料的上下、左右离析现象。物料满埋螺旋的另一作用是整个摊铺层均在螺旋搅拌挤压下进行作业，因而可减小摊铺层的密实度差异，使之在碾压后表面平整。物料满埋螺旋必须增加摊铺机的功率配置及螺旋驱动系统的动力元件容量，整机功率将相应增大20％至 30％，螺旋驱动系统应选用更高压力容量的液压元件以提高工作可靠性。

3 结论

实践证明，通过摊铺机性能的改进，大厚度基层整体摊铺离析控制施工可以大幅加快施工速度，摊铺后的基层将形成一个整体的板块结构，只要密实度达到要求，相对于两次分层摊铺来说，其抗拉伸，抗冲击强度可以提高 80%以上，可以有效的避免和推迟早期路面的下沉，车辙形凹陷、分裂脱落、坑洞等常见病害的产生。对于提高公路路面质量，延长公路使用寿命有很大的帮助。既有利于国家，也有利于业主和施工单位，具有很好的社会效益。

参考文献

[1]姚怀新.高等级公路摊铺工艺与摊铺机技术发展方向讨论[J].建设机械技术与管理,2005,8.

[2]腾林,李芳.高速公路沥青混凝土路面大功率摊铺机施工离析现象分析

[J].黑龙江科技信息,2011,8.