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影响路面平整度的摊铺机参数设置!
2021-04-07 来源:路面装备

平整度是路面质量评定和验收的一个重要技术指标,主要反映的是路面纵断面剖面曲线的平整性。当路面纵断面剖面曲线相对平滑时,表示路面相对平整,即平整度较好;反之则表示平整度相对较差。提高路面平整度的主要目的是:改善汽车行驶的条件,减小汽车在行驶中因路面不平整而产生的颠簸,使汽车能够快速、平稳、安全地抵达目的地;提高司乘人员的舒适性和车辆行驶的平稳性,减小车辆行驶时对路面的冲击力,延长路面寿命。

影响沥青路面平整度的因素主要有设备操作人员的操作技能、下承层的平整度、路面材料、施工设备的种类及组合、施工组织设计及施工工艺、混合料配合比的设计及沥青混合料生产质量等。良好的路面平整度是施工方案是否合理的具体体现,但路面主要技术指标的实现要依靠路面施工设备的合理组合和设备的先进性。在路面施工中,摊铺机对路面平整度起决定性作用,所以在施工前必须对摊铺机进行参数设置,使其工作性能处于良好状态。本文从分析摊铺过程中的平整度传递规律入手,对影响路面平整度的摊铺机参数设置进行探讨。

摊铺过程中平整度的传递

松铺层平整度的传递

路基或基层表面的不平整会通过摊铺反映到成型路面上,它不是各摊铺层表面不平整的叠加,因为在摊铺过程中摊铺厚度和高程会受到控制(通过挂线),并以控制高程为主。对于原摊铺表面凸起的地方,再次摊铺时实际厚度会变小,碾压后原凸起的地方的凸起量会减小;同样,对于原摊铺表面凹沉的地方,再次摊铺时实际厚度会变大,碾压后原凹沉地方的下凹量会减小,从而逐渐减小摊铺表面的不平整度。显示了摊铺表面的凹凸不平在压缩过程中被减小的情况。可看出,在假定下层表面绝对平整和材料密实、均匀、一致的情况下,摊铺表面的凹凸不平会相似地再现在压实后的表面上。表明,在理想条件下的松铺层平整度的传递过程服从相似准则。

平整度传递过程中的摊铺机因素

可看出,平整度的传递量与碾压前后混合料的密度比及材料的泊松比有关,沥青、粗集料、细集料和矿粉经过混合、搅拌、运输、摊铺、碾压等过程形成路面。在这些过程中由于原材料的变异性、拌和机计量的差异、运输车的装料方法及摊铺机的原因,或多或少地存在着骨料离析和温度离析的问题,从而导致摊铺层材料初铺密度和力学特性不均匀,在碾压时虽然压实功相同,但路面摊铺层各部位的压缩量是不会完全相同的。实际上在碾压过程中,由于碾压工艺和碾压参数不一致,还会进一步导致压缩量发生变化。

摊铺好的铺层表面虽然很平整,但由于铺层材料密度和温度不均匀,因此在相同压实功的作用下产生了不同的压缩量,从而使表面平整度发生变化。碾压过程中产生不同压缩量的原因有:铺层混合料的初压密实度不均匀,如原材料的变异、级配设计的不合理、摊铺机不是匀速进行等;搅拌、运输、摊铺过程中的骨料离析和温度离析现象;受下承层影响,摊铺基准选择不当,导致松铺层厚度不同;摊铺机参数设置不合理。

摊铺基准的选择

摊铺机都装有熨平板自动调平控制系统,其精度设置和参考基准是影响路面平整度的一个重要因素。摊铺机调平基准的方式有3种:一是固定基准,即挂线法;二是以铝合金导轨为基准,即滑靴在铝合金导轨上滑动;三是以铺筑下层为基准。在实际施工过程中,通常在基层、下面层、中面层采用挂线法,非接触式平衡梁主要用于上面层的调平,而铝合金导轨主要用于路面沉陷和桥台调平及多机并铺时的基准调平。

固定基准是在路面设计标高的基础上通过量测设置基准线,从而在摊铺的过程中依据基准挂线及摊铺厚度来控制路面的纵向和横向坡度、平整度。挂线调平的误差主要来源于挂线支撑立杆的安装误差、测量时人和自然因素的误差及弦线的挠度误差。

平衡梁从工作方式上可分为接触式和非接触式。对于平衡梁及滑靴基准来说,影响误差的主要因素源于基准面(即下承层表面)的平整度;熨平板振动过大和滑靴位置安装不当,也是影响面层摊铺平整度误差的主要因素。平衡梁实质是从滑靴演变来的,最早的平衡梁是接触式,接触式平衡梁笨重,安装运输不方便,而且施工时平衡梁的接触轮容易粘上沥青混合料,难以清理,对平整度的影响很大。目前通常所说的平衡梁是指非接触式的,技术原理有模拟控制和数字控制,传感器有激光和超声波两种,超声波应用更广泛。平衡梁一般有6个或8个探头,因探头传感器个数的不同分为12束、18束、24束和36束,每个探头里有1个传感器是温度补偿传感器,其余的是距离传感器,用于检测距离,检测的范围可达25cm。如平衡梁探头里有6个传感器,其中1个是温度补偿器,其余5个是距离检测传感器,平时同时工作,但5个距离检测传感器中只有3个最接近实际检测值的测量值会被系统采用,凹凸不平的不规则检测值将不被采用,也不会影响系统检测到的平均值。平衡梁由多个探头组成,在工作过程中,较大的不规则值将被超声波探头组合剔除,较小的不规则值将被检测值平均掉,这2种平均计算功能将改善基准路面的状况,从而获得理想的平整路面。

固定基准是影响铺层路面平整度的主要因素,因此必须严格控制固定挂线基准的误差:挂线必须张紧;线路为直线时,单根挂线长度不宜超过10m;弯道上应加密,挂线长度不大于5m;在高程测量时,直接测量和调整支撑立杆基准架的高度。

摊铺机主要性能参数设置

摊铺工作速度

选择摊铺机的工作速度时应从以下几个方面考虑:沥青拌和楼的生产能力;混合料的运输距离;运输自卸车的数量及平均载重量;沥青混合料到场的平均温度;摊铺的宽度和厚度。

工作中,摊铺机的工作速度应根据现场的实际情况确定,例如下卧层的温度、沥青混合料的种类、气温及摊铺厚度等。一般建议摊铺作业速度为3.0m·min-1左右。当摊铺速度确定后,在摊铺过程中必须保证摊铺机匀速行进,不能忽快忽慢,否则就会造成路面不平整。

熨平板参数调整

摊铺机拱度的调整。(1)检查整体熨平板是否平整,特别是熨平板底板后沿必须平齐,前沿应略高出0.5mm,各熨平板应连接紧固。

(2)铺筑无拱路面时,应对摊铺机的预拱度进行控制,即熨平板必须是平直的。预拱度的大小根据摊铺时熨平板的宽度而定。在实际施工过程中,摊铺前熨平板必须加热,摊铺开始时温度不低于100℃,而且随着摊铺向前推进,熨平板的温度基本和沥青混合料的温度相同,摊铺改性沥青时温度在150℃以上,基质沥青在120℃以上。由于熨平板受热膨胀会发生变形,因此需要根据实际情况对其预拱度予以调整。

(3)摊铺有拱路面时,熨平板拱度为路面设计拱度加上预拱度。

熨平板初始仰角调整。摊铺机熨平板采用“浮动加自动找平”的结构形式,通过牵引点连接在摊铺机主机上。摊铺机工作时,熨平板在诸多外力的作用下会找到一个平衡角,即熨平板仰角。熨平板仰角增大时,其前端会顶起,导致摊铺厚度增加;熨平板仰角减小时,其前端会降低,导致摊铺厚度变小。

摊铺物料时,摊铺机熨平板仰角的大小受熨平板拖曳点、熨平板大臂、环境温度、物料的种类和温度、摊铺厚度和速度、熨平板的重量、熨平板的振动频率和熨平板夯锤的频率与振幅等诸多因素影响;因此,在路面施工开始时必须做试验段,通过试验段来确定摊铺仰角。当路面铺筑基面不平整时,找平系统通过仰角油缸自动调整熨平板仰角。

夯锤振捣系统参数调整

夯锤振捣频率。夯锤的振捣频率对摊铺机的仰角和预压实度有一定的影响,也直接影响摊铺厚度和压实度,其调整原则是使熨平板不产生共振的最大值。根据经验,摊铺机的摊铺速度是3m·min-1时,夯锤的振动频率一般控制在10~25Hz为宜。振捣频率过大,会使摊铺厚度比控制值大,且增加机械噪声,损坏结构件;振捣频率过小,则会使摊铺厚度比控制值小,仰角比试验段确定值增大,预压实度减小。

夯锤振捣频率应根据工程实际进行调整,一般情况下,摊铺厚度大时应采用高幅低频;摊铺厚度小时应采用低幅高频。

振捣振幅。摊铺机熨平板单夯锤的振幅等于振捣偏心轴偏心距的2倍,双夯锤的振幅等于偏心轴与偏心套的偏心距叠加值,实际施工中,振幅常在4~6mm之间。

夯锤行程的选择。摊铺机熨平板的夯锤有2种形式:一种是单夯锤,一种是双夯锤。夯锤行程对铺筑材料的预压实和熨平板仰角的影响很大。夯锤行程过大会导致熨平板形成负仰角,使摊铺路面起伏不平。调整夯锤行程时,首先应调平熨平板,使熨平板底板后沿齐平,前沿相差0.5mm,然后调整夯锤行程,使夯锤下沿齐平。在实践中,摊铺机主机熨平板因经常使用磨损较大,而加长板不常用,磨损少。当调整熨平板前沿至基本齐平时,一定要将主机熨平板夯锤的行程调整至和加长板一样,否则会因主机熨平板磨损使夯锤实际行程比设置值大,造成主机熨平板部分预压实比加长板部分大,导致铺筑出的路面中间比两边的料细,形成路面混合料离析假象。夯锤的行程与摊铺厚度有关。

螺旋布料器的调整

(1)螺旋布料器两端应分别距离两侧挡板35~50cm,这样可以使料仓的混合料均匀分布。但这个距离不能太小,也不能太大。当距离太小时,料仓两端的混合料在螺旋转动时会冲击侧挡板,导致熨平板前后振动,影响平整度;当距离太大时,料仓两端的混合料不饱满,容易形成骨料离析。(2)在螺旋吊架处安装小反向叶片,以防止混合料骨料离析。(3)调整螺旋布料器高度比成型路面高10cm。(4)螺旋布料器布料速度应与刮板输送速度、摊铺速度相匹配,使螺旋叶片的1/3不被混合料覆盖。螺旋布料器要连续、匀速、平稳转动,不能时快时慢,否则会造成混合料骨料离析,也会影响路面的平整度。

摊铺过程中平整度的控制措施

(1)料车运料应充足,摊铺机前最少有5辆运料车连续供料,使摊铺连续不间断。(2)料车慢慢接近摊铺机,并且在摊铺机前方约0.5m的地方停下来。注意不要接触、撞击摊铺机的推辊,否则会在摊铺表面上留下难以被压实的凹坑和凸包,影响平整度。(3)在摊铺过程中,摊铺机应连续、匀速行进,如忽快忽慢则会导致平整度较差。在摊铺机行进作业中,速度的任何变化(快或慢)都意味着熨平板经过单位长度摊铺层的时间不同,摊铺层各处所承受的振捣次数和振动次数就不同,使摊铺层的初始压实度分布不均匀,经碾压后路面平整度欠佳。(4)摊铺作业中,伸缩摊铺机的最大宽度不能超过7.5m,否则会因熨平板的刚性差导致路面不平整,因或料仓两段混合料不饱满造成骨料离析。(5)摊铺作业前,必须把熨平板加热到接近混合料摊铺温度,否则会在熨平板连接处出现纵向凸起痕迹,影响路面平整度。

结语

平整度是沥青路面施工质量的主要评定指标之一,它不仅关系到行车的舒适性、安全性,更关系到成型路面的使用寿命。本文对施工中影响路面平整度的重要设备—摊铺机进行了分析,从摊铺基准的选择,到摊铺机各项施工参数的设置进行了探讨。施工中应用摊铺机时应注意以下几点。

(1)摊铺过程中,下承层的不平整会传递到面层,应保持摊铺机施工中各项参数的稳定。(2)摊铺基准应根据不同路面结构位置加以选择。(3)施工中摊铺机的各项参数应进行合理设置。

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