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沥青混凝土摊铺机的工作原理,及路面平整度控制方法!
2020年11月09日    阅读量:     新闻来源:中网沥青 haolibai.com  |  投稿

沥青混凝土摊铺机的工作原理,及路面平整度控制方法! 沥青网,sinoasphalt.com

沥青混凝土摊铺机是沥青路面施工的主要设备,由主机和熨平装置两大部分组成。主机和熨平装置的技术性能、维修养护、施工工艺、质量控制以及操作人员的技术水平等因素均可影响沥青路面的密实度和平整度。本文结合摊铺机主机功能和熨平装置工作原理,讲述沥青混凝土路面摊铺施工过程中,路面平整度的影响因素及控制方法沥青网sinoasphalt.com


主机结构

沥青混凝土摊铺机规格型号较多,各类型的摊铺机结构也不尽相同,但其结构一般由机架、 动力系统(含发动机、液压传动系统)、行走系 统、电控系统、收料输料系统(含前推辊、收料 斗、刮板输料器、螺旋分料器)、调平系统、熨平装置等组成,如图 1 所示。上述结构中,除了熨平装置以外,均属于主机的主要组成部分。

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主要功能

主机的主要功能包括以下 4 个方面:一是牵引摊铺机整体行走,并为摊铺机各个系统提供动力;二是通过主机前部的推辊推动运料自卸车行进,使其完成向收料斗卸料作业;三是通过刮板输送器和螺旋分料器将收料斗接收的混合料输送到摊铺宽度范围以内;四是连接并支撑熨平装置,为其液压回路提供动力,并可调整熨平板位置高度和作业角度。


熨平装置结构及工作原理

结构

熨平装置是沥青混凝土摊铺机的主要工作装置,通过主机两侧的提升缸和大臂与主机铰接在一起。全功能的熨平装置由箱体、主熨平板(主板)、副熨平板(副板)、加宽熨平板(加长段)、刮料护板、端板、振捣机构、振动机构、厚度调节器、拱度调节机构、加热系统等组成, 其示意图如图 2 所示。

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摊铺机主机后部及熨平装置前部均设有护板,熨平装置两端设有端面挡板,由此在熨平装置前部形成 1 个储存沥青混凝土的摊铺材料室。其中端面挡板可使摊铺层获得较平整的边缘,可调高度的熨平板把混合料刮到预铺高度。沥青混凝土经振捣夯锤振实后,在熨平板底面和振动器的共同作用下,形成具有一定密实度的沥青路面摊铺层。


以图 2 中双振捣式振捣梁为例,其附有 2 套振幅可调的振捣机构,即预振捣梁和主振捣梁。这 2 套振捣梁安装在同一根偏心轴上,其运转速度相等,但偏心相位相差 180°。偏心振动轴安装在轴承座上。偏心振动轴高速旋转产生的离心力,使熨平板产生振动,从而将沥青混凝土压实。熨平装置通过安装在主机侧面 2 个牵引点的上、下运动,调整其高度和熨平角度。


工作原理

(1)浮动

熨平板浮动状态受力状况如图 3 所示。熨平装置通过调平缸和提升缸悬挂在主机后部, 其工作时置于摊铺层上部呈现浮动状态。当摊铺机处于匀速行驶工况时,牵引力P 、熨平板下部沥青混凝土对熨平板的阻力 F 及熨平板前部沥青混凝土对熨平板的推力 T 之和形成水平力的平衡。熨平板的重力 W 与熨平板下部沥青混凝土对熨平板有一个向上的推力 N ,达到垂直力的平衡。熨平板与水平面形成仰角 α ,在熨平板受力保持平衡的状态下,仰角 α 为常数保持不变,因此就可以使熨平板在设定的高度上连续运行,从而使摊铺厚度 H 及摊铺的路面平整度保持不变。

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(2)自动找平

熨平装置自动找平原理如图 4 所示。熨平装置两侧牵引臂上安装有纵坡传感器,摊铺机进行摊铺作业时,路基以及道路基层的不平整会导致熨平装置的牵引点上、下移动,从而使熨平板仰角发生变化,破坏熨平装置受力的平衡。当以铝合金引导梁作为基准线时,与该基准线为高度的纵坡传感器感知这一变化,通过控制器将这一偏差信号转换成电信号,并以一定的控制规律控制电磁换向阀,由电磁换向阀控制找平缸向无杆腔或有杆腔输入高压液压油, 以调整牵引点高度,从而改变熨平板工作仰角, 恢复熨平装置受力的平衡,同时也实现了系统的自动找平。

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通过以上 2 个工作原理可知,保证路面平整度应具备以下 2 个必要条件:一是保持沥青混凝土的连续摊铺、匀速摊铺,二是在摊铺机处于连续摊铺、匀速摊铺状态时,必须保证沥青混凝土不断供应到熨平板下部。


路面平整度影响因素及控制方法


主机方面

摊铺机料斗内应供应充足的沥青混凝土, 为此应确保沥青拌合站的生产能力和正常生产, 提供足够数量运输沥青混凝土的自卸车,以此来保持持续、均匀、连续不间断地摊铺。


应根据施工方案、摊铺材料的类型,选定恒定的摊铺速度,在摊铺过程中不得随意变换摊铺速度或中途停顿。例如普通沥青混凝土, 摊铺速度宜控制在 2 ~ 6m/min 的范围内,而改性沥青混凝土摊铺速度宜放慢至 1 ~ 3m/min 的范围内。


由摊铺机前推辊顶推自卸车前进卸料,使两者协调、同速前行。自卸车制动力不宜过大, 防止冲撞摊铺机,影响摊铺的平整度,还可避免损坏摊铺机行走系统零部件。


如图 3 所示,螺旋分料器轴线应与主机后部及熨平装置前部的护板之间的距离 B 保持一致,螺旋分料器沿着全宽度均匀分料,料位高度应以能将螺旋分料器全部淹埋为宜,或高出螺旋分料器 100mm,从而使熨平板前方料堆大小和料位高度保持不变。


螺旋分料器转动速度与摊铺机行走速度应保持均衡,使螺旋分料器送料平稳、匀速,从而使摊铺出的混合料具有均匀的密实度,且获得较好的平整度。


摊铺机履带板松紧超限,会使摊铺机行驶阻力发生变化,造成牵引力 P 产生脉动,从而影响摊铺平整度。因此要求摊铺机左、右侧履带的张紧度保持一致,防止履带过松或两侧松紧程度不等造成摊铺速度产生脉动,导致摊铺层出现搓板形路面。


熨平装置

在摊铺机开始工作时,需将熨平板调整为初始工作仰角 α ,调整方法如下:首先,将摊铺机停在水平路段上,操纵升降缸提升熨平板;其次,在熨平板下面垫上长度与熨平板等长、厚度等于设计摊铺厚度加上虚方量尺寸的方木, 将熨平板落于该方木之上;然后,根据摊铺厚度大小,调整熨平板前缘,使其抬高,使熨平板底面与水平面形成初始工作仰角 α ,并使升降缸处于浮动状态。


如果熨平板前部护板的高度发生变化,会影响熨平板工作角 α 的变化,从而影响摊铺厚度和平整度。因此护板的高度应调整得当。当摊铺厚度增加或沥青混凝土骨料粒径较大时, 该护板的高度应适当加大;反之其高度应适当减小,同时保证护板底刃与熨平板底面相平行。摊铺厚度的调整如图 3 所示。摊铺厚度是压路机压实沥青混凝土成活后的厚度的 1.15 ~1.35 倍(松铺系数)。根据人工测量压路机碾压后的厚度是否符合设计厚度,来调整所需摊铺厚度。摊铺厚度稳定后,熨平板底面与摊铺层的仰角 α 保持不变,就可以使熨平装置稳定在设定的高度上运行,获得较好的路面平整度。熨平装置框架内的拱度调整机构,可使左、右主熨平板的上端分开或合拢,形成熨平板底平面的拱度。该拱度值一般在 ±3% 范围内调整, 拱度调整与厚度调整应配合进行,使熨平板底面形成水平、双斜坡、单斜坡等 3 种摊铺模式, 满足不同横断面摊铺层设计的需要。


在城镇道路施工中,因道路两侧雨水口数量多、路宽变化大,多采用液压伸缩熨平装置的摊铺机。熨平板伸缩部分可分别向两侧伸缩, 若仍不能达到道路摊铺宽度时,可采取连接加宽熨平板(加长段)的方式改变摊铺宽度。在熨平板伸缩作业时,必须及时调整伸缩部分熨平板的高度,保证熨平板底部平整度一致,以达到平整度要求。


此外,沥青混凝土自卸车司机卸料时操作不当,会造成摊铺机履带处遗撒摊铺材料,甚至形成堆积,从而造成熨平板仰角α 发生变化, 导致摊铺厚度发生改变、路面平整度变差。


施工方法

施工前,施工现场基层路面高程测量的准确性、横坡和纵坡的设置,直接影响路面摊铺的平整度。摊铺前勘察现场,根据现场道路的长度、宽度,选定摊铺机的摊铺宽度、所使用摊铺机的型号、数量、采用的摊铺方式(如梯队作业方式) 及应采用的自动找平方式。例如在摊铺中、下面层沥青混凝土时,宜采用钢丝绳或铝合金导轨引导的高程控制方式;在摊铺上面层时,宜采用非接触式平衡梁的自动找平方式。


在正式摊铺施工之前,应选取一段 200m 长的路面进行摊铺试验。试验段摊铺时,应随时检查铺筑层厚度、路拱及横坡,确定最佳机械组合、确定松铺系数、达到设计规定压实度所需压实遍数。施工过程中,沥青混凝土的压实与成型一般采用初压、复压、终压的方式,应密切注意压实度变化、防止过度碾压。摊铺时, 摊铺层接茬部位应选用热接缝,应尽量避免出现冷接缝,以获得更好的平整度。


热拌沥青混凝土路面施工,完成沥青混凝土摊铺、压实与成型后,应待摊铺层表面温度自然降温至 50℃之后方可开放交通,各类重型车辆不可立即在上面行驶,以避免破坏新铺路面平整度。


根据市政行业标准—《城镇道路工程施工与质量验收规范》,平整度是关键实测项目,城市主干路、快速路平整度标准差σ 应达到 1.2mm, 城市一般道路应达到 2.5mm。平整度的控制能力, 直接反应出施工技术质量管理水平。


综上所述,先进的沥青摊铺设备的使用、精细的施工工艺的管控、严格的质量检查与验收,体现了提高高等级路面平整度的重要性。以熨平板摊铺位置保持稳定不变为核心,使其摊铺厚度为一常数,来确保路面平整度符合设计要求。



标签:工程机械技术中心沥青混凝土施工案例
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