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1、第四章 路面施工机械路面机械是指在公路建设中完成路面材料的生产与施工的机械设备。由于路面是用多种材料铺筑成的多层建筑物，以及公路等级及地理位置的不同造成采用的筑路材料种类繁多，加之施工方法多样，因此路面工程施工机械的品种多种多样，其范围涉及大多数工程建设机械、运输车辆、化工和发电设备，甚至农业机械等。本章所介绍的路面机械主要是公路路面工程专用机械，即主要用于修建路面的机械。路面机械根据其结构、性能、用途可以有多种分类方法。如果根据路面结构层，按照机械用途路面机械可分成面层施工机械、基层施工机械、沥青材料加工处理设备、石材集料加工处理设备等4类，见图4-1。图4-1 路面机械分类 路面机械的发展
2、与路面施工新技术、新工艺、新材料的发展密切相关，两者相辅相成，均在不断地发展。20世纪六七十年代国外路面机械发展的主要特点是大型化，到80年代初期各种路面机械都已形成规格齐全的系列化产品。之后，虽然新机种时有出现，但主要发展特点是对已有机械的局部构件进行不断的改进和提高。主要表现在广泛采用液压传动技术、电子技术，实现机电液一体化，提高自动化控制程度，提高机械操作性能及舒适性，提高施工质量，减轻环境污染。 为改变公路建设行业苦、脏、乱的现象，各国更加重视路面机械自动化和智能化。主要表现在普遍采用激光、超声等非接触传感技术、计算机技术，使操作更加省力、容易、舒适。不仅大型机械实现自动化控制，小型机
3、械也实现自动化，增加随机质量自动检测控制系统，既保证工程的质量，又能提高施工效率。第一节 稳定土拌和机械在修筑道路和机场时，需要对基层的土壤进行加固，使基层有一定的承载强度，能够承受车辆给予公路的负荷，为了达到这种目的，在基层土壤中加入各种不同剂量的稳定材料（稳定剂），以使基层土壤获得所要求的稳定性和强度。稳定土拌和机械就是由于最初用于处理基层而发展起来的一种专用施工机械。因此，稳定土拌和机械的主要功能即是将土粉碎，并与稳定剂（石灰、水泥、沥青、乳化沥青或其他化学剂）均匀拌和，以提高土的稳定性，形成稳定混合料，用来修建稳定土路面或加强路基。目前，稳定土拌和机是公路、城市道路、广场、港口码头、停
4、车场、飞机场的基层、底基层施工中必不可少的专用机械设备。使用稳定土拌和机械不仅可以节省优质土，就地取材，避免长途装运，降低施工成本，加快施工进程，更重要的是可以保证路基或路面的施工技术要求和施工质量。稳定土拌和机械按其设备与拌和工艺可分为稳定土厂拌设备和稳定土拌和机两类（见图4-1-1和4-1-3）。下面将对两种设备分别作以介绍。一、稳定土厂拌设备1. 功能与分类稳定土厂拌设备是路面工程机械的主要机种之一。是专用于拌制各种以水硬性材料为结合剂的稳定混合料的搅拌机组。由于混合料的拌制是在固定场地集中进行，使厂拌设备具有物料计量精度高、级配准确、拌和均匀、节省材料、便于计算机自动控制统计打印各种数
5、据等优点，因而广泛用于公路和城市道路的基层、底基层施工，也适用于货场、停车场等需要稳定材料的工程，是当前高等级公路修筑中的一种高效能的路面基层修筑设备。稳定土厂拌设备可根据主要结构、工艺特性、生产率、机动性及拌和方式等进行分类。（1）根据生产率大小，稳定土厂拌设备可分为小型（生产率小于200t/h）、中型（生产率200400t/h）、大型（400600t/h）和特大型（生产率大于600t/h）等4种。（2）根据设备拌和工艺和方式可分为非强制跌落式、非强制跌落连续式、强制间歇式和强制连续式等3种。强制连续式又可分为单卧轴式和双卧轴式。在诸多形式中，双卧轴式最常用。（3）根据设备布局及机动性可分为
6、移动式、部分移动式、可搬式、固定式等多种型式。（4）根据物料计量形式可分为容积计量和电子动态称重计量拌和设备2种。移动式厂拌设备是将全部装置安装在一个专用的拖式底盘上，形成一个大型的半挂车，可以及时转移施工地点。设备从运输状态到工作状态，不需要吊装机具，仅依靠自身的液压机构就可以实现部件的折叠和就位。这种厂拌设备一般具有中、小型生产能力，多用于工程量小、施工地点分散、经常移动的公路施工工程。分总成移动式厂拌设备是将各主要总成分别安装在几个专用底盘上，形成两个或两个以上的半挂车或全挂车形式。各挂车分别被拖动到施工现场，依靠吊装机具将设备安装、组合成工作状态，并可根据实际施工现场条件合理布置。这种
7、形式多在大、中型设备中采用，适用于工程量较大的公路施工工程。部分移动式厂拌设备是将主要部件安装在一个或几个特制的底盘上，形成一组或几组半挂车或全挂车，依靠拖动来转移土地；将小的部件采用可拆装搬运的方式，依靠汽车运输完成工地转移。这种型式在大、中型厂拌设备中采用，适用于城市道路和公路施工工程。可搬移动式厂拌设备是将各主要总成分别安装在两个或两个以上底架上，各自装车运输实现工地转移，再依靠吊装机具将几个总成安装、组合成工作状态。这种形式在小、中、大型厂拌设备中采用，具有造价低、维护方便等特点，适用于各种工程量的城市道路和公路施工工程。固定式厂拌设备固定安装在预先选好的场地上，形成一个稳定土生产基地
8、。因此，一般规模较大，具有大、特大生产能力，适用于工程量大且集中的城市道路、公路施工工程。2.稳定土厂拌设备的技术特点稳定土厂拌设备稳定土厂拌设备在技术特点上已经相对较为完善，在集料的计量方面大多采用了先进的工业电脑控制体系，实现了骨料、水泥和水的主动配比，具备计量正确、牢靠性好、搅拌平均、操作不便、环保好；在结构方面需安装在固定地点作业，整机庞大，占地面积大，还需配置运输车辆和装卸机械才能将成品料运至施工现场，因此使用成本高。目前，稳定土厂拌设备技术特点也有新的发展。（1）颗粒含水率快速连续检测技术含水率对稳定土的力学性能和施工质量影响很大。原材料的含水率受气候影响而变化，特别是砂料、粉煤灰
9、等细料的变化更大，这将直接影响到成品料的含水率和骨料级配的准确性。因此，必须及时测出原材料的含水率，并通过准确控制供水和供料量，使成品料的各项配比保持一定，从而保持成品料的质量。目前，该项技术已取得很大的进展，电容式、中子式、红外线等粒料含水率快速连续检测仪已推向市场，正在提高可靠性和检测的适用范围，降低成本，尽快普及使用。（2）既能连续又能间歇强制拌和的多用途厂拌设备为了扩大厂拌设备的使用范围，一些厂家正在研制了具有连续搅拌作业和间歇搅拌作业两种功能的厂拌设备，使其不仅能拌制稳定材料，也能拌制各种水泥混凝土混合料。通过键盘操作转换物料的计量程序，实现物料的连续计量与输送或分批计量与输送。在连
10、续计量时，搅拌机中叶桨安装成常用的卧式双轴强制连续搅拌机，能生产稳定土；在间歇计量时，搅拌机中的几个叶桨改变安装角（反向），使物料在搅拌机中循环搅拌（搅拌时间按需要设定），能生产水泥混凝土等。该设备的关键技术，是物料的计量控制技术和搅拌机的多功能特性，是未来的发展方向。（3）无衬板搅拌机目前，针对稳定土的特性和连续搅拌的作业特点，研制成无衬板搅拌机。无衬板搅拌机的工作原理与有衬板的一样，但两者的抗磨机理不同。无衬板搅拌机最大限度地加大了叶桨与机体之间的间隙。搅拌机工作时，在机体与叶桨之间的间隙中形成一层几乎不移动的混合料层，起到衬板的作用，保护机体不受磨损。这种无衬板搅拌机，机体一般设计成平底
11、斗形，具有结构简单、制造容易、质量轻、造价低、生产率高、物料不产生阻塞和挤碎现象、搅拌均匀等优点。（4）组成部件间的搭配灵活多样多数厂家的稳定土厂拌设备是由多个总成相互组配而成的，在保证设备基本性能的前提下，其部件可以根据用户实际需要进行不同的组合。总体布置型式也可根据需要施工场地而变化，可布置成“一”字形或“丁”字形，因而使稳定土厂拌设备结构型式多样，布局更为灵活，更能满足用户的多种需求。（5）设备大型化随着施工作业机械的不断发展，也在要求稳定土厂拌设备向大型化的方向发展，设备的生产能力不断提高。（6）结构模块化随着科技的发展，稳定土厂拌设备的组成部分均已系列化，对固定式稳定土厂拌设备的生产
12、制造提供有利条件。（7）拌和范围扩大稳定土厂拌设备的拌和范围得到了较大的改善，使设备的利用更加有效，不仅能够搅拌稳定土，还可以搅拌其他的混合料，如碾压混凝土，乳化沥青混凝土等。3.主要结构与工作原理稳定土厂拌设备主要由矿料（土壤、碎石、砂砾、粉煤灰等）配料机组1、集料皮带输送机2、结合料（水泥、石灰）存储配给总成3、搅拌器4、水箱及供水系统5、电器控制系统6、成品料皮带输送机7、成品储料斗8等部件组成（见图4-1-1）。由于厂拌设备型号较多，结构布局多样，因此，各种厂拌设备的组成也有所不同。图4-1-1 稳定土厂拌设备结构示意图1-矿料配料机组；2-集料皮带输送机；3-结合料储存配给总成；4-
13、搅拌器；5-供水装置；6-电器控制系统；7-成品料皮带输送机；8-储料斗稳定土厂拌设备，一般采用连续作业式叶桨拌和器进行混合料的强制搅拌。其基本工作原理为：把各种不同规格的矿料用装载机装入配料机组1的各料仓中，配料机组1按规定比例连续按量将矿料配送到集料皮带输送机2上，再由集料皮带输送机2输送到搅拌器4中；结合料（也称粉料）由结合料存储配给总成3连续计量并输送到集料皮带输送机2上或直接输送到搅拌器4中；水经流量计计量后直接泵送到搅拌器4中；通过搅拌器4将各种材料拌制成均匀的成品混合料；成品料通过成品料提升到皮带输送机7输送到储料斗8中，或直接装车运往施工工地。4.稳定土厂办设备的选型（1）稳定
14、土厂拌设备选择依据设备选择目的在于挑选技术先进、经济合理和使用安全可靠的最好设备，以保证工程任务按时按量的完成。合理选择施工机械的依据是:工程量、施工进度计划、施工条件、现有机械的施工状况及相应的配套情况等。一般来说应注意遵循以下原则:设备应能适合工作的性质、适合施工对象的特点、场地大小和运输条件等施工状况，应能充分发挥设备的效能。所选设备的生产能力，应能满足施工强度的要求，施工质量应能满足设计要求。设备在技术上应是先进的，能满足施工中的要求。即结构先进、性能可靠，生产率稳定，且易于检修，并具有良好的安全性能和环保性能等。设备的购置和运转费用要少，能源消耗要低，并通过技术经济比较，优先选用生产
15、率高，单位产品费用低的设备。所选用的设备技术含量要与使用、维护能力相适应，以此来充分发挥其潜在效能。（2）稳定土厂拌设备参数及关键部件的选择生产率是依据稳定土厂拌设备总体方案确定的，在设计搅拌器时为已知条件。稳定土厂拌设备的生产率Q（t/h）可按下式计算： (1)式中:搅拌器应有的有效容积，m3； 混合料密度，t/m3； 拌和时间，s；根据上述公式，计算稳定土厂拌设备的生产率标称值，是设备综合性能的最终体现，一般以其输出的生产能力的大小表现出来。但为使设备平稳、可靠、持续的运行，设备在实际运行中的设定生产率一般为标称生产率的80%90%，此值也即为设备的实际稳定生产能力。此值与施工中的生产率实际需求值加以比较后，才能对设备的标称生产率进行有效确认，从而选定合适的配套设备，并充分发挥其效能。计量系统的选择按照计量系统的不同可将计量分为两类：一种采用体积式计量，另一种采用质量式计量。质量计量系统是在体积计量系统的基础上，用电子传感器测出物料单位时间内通过的质量信号，并根据质量信号调节皮带输送机的转速。因此，质量式计量比体积式计量准确度要高。对于集料的计量来讲，体积式计量包括储料斗，调速皮带输送机和集料皮带机。其输送量如下：式中：Q单位时间集料输送量，t/h； r集料比重，t/m3 ； B出料门宽度，m； H
