基层施工毕业设计.docx

目 录第一章绪论11.1 课题研究目的及意义11.2 国内外研究概况11.3 本文研究方法及内容2第二章半刚性基层技术性能研究42.1 基层具备的条件42.2 水泥稳定碎石半刚性基层材料特点52.3 水泥稳定类基层强度形成原理及影响因素52.3.1 水泥稳定类基层强度形成原理52.3.2 影响强度的因素72.4 本章小结8第三章半刚性基层施工设备的配置要求及其影响93.1 机群施工配置原理93.1.1 机群施工静态配置原理93.1.2 机群施工动态配置原理93.2 机群配置原则93.3 稳定土拌和设备配置要求及影响103.3.1 稳定土拌和设备的配置要求103.3.2 稳定土拌和设备的影响103.4 运输车辆的配置要求113.5摊铺设备配置要求及影响113.5.1 设备配置要求113.5.2摊铺设备的影响113.6 压实设备的配置要求及影响123.6.1 压实设备配置要求123.6.2 压实设备影响123.7 本章小结13第四章施工机械的选型与参数144.1 施工机械选型原则与方法144.1.1 施工机械选型原则144.1.2 施工机械选择方法154.2 施工机械的选型、数量与参数154.2.1 基层原材料用量164.2.2 稳定土拌和站的选型、数量与参数164.2.3 摊铺机的选型、数量与参数174.2.4 压路机的选型数量与参数184.2.5 自卸车的选型、数量与参数204.2.6 装载机的选型、数量与参数214.2.7 工程选用的施工设备及参数汇总224.3 本章小结22第五章半刚性基层施工工艺及质量控制235.1 半刚性基层施工工艺235.1.1 施工准备235.1.2 摊铺基准的确定235.1.3 水泥稳定碎石的生产245.1.4 水泥稳定碎石运输255.1.5 水泥稳定碎石摊铺265.1.6 水泥稳定碎石的压实265.1.7 施工横（纵）向接缝处理275.1.8 养生275.2 半刚性基层施工质量控制275.2.1 半刚性基层施工质量的事前控制275.2.2 半刚性基层施工质量的事中控制315.2.3 半刚性基层施工质量检验评定的事后控制345.3 本章小结38第六章施工人员组织配置39结论与展望40致谢41参考文献42第一章 绪论1.1 课题研究目的及意义改革开放以来，我国社会主义现代化建设和各项事业取得了世人瞩目的成就，公路交通的大发展和西部地区的大开发为道路建设带来了良好的机遇，道路基层是道路结构的主要承重层，由于水泥稳定碎石基层具有强度高、水稳定性好、易操作、抗疲劳能力强、远期成本低、半刚性等特性，目前我国道路基层广泛采用水泥稳定碎石半刚性基层，即在级配碎石和石粉中掺入适量的水泥和水，经拌合得到的混合料在压实和养生后，当其抗压强度符合规定要求时形成的水泥稳定碎石基层。半刚性基层的施工，涉及到基层组成的性质、施工机械的性能和使用、施工工艺与施工技术、施工组织和管理以及质量检测等诸多方面。其中，要提高生产率，保证施工质量，路面施工机械是关键因素。我国现行的公路沥青路面施工技术规范要求高等级公路必须采用机械化施工，这是施工质量和施工进度的保证。机械化施工不仅仅是简单地用机械代替人工劳动，它是将路面施工技术、施工组织、机械运用、人力调配等各方面知识融为一体的一门综合性技术，组织机械化施工既需要深厚的理论知识做指导，又要用丰富的实践经验解决具体的实际问题，要将先进的施工技术和先进的设备运用有机结合起来，才能使机械发挥出巨大的作用。其中，在施工过程中对机械设备参数进行合理配置，对提高工作效率，缩短工期，减少材料损耗，节约工程成本有着深远的意义。1.2 国内外研究概况目前我国与世界上大多数国家的基层施工的施工工艺和组织管理模式相同：搅拌设备将一定配合比的原材料进行搅拌，运输车辆将拌好的混合料运至摊铺机前并卸料，摊铺机在满足摊铺条件下对混合料进行摊铺，然后压实设备对其进行压实，从而形成基层。随着公路施工企业施工生产能力的扩大，尤其是基层机械化程度的提高，在施工生产实践中必然会面临大规模的生产要素投入的变动带来资源配置的变化问题。这是因为：第一，施工机械作为施工生产的主要资源要素，与机群施工生产能力和施工生产规模有着密切的关系；第二，施工机械作为形成形成基层能力的基础，只有通过科学合理的配置才能形成与施工生产规模相一致的机群，因而达到好的经济效益的目的；第三，施工工况条件、资源条件对机群施工能力的发挥有着重要的影响，与机群施工配置有直接关系。20世纪70年代末、80年代初，国外在如何合理配置机械化作业群，提高整个机械化作业群的工作效率领域做了大量的研究工作。20世纪70年代，Halpin在随机网络的影响下，根据施工作业均为循环作用这一特点，提出的一种循环作业网络（CYCLONE）。该网络技术简单明了，特别适合于具有循环作业特点的工程项目。20世纪80年代，仿真技术与循环作业网络技术相结合，使得该技术进入实际的应用阶段，运用CYCLONE技术建立路基、路面机械化施工系统的循环作业网络图，然后运用仿真技术分析研究施工机械配套的合理性。通过仿真分析可以对施工机械的类型、数量及作业参数作出最佳选择，并对施工工期和施工费用进行预测。日本学者佐用泰司在20世纪6070年代对机械化施工的合理化进行了系统研究，他重点研究了机械化施工的工程量与施工效率、机械的经济选型与合理组合、工程速度的经济型与工程管理的合理化等一系列的问题，并提出了自己的研究结论性意见，成为后来众多学者研究机械化施工的理论基础。日本小松公司开发的OFR服务系统，是较为适用的机械化施工组织优化设计的软件系统。我国在进群施工配置技术的研究方面起步稍晚一些，同发达国家相比有一定的差距，但是通过我国研究人员和工程技术人员的共同努力，在机械化施工实践中积累了大量的经验，同时也在理论研究方面做了大量的工作，并取得了一定的成果。1.3 本文研究方法及内容采用现场调查、试验研究与理论分析相结合的方法，以四川省巴中至南部高速公路某一标段所用水泥稳定碎石半刚性基层为对象，项目情况如下：1项目概况：四川省巴中至南部高速公路起于广元至巴中高速公路东行场枢纽互通立交，经巴中市的恩阳镇、柳林乡和下八庙镇，南充市仪陇县的碧泉乡、日兴镇、金城镇、五福镇、赛金镇、度门镇，南充市南部县的铁佛塘镇、东坝镇，止于广元至南充高速公路李桥枢纽互通式立交。全线采用四车道高速公路建设标准，设计速度80km/h，路基宽度24.5m。全线在东兴场、恩阳、柳林、下八庙、日兴、五福、仪陇、铁佛堂、东坝、古楼、李桥处设置互通式立交。2设计标准：1）设计标准轴载：以双轮组单轴载100kN为标准轴载，表示为BZZ-100。2）设计年限：沥青路面设计年限：15年； 水泥混凝土路面设计基准期：30年。3）自然区划：路线经过地区属中华人民共和国自然区划2，四川盆地中湿区。3沿线自然条件：1）气象水文：测区属亚热带季风气候区，具有冬暖春早，夏热秋凉的特点。年平均气温15.817.8，1月均温13，7月均温2628，极端最高气温42.2，极端最低气温-5.全年有霜期甚短，一般在60天左右。年降水量在9801150mm之间，全年降雨量的50%集中于79月，降雨强度大，常呈暴雨。秋季降雨量不及全年的20%，降雨强度小，但持续时间较长。根据沥青路面使用性能气候分区为1-4-1夏炎热冬温潮湿区。2）地形地貌：路线位于四川盆地东北边缘低山丘陵区，是山地向丘陵的过渡地带，地形条件较复杂，起伏频繁且相对高差大。测区属构造侵蚀剥蚀地貌类型，沟壑发育，呈树枝状分布，将地形切割的支离破碎。整个地势从东北向西南呈倒叠瓦式渐次降低。4路面结构组合设计如表1-1所示：表1-1 路面结构组合设计内容层位主线上面层4cm改性沥青玛蹄脂碎石SMA13粘 层乳化沥青中面层6cm 中粒式改性沥青混凝土AC20C粘 层乳化沥青表1-1（续） 路面结构组合设计内容层位主线下面层6cm 中粒式沥青混凝土AC20C封层0.6cm稀浆封层透层乳化沥青基层20cm水稳碎石（公称最大粒径26.5mm）底基层30cm水稳碎石（公称最大粒径26.5mm）从施工设备出发，通过对选用的机械设备技术性能进行分析，提出合理的施工机械配套方案；通过对施工理论与现场试验路段结合，提出合理的施工机械参数配置方案；通过对现场的实际状况进行考察，提出合理的施工质量控制措施。具体研究内容如下：（1）半刚性基层技术性能的研究（2）基层机械设备配置分析；（3）施工过程机械设备参数配置分析；（4）施工过程质量控制方法及操作要点研究；（5）施工机械设备人员配置；（6）原材料的用量。第二章 半刚性基层技术性能研究基层的强弱与好坏对整个路面，特别是对沥青路面的强度、使用质量与使用寿命都有十分重要的影响。本章主要总结前人对半刚性基层性能的一些研究成果，以水泥稳定类材料为例子介绍半刚性基层的一些技术性能。2.1 基层具备的条件1有足够的强度和刚度 路面基层必须能承受车轮荷载的反复作用，即在预定设计标准轴载反复作用下，基层不会产生过多的残余形变，更不会产生剪切破坏或疲劳弯拉破坏。上述技术要求，除必需的厚度外，主要取决于基层材料本身的强度。另外，基层的刚度(回弹模量)必须与面层的刚度相配，如面层和基层的刚度差别过大，则面层会由于过大的拉应力或拉应变而过早开裂破坏。2有足够的水稳性和冰冻稳定性 沥青面层并不是完全不透水的，加上面层可能存在的裂缝，表面水会从空隙和裂缝透入路面结构层中，进入路面结构层的水(包括气态水)能使含土较多、土的塑性指数较大的基层或底基层材料的含水量增加，使强度大大降低，从而导致沥青路面过早破坏。而调查试验表明:水分从沥青面层中蒸发出来要比透进去困难得多，慢的多。因此足够的水稳性可以避免或减轻基层材料遇水后强度的降低。 在冰冻地区，当地下水位接近地表或路基两侧有长期积水的情况下，如果路基填土高度不大，在冬季土路基中会发生水分重分布，03温度较长期滞留的深度会形成严重的聚冰现象，土层中会有很多冰晶体，甚至冰夹层，这层土称作路基中的聚冰带。到春融期间该聚冰带化冻时，土层变得过分潮湿，使土基的强度急剧下降。如果在这种可能变得过分潮湿的土基上直接铺筑与土基相接触的路面结构层的材料具有明显的毛细水作用，则在这种材料层内也会发生水分重分布现象。如果冰冻稳定性不够，到春融化冻期间，这些材料的强度也会明显下降，导致路面整体承载能力明显下降，甚至发生破坏。3有足够的抗冲刷能力 表面水会通过多种途径进入沥青路面结构层内，如果进入的水不能及时排出，而是停留在面层与基层的交界面上，就会使得基层局部潮湿甚至接近饱和。例如从沥青面层的裂缝进入的自由水，往往使裂缝附近的基层材料过分潮湿，特别是面层裂缝下基层材料也开裂的情况，基层裂缝中往往会充满自由水。在行车荷载作用下，路面结构层内或基层材料中的自由水会产生相当大的水压力，这种有压力的水会冲刷基层材料中的细料，在裂缝中形成细料浆。在行车荷载反复作用下，细料浆被逐渐挤压出裂缝，形成面层上裂缝处的卿浆现象。 除裂缝处的卿浆外，若半刚性基层强度形成不足，那么一旦雨水从面层侵入，在大量行车作用下，还会形成局部冲刷卿浆，导致沥青面层形成局部低洼甚至坑洞。此外，当半刚性基层(分层施工时)内沿施工界面有水运动时，结构层底面也容易受到冲刷。4收缩性好 半刚性材料的收缩性包括两个方面，一是由于水分减少而产生干缩的程度，二是由于温度降低而产生温度收缩的程度。 干缩性大的半刚性基层铺成后，在铺筑沥青面层前就有可能产生干缩裂缝。例如，石灰土、水泥土或水泥石灰土基层碾压结束后，如果不及时养生或养生结束后未及时铺筑沥青封层或沥青面层，只要曝晒23天就可能出现干缩裂缝，随曝晒时间增长，裂缝会越来越严重。半刚性基层材料的干缩性与采用的结合料剂量、土的粒径和土中细粒土的塑性指数等因素有关。半刚性基层内部的温度变化和坡差会产生温度应力，在冷的季节，基层表面的温度低，基层顶部会产生拉应力;在暖和的季节，基层底部的温度低，在基层的底部可能产生温度应力。这个拉应力与行车荷载在基层底部产生的拉应力相结合，会促使基层底面开裂。因此，半刚性基层材料的温度收缩特性对薄沥青面层的开裂有重要影响。 5有足够的平整度 基层的平整度对薄沥青面层的平整度有十分重大的影响。对较厚沥青面层，基层的不平整会引起沥青混凝土面层厚薄不匀，使沥青面层在使用过程中的平整度较快降低，并导致沥青混凝土面层产生一些薄弱面。 6与面层结合良好面层与基层间的良好结合，可以减少面层底面由行车荷载引起的拉应力和拉应变，还可以明显减少由温度变化引起的沥青面层内的拉应力和拉应变川。2.2 水泥稳定碎石半刚性基层材料特点1具有一定的抗拉强度。2环境温度对水稳材料强度的形成和发展有很大影响环境温度越高，水稳材料内部的化学反应就越快和越剧烈，因此其强度也越高。试验证明，水稳材料的强度在高温下形成和发展很快，当温度低于5到0时水稳材料的强度就难于形成和基本上没有什么增长。 3强度和刚性都随龄期增长 虽然水稳材料的早期强度较高，但其内部的化学反应要持续一个相当长的时期才能完成。在水泥终凝后，水泥混合料的硬结过程也常延续到一至两年以上，且结合料剂量越大，龄期对强度的影响也越大。4刚性介于柔性材料和刚性材料之间2.3 水泥稳定类基层强度形成原理及影响因素2.3.1 水泥稳定类基层强度形成原理用水泥稳定土的过程中，水泥、土和水之间发生多种复杂的物理化学作用，从而使土的性能发生明显的变化。这些作用可以分为如下几种。化学作用：如水泥颗粒的水化、硬化作用，有机物的聚合作用，以及水泥水化产物与黏土矿物之间的化学作用等。物理化学作用：如黏土颗粒与水泥及水泥水化产物之间的吸附作用，微粒的凝聚作用，水及水化产物的扩散、渗透作用，水化产物的溶解、结晶作用等。物理作用：如土块的机械粉碎作用，混合料的拌和、压实作用等。现就其中一些主要作用过程分述如下：1水泥的水化作用在水泥稳定土中，首先发生的是水泥自身的水化反应，从而产生具有胶结能力的水化产物，这就是水泥稳定土的强度主要来源。水泥水化过程的简式如下：硅酸三钙：硅酸二钙：铝酸三钙：铁铝酸四钙：水泥水化产生的水化产物，在土的孔隙中相互交织搭接，将土颗粒包覆连接起来，使土逐渐丧失了原有的塑性等性质，并且随着水化产物的增加，混合料也逐渐坚固起来。但水泥稳定土中水泥的水化与水泥混凝土中水泥的水化之间还有所不同。这是因为：1）土具有非常高的比表面积和亲水性；2）水泥稳定土中的水泥含量较少；3）土对水泥的水化产物具有强烈的吸附性；4）在一些土中常存在酸性介质环境。由于这些特点，在水泥稳定土中，水泥的水化硬化条件较混凝土中差得多；特别是由于黏性矿物对水化产物中的具有极强的吸附和吸收作用，使溶液中的碱度降低，从而影响了水泥水化产物的稳定性；水化硅酸钙中的会逐渐降低析出，从而使水化产物的结构和性能发生变化，进而影响到混合料的性能。因此在选用水泥时，在其他条件相同时，应优先选用硅酸盐水泥，必要时还应对水泥稳定土进行“补钙”以提高混合料中的碱度。2离子交换作用土中的黏土颗粒由于颗粒细小、比表面积大，因而具有较高的活性，当黏土颗粒与水接触时，黏土颗粒表面通常带有一定量的负电荷，在黏土颗粒周围形成了一个电场，这层带负电荷的离子就称为电位离子。带负电的黏土颗粒表面，吸引周围溶液中的正离子，如、等，而在颗粒表面形成了一个双电层结构，这些与电位离子电荷相反的离子就称为反离子。在双电层中电位离子形成了内层，反离子形成外层，靠近颗粒的反离子与颗粒表面结合较紧密。当黏土颗粒运动时，结合较为紧密的反离子将随颗粒一起动，而其他反离子将不产生运动，由此在运动与不运动的反离子间便出现了一个滑移面。由于在黏土颗粒表面存在着电场，因此也存在着电位，颗粒表面电位离子形成的电位称为热力学电位（），滑动面上的电位称为电动位（）；由于反离子的存在，离开颗粒表面越远电位越低，经过一定的距离电位降低为零，此距离称为双电层厚度。由于各个黏土颗粒表面都具有相同的双电层结构，因此黏土颗粒之间往往隔着一定的距离。在硅酸盐水泥中，硅酸三钙和硅酸二钙占主要部分，其水化后所生成的氢氧化钙所占的比例也较高，可达水化产物的25%。大量的氢氧化钙溶于水后，在土中形成了一个富含的碱性溶液环境。当溶液中富含时，因为的电价高于、等离子，因此与电位离子的吸引力较强，从而取代了、，成为反离子，同时也因为双电层电位的降低，速度加快。因而使电动电位减小、双电层的厚度减薄，使黏土颗粒之间的距离减小，相互靠拢，导致土的凝聚，从而改变土的塑性，使土具有一定的强度和稳定性。这种作用就称为离子交换作用。3化学激发作用钙离子的存在不仅影响到了黏土颗粒表面双电层的结构，而且在这种碱性溶液环境下，土本身的化学性质也将发生变化。土的矿物组成中含有大量的硅氧四面体和铝氧八面体。在通常情况下，这些矿物具有比较高的稳定性，当粘土颗粒周围介质的值增加一定程度时，粘土矿物中的部分和的活性将被激发出来，与溶液中的进行反应，生成新的矿物，这些矿物主要是硅酸钙和铝酸钙系列，如、等。这些矿物的组成和结构与水泥的水化产物都有很多类似之处，并且同样具有胶凝能力。生成的这些胶结物质包裹在黏土颗粒表面，与水泥的水化产物一起，将黏土颗粒凝结成一个整体。因此。氢氧化钙对黏土矿物的激发作用，将进一步提高水泥稳定土的强度和水稳定性。4碳酸化作用水泥水化生成的除了可与黏土矿物发生化学反应外，还可以进一步与空气中的发生碳化反应并生成碳酸钙结晶。其反应如下：+碳酸钙生成过程中产生体积膨胀，也可以对土的基体起到填充和加固作用；只是这种作用相对来讲比较弱，并且反应过程缓慢。2.3.2 影响强度的因素1土质土的类别和性质是影响水泥稳定土强度的重要因素，各类砂砾土、砂土、粉土和黏土均可用水泥稳定，但稳定效果不同。试验和生产实践证明：用水泥稳定级配良好的碎（砾）石和砂砾，效果最好，不但强度高。而且水泥用量少；其次是砂性土；再次之是粉性土和黏性土。重黏土难于粉碎和拌和，不宜单独用水泥来稳定，因此，一般要求土的塑性指数不大于17。2水泥的成分和剂量各种类型的水泥都可以用于稳定土。但试验研究证明，水泥的矿物成分和分散度对其稳定效果有明显影响。对于同一种土，通常情况下硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥较差。在水泥硬化条件相似，矿物成分相同时，随着水泥分散度的增加，其活性和硬化能力也有所增大，从而水泥土的强度也大大提高。水泥土的强度随水泥剂量的增加而增长，但过多的水泥用量，虽能获得强度的增加，在经济上却不一定合理，在效果上也不一定显著，而且由于刚性过大容易开裂，试验和研究表明，对于中粒土和粗粒土，水泥剂量取4%8%较为合理。3含水率含水率对水泥稳定土强度影响很大，当含水率不足时，水泥不能在混合料中完成水化和水解，发挥不了水泥对土的稳定作用，影响强度形成。同时，含水率小，达不到最佳含水率也影响水泥稳定土的压实度，因此，使含水率达到最佳含水率的同时，还要满足水泥完全水化和水解作用的需要为好。水泥正常水化所需的水量约为水泥重的20%，对于砂性土，完全水化达到最高强度的含水率较最佳密度的含水率为小；而对于黏性土则相反。 4施工工艺过程水泥、土和水拌和得均匀，且在最佳含水率下压实充分，使之干密度最大，其强度和稳定性就高。水泥土从开始加水拌和到完成压实的延续时间要尽可能短，一般要求在6h内，若时间过长，则水泥凝结，在碾压时，不但达不到压实度的要求，而且也会破坏已结硬水泥的胶凝作用，反而使水泥稳定土强度下降。在水泥终凝时间达不到规定要求时，可以使用一定剂量的缓凝剂，但缓凝剂的品种和具体数量应根据试验确定。水泥稳定土需湿法养生，以满足水泥水化形成强度的需要。养生温度愈高，强度增长得愈快，因此，要保证水泥稳定土养生的温度和湿度条件2.4 本章小结本章回顾了半刚性基层研究历程中提出的一些基本性能要求，如基层应具备的基本条件，半刚性材料的基本特点等，着重阐述了水泥稳定类材料的强度形成原理，为下文对于水稳碎石半刚性基层质量影响因素的分析打下了基础。第三章 半刚性基层施工设备的配置要求及其影响3.1 机群施工配置原理3.1.1 机群施工静态配置原理1）机群施工静态配置的基本原则（1）机群中各单机和所有工作过程都要满足主体机械，即稳定土厂拌设备的施工生产能力（2）后续机械的生产能力要略大于前导机械2）机群施工静态配置方法（1）固定生产要素的初始配置固定生产要素是指稳定土拌和设备、摊铺机和各种压实机械，他们的性能与数量一旦选定，一般不再做调整。（2）可变要素的初始配置可变要素主要指自卸车，在机群施工静态配置中，要考虑的是特定工程所需的最大自卸车数量和最小自卸车数量两个极值，以此控制最后动态规模的范围。（3）技术约束3.1.2 机群施工动态配置原理1）影响机群施工的因素（1）资源条件的变化，主要指原材料的供应和机械的性能（2）工程技术条件的变化（3）工况的变化2）配置内容机群施工动态配置的核心内容是将自卸车的运距视为一变量，通过参数的调整来反映不同运距时的系统运行状态3.2 机群配置原则1）主导机械（1）半刚性基层施工中，主导机械是指稳定土拌和设备的搅拌机组。（2）搅拌机组的配置以施工质量要求、工程量大小及工期为依据。2）主要机械（1）主要机械包括稳定土摊铺机组、自卸车、压实设备和装载机。（2）主要机械的配置必须服从主导机械，以提高主导机械的工作效率。（3）摊铺机的配置以基层施工质量要求、搅拌机组的事迹生产能力为依据。（4）自卸车的配置必须以保证主导机械能连续工作为原则。（5）压实设备的配置以满足摊铺机生产能力为依据，其性能的选择和数量的确定必须确保水泥稳定碎石的压实作业。（6）装载机的配置以蛮子稳定土拌和设备的生产能力为原则，其性能的选择和数量的确定必须确保搅拌机组正常工作的集料的供给。3.3 稳定土拌和设备配置要求及影响3.3.1 稳定土拌和设备的配置要求拌制水稳碎石的稳定土拌和设备应采用计算机监控、电子计量，能实时监控各配料系统的瞬时流量。最好带有打印机，以打印各台班的生产记录。其主要系统建议配置如下：1集料供给系统 1）应配备不少于4个集料仓，料仓上部应设有剔除超限料的格网，格网最好倾斜放置，以利于超限料滚落； 2）细集料仓应配备振动破拱装置，防止细集料起拱;用于粉煤灰的集料仓不能采用振动破拱，宜采用机械式的破拱装置； 3）集料的供给应采用变频电机调速的电子计量式的皮带秤，计量应准确、平稳； 4）集料仓应设有可调高度的斗门，并应设有与监控系统相连的料位传感装置，并有缺料报警功能；5）各集料仓之间应有隔板分隔，防止不同规格的集料混仓。2水泥储存、供给系统 1）应配备容量不少于50T的水泥罐两个，罐体底部应设有水泥破拱装置，可以采用低压空气破拱，但不宜采用振动破拱； 2）应设有容量为2T左右的水泥缓冲仓，缓冲仓内应设置与整机控制系统联机的料位传感系统，以保证水泥的供料均匀、稳定； 3）水泥计量宜采用变频调速螺旋加电子计量螺旋秤的组合方式，不宜采用叶轮给料器给料。3水、添加剂供给系统 1）最好配备容量足够大的水箱； 2）水的供给严禁采用手动阀门控制流量的方式，建议采用电动执行机构控制的涡轮流量计，与计算机相连的监控设备要能实时显示水的瞬时流量及累计流量，并能采用电子调节。4拌和系统1）搅拌锅要足够长，以利于混合料拌和均匀，建议其有效长宽比应大于2；2）搅拌锅要有足够的叶片数量，合理的安装角度；3）搅拌锅宜水平放置；4）常检查搅拌锅叶片的磨损情况，磨损严重的及时更换。5混合料的输送系统输送皮带角度要合适，驱动滚筒线速度不宜太大，防止混合料抛料离析，必要时在驱动滚筒头部装备防止抛料装置。6混合料的储存系统应备有混合料储料仓用以暂时储存混合料。7整机控制系统应采用继电控制与微机控制相结合的整机控制系统。3.3.2 稳定土拌和设备的影响稳定土拌和设备是生产合格混合料的关键设备，其性能的好坏严重制约着混合料的级配、水泥剂量、拌和均匀性、含水量等关键指标的准确性与变异性。1集料仓的结构、集料皮带秤的精度、计量控制系统的抗干扰能力都是影响集料级配的重要因素。集料仓内部结构和出料口形状对集料的出料速度和稳定性影响较大，尤其是当集料仓内集料粒径为0-5mm石屑或粉煤灰时，若结构和出料口设计不当，石屑或粉煤灰容易起拱，使供料变得时断时续、不稳定，影响混合料级配，严重时不得不停机消除起拱现象。集料仓内部应有防止细料起拱结构，盛放细料的集料仓出料口宜采用高而窄的形状。2水泥仓内部结构对水泥供料的稳定性有较大影响，水泥仓上部水泥对底部的水泥压力很大，致使水泥密度不均匀，导致水泥给料时松散程度不同，造成水泥给料的不均匀。设计不合理的水泥仓底部经常出现水泥的起拱现象，致使螺旋给料器输料出现缺、断水泥现象，影响搅拌后混合料中的水泥剂量。3在稳定土生产的诸多环节存在可能存在的离析，如集料仓的混仓、成品混合料输送皮带的速度过大造成的抛料离析，若不加以控制也会影响混合料的质量。3.4 运输车辆的配置要求1运输车应具备足够的载运量，宜大于30t，保证摊铺作业保持均匀。2运输车应备有塑料布等覆盖混合料以防运输过程中水分蒸发。3运输车从拌和机出料斗装料时，应适当移位，采取分次装料的方式，使混合料均匀装满车厢，降低混合料离析程度。3.5摊铺设备配置要求及影响3.5.1 设备配置要求1水稳碎石基层施工应使用性能优良的稳定土摊铺机进行摊铺。2每个作业面应配备两台以上摊铺机实现梯队联合作业。3摊铺机应具有自动或半自动方式调节摊铺厚度及找平的装置。4摊铺机应具有足够容量的受料斗，在运料车换车时能连续摊铺，并有足够的功率推动运料车。5摊铺机具有振动熨平板或振动夯等初步压实装置。6摊铺机宽度可以调节，螺旋布料器长度应能调整。3.5.2摊铺设备的影响摊铺机是整个半刚性基层施工中的关键设备之一，拌和质量合格的水稳混合料最终要通过摊铺机良好的作业性能，才能铺筑到下承层，通过合理碾压形成性能符合要求的半刚性基层，摊铺机的诸多参数都是基层质量的决定性因素之一。1摊铺机的摊铺速度在摊铺过程中，摊铺机的摊铺速度对半刚性基层的质量有很大的影响。如果摊铺速度过快，成品料供应不上，易造成摊铺机多次停机等料，摊铺的基层就会出现较多的接头，影响基层的平整度。摊铺速度过慢，易造成成品料车等待卸料，使稳定料含水量降低，影响压实度、粘结力和路面强度。摊铺同时还影响初压实度，因为夯锤和熨平板工作在一定的频率和振幅之下，改变速度会使单位体积的基层材料所得到的能量出现差异，使摊铺前后的松铺系数不一致，压实后基层易形成波浪形。因此在铺摊时要保持均匀的速度，保证半刚性基层的初压实度的一致性。2摊铺机的夯锤和熨平板的振幅和频率摊铺机夯锤和熨平板的振幅和频率对基层的质量也起到至关重要的作用，根据能量传递的原理，在一定的时间内，只要保持夯锤和熨平板的振幅和频率不变时，那么它向外传递的能量就是一定的。在摊铺速度恒定的情况下，单位体积的稳定材料所获得的能量就是一定值，那么摊铺后基层的初压实度能保持一致。当改变夯锤和熨平板的振幅和频率时，就使单位时间内传递出的能量不同，单位体积的半刚性稳定材料所获得的能量就不一样，会影响基层的初压实度和厚度，从而影响半刚性基层的质量。3调平系统的影响为了提高路面的平整度和精确的横截面形状，在摊铺机上另外装设一个纵坡调节、一个横坡调节自控系统，它们的功能远远超过机械本身的找平能力，可使路面的平整度达到更高的要求。当牵引点因原路面的不平而升降时，它会带着熨平板一起升降;另外，当稳定土混合料的配比、料堆高度和行驶速度等变化而改变了力的平衡时，也会引起熨平板的自动升降。熨平板升降导致牵引臂及其上面所安装的纵坡传感器的共同升降。由于传感器下面的触臂是以一定的角度(一般是45)搭在基准线上的，因此，它也随着传感器而升降，这就是改变了它的初始角度，使传感器内部的旋转臂转动，电气系统向电磁阀输送偏差信号。电磁阀根据信号，使牵引点的工作油缸上端或下端进油，让牵引点回复到原高度，于是熨平板也随之恢复原工作仰角，传感器的触臂又回恢复到原设的角度。至此偏差信号消失，油缸停止工作，.而铺层仍维持原来厚度。在一般情况下，基准线只是放置在机械的一侧，所以纵坡调节也只发生在一侧。对于另一侧则依靠横坡传感器的检测来使之发生同样的调平作用。因此，当有调平系统时，基层的平整度和厚度就很好的保证。 4摊铺机参数与离析摊铺稳定材料产生一定的离析现象，在目前仍是一个普遍存在而较难彻底避免的问题，因为它涉及到摊铺机的具体结构、摊铺材料、运输方式、摊铺机操作技术等多方面的因素。实践证明，如果控制良好，也可有效的减少离析现象。根据不同的材料，合理的选择振动系统的振动力和频率，可控制材料的离析，如果频率选得过高，将会导致细料上浮。此外，确保螺旋布料器通道内的材料流动稳定通畅，并保证摊铺过程中材料处于螺旋布料器直径的2/3的位置;供料系统均匀、稳定地供料;在摊铺时注意这些方面3.6 压实设备的配置要求及影响3.6.1 压实设备配置要求 应选择合理的压路机组合方式及碾压步骤配备压路机。为达到最佳压实效果，应采用振动压路机。宜配备.12t左右的振动压路机完成初压，18t的振动压路机完成复压和终压。条件允许的情况下，建议采用双钢轮双振双驱的振动压路机进行基层的压实作业。手扶式小型振动压路机或平板夯、冲击夯，用于边角处的碾压。3.6.2 压实设备影响在对半刚性基层进行碾压时，压实设备的参数对其质量影响很大，包括压实设备的速度、碾压段的长度、压路机碾压时的振幅和压实频率、压实遍数和激振力等。1压实速度和碾压遍数在半刚性基层的碾压过程中，压路机只有保持稳定的压实速度，才能保证基层压实度的均匀性。如果碾压速度过高，这样虽然提高压实效率，但在相同的碾压遍数情况下，碾压速度越高，压实度较难达到设计的压实度要求。因此要达到压实度的设计要求，在碾压速度较高的情况下，就必须增加碾压遍数，这样反而降低了碾压的效率和增加了碾压的成本。如果压实速度过低，压路机速度变化太大影响基层平整度。 要提高基层的压实度，可以提高碾压基层的遍数，因此压实遍数对基层的质量也有较大的影响，如果压实遍数太少，半刚性基层的压实度达不到设计要求;但是压实遍数太多，基层容易造成过压，同时也会增加基层的碾压成本。2碾压段长度 碾压段的长度主要影响基层的碾压接头数量和摊铺基层表面的水分含量。碾压段过短，使压路机的停机次数增多，导致碾压后基层的接头数量增加，影响基层的平顺性，即基层的平整度;碾压段过长，由于水分的蒸发，导致碾压段前后部分含水量差异较大，特别是受施工时气温和风速的影响，当水分蒸发很快时，影响压实效果和基层的压实质量，基层的强度很难达到设计的要求。3压路机碾压时的振幅和压实频率在整个压实过程中，分为初压、复压和终压三个步骤，初压主要是稳定基层材料，复压主要是用来提高基层的压实度，终压是提高压实后基层的平整度。振动碾压时振动参数宜采用低频高幅，当采用特别重的压路机时振幅不能太高，避免过大的击振力破坏下承层，或压实轮起跳，压实后形成小波浪，影响基层的平整度;如果振幅和频率太低，使压实深度不够，压实度达不到设计要求。3.7 本章小结本章论述了半刚性基层施工机群的配置原理和配置原则、半刚性基层各类施工设备的配置要求及其对基层施工的影响，为施工机械的选型及基层的施工质量控制提供了依据。第四章 施工机械的选型与参数4.1 施工机械选型原则与方法4.1.1 施工机械选型原则1施工机械与工程的具体实际相适应公路性质决定公路施工的范围非常广，施工的环境和条件千变万化，施工使用机械种类繁多。因此，要综合考虑各方面的因素来选用施工机械，使所选的施工机械满足施工的要求，从而达到预期的效果。选择机械时，应考虑以下因素： 1）施工机械的类型应适应工地的环境。2）施工机械的类型应满足工程要求。3）尽量避免因机械动力不足或剩余，而造成延缓工期或资源浪费；避免机械超性能范围使用，而满足不了施工质量要求以及降低机械的使用价值。条件允许的情况下，尽量选择最能满足施工要求的机种和机型。2应有较好的经济性在选择施工机械时，不仅要考虑机械的购置成本和运行成本，还应权衡工程量与机械费用的关系。同时，还应考虑机械的先进性和可靠性。实践表明，对于中小型工程，选用通用性较好的机械较为经济合理。而对于大型工程，应当根据作业内容和作业量进行选择，从而获得最佳的技术经济指标。3应能保证工程质量要求和施工安全根据工程的技术要求，选择合适的施工机械是保证工程质量的重要因素之一。1）对技术要求高的作业项目，应选用性能优良的施工机械或专用机械，使施工质量和效率都高；2）机械应具有可靠的安全性能（行驶稳定、落体保护、防尘隔声）；3）在满足工程质量要求的前提下，与机械的通用性相结合。4机械的合理组合合理地进行机械组合是充分发挥机械设备效能的重要因素，同时也是机械化施工的一个基本要求。只有合理的组合，才能保证施工质量，提高施工进度，降低施工成本。组合包括：技术性能和机械类型及其数量方面的配置。1）主要机械与配套机械的组合与主要机械配套的机械，其工作容量、数量以及生产率应有储备，机械的配合能力应适宜。一般配套机械的工作能力应稍大于主导机械的工作能力，以充分发挥主导机械的生产率。2）牵引车与配套机具的组合在路基施工中，经常会有一些辅助机具或拖式机械没有独立的行走装置，需要配以牵引车进行施工。这时两者的组合要协调平衡，以避免动力剩余过大造成浪费，或动力不足不能完成要求的作业效率。3）配合作业机械组合数配合作业机械组合数应尽量少，尽可能地组织多个系列的组合，并列施工。组合数越多，则总效率就越低。系统的总效率是各子系统效率的乘积，应尽可能地组织多个系列的组合，并列进行施工，从而减少因组合中一台机械停工而造成组合中其他机械全面停工的现象，减少配合机械工作能力的损失。同时，还要注意保证配套中各类机械作业能力的平衡。4）尽量选用系列产品整个机械化施工中，应减少同一功能机械的品种类型，尽可能使用标准化、系列化产品，这样有利于设备的保养、维修管理，有利于配件的组织采购和配件管理。选用系列产品后同种配件所需储备数量少，配件占用资金量少。批量采购配件不仅价格会合理些，同时质量也易得到保证。施工单位应根据自身机械装备情况及技术状况水平，包括新购机械可能性以及施工量、施工工期、施工质量要求等实际具体情况选择和组合机械，因地制宜，将机械化半机械化相结合，切实做到技术上合理和经济上有利，实现两方面的有机统一。4.1.2 施工机械选择方法1根据作业内容选择首先选定作业的主要机械或主导机械，再根据其生产能力、工作参数及施工条件选择配套机械或辅助机械。2根据土质条件选择土石是机械作业的重要对象，其性质和状态直接影响施工机械作业的质量、工效及成本等。1）根据机械通行性选择2）根据土的工程特性选择3根据运距不同选择4根据气象条件选择气象条件也是影响机械施工的因素之一。雨或雪融水会直接影响土的状态，从而导致机械通行性下降，工程性质变坏。在雨季，如要施工，就必须考虑使用效率低的履带式机械，替代干燥条件下机动灵活、效率较高的轮式机械。在冬季，进行冻土开挖、填筑、碾压等作业时，应选用与破冻土等特殊作业相适应的机械。在上述两种机械下，要注意机械施工是否达到规定的技术要求5根据与工程间接有关的条件选择承担几个不同的施工任务，应考虑机械设备相互之间的协调配合，同时还应考虑到如电力、燃料供应、机械维修与管理、机械的调迁等。通过综合分析，选择经济适用的机械6根据作业效率选择影响施工作业效率的因素是多方面的，如机械的技术状况、作业条件、施工组织、操作人员的技术水平和业务素质等。作业效率的高低直接影响工程进度的快慢。4.2 施工机械的选型、数量与参数在半刚性基层施工中，主要使用装载机、稳定土拌和设备、自卸车、摊铺机和压路机等机械。各施工机械的匹配对于保证工程的顺利进行、保证施工质量有着重要的作用，因此，对施工机械进行选型及确定数量研究有着重要的意义。4.2.1 基层原材料用量高速路长度为27568m，宽24.5m，基层摊铺采用半幅施工，摊铺宽度为11m，基层厚度0.2m，击实干密度=2.41t/m，含水量6.5%，水泥剂量5.26%。各粒径碎石所占百分比如表4-1所示：表4-1 各粒径碎石含量粒径（mm）0-0.0750.075-0.60.6-2.362.36-4.754.75-9.59.5-1919-31.5含量（%）312134262814由此，可得材料总需求量m=275681120.52.41=730828t0-0.075mm粒径的碎石需求量=730828（15.26%）3%=20772t0.076-0.6mm粒径的碎石需求量=730828（15.26%）12%=83086t0.6-2.36mm粒径的碎石需求量=730828（15.26%）13%=90010t2.36-4.75mm粒径的碎石需求量=730828（15.26%）4%=27695t4.75-9.5mm粒径的碎石需求量=730828（15.26%）26%=180020t9.5-19mm粒径的碎石需求量=730828（15.26%）28%=193868t19-31.5mm粒径的碎石需求量=730828（15.26%）14%=96934t水泥需求质量=7308285.26%=38442t4.2.2 稳定土拌和站的选型、数量与参数水泥稳定碎石基层施工机械配置中，搅拌设备生产混合料能力的确定取决于工程量的大小、工期要求和工艺要求等综合因素，通常情况下确定交班设备生产能力的一般原则是首先满足工期要求。应根据工程量和工期确定日施工进度，然后结合材料、时间和天气等因素来选择拌和设备的生产能力。有工期要求的拌和设备产量可由式（4-1）进行估算。 （4.1）材料影响系数时间影响系数天气影响系数混合料湿密度，2.555t/mL日摊铺长度,m；H铺层压实厚度，m；b路面单幅宽度，m式（4-1）中材料影响系数代表了不同材料搅拌的难易程度。工程实践表明，细集料比粗集料难于拌和；水泥剂量低比水泥剂量高的混合料难于拌和：含水量低比含水量高的混合料难于拌和。对于难拌和的混合科，间歇式搅拌设备可通过增加拌和时间来保证混合料质量；而连续式搅拌设备的拌和时间不能随意调整需要通过减小搅拌器充盈率的方法解决。因此，对不同种类的材料应有不同的材料影响系数（表4-2）。时间影向系数表明了施工管理水平，对不同管理水平的施工企业可按表4-3选择时间影响系数。表4-2 材料影响系数材料水泥剂量大于5%水泥剂量为4%水泥剂量为3%最大粒径37.5mm的混合料最大粒径31.5mm的混合料最大粒径26.5mm的混合料材料影响系数11.051.111.051.1表4-3 时间影响系数施工管理水平高较高一般差时间影响系数1.00-1.051.05-1.101.10-1.151.15-1.20表4-4 天气影响系数天气情况干旱地区半干旱地区潮湿地区湿润地区天气影响系数1.0-1.11.1-1.21.2-1.31.3-1.4根据施工进度要求，日摊铺长度L=827m，按每天施工9小时计算， =526t/h,由此选择拌和站型号为1台徐工XC600S的稳定土拌和设备，总生产能力为600t/h。其详细参数如表4-1所示：表4-5 XC600S参数型号生产率（t/h）计量精度整机功率（kw）骨料粉料水XC600S6001.5%1%1%1564.2.3 摊铺机的选型、数量与参数摊铺机施工质量的好坏，除了与摊铺机的技术性能有关外，还取决于其技术参数的正确选择。因此，施工前对施工设备进行全面的检查，消除机器存在的隐患，使所有机器的各个工作部分处于良好的技术状态，以确保施工顺利进行;同时，还要根据施工技术要求，确定摊铺机施工的各种作业参数。1确定摊铺宽度确定摊铺宽度应综合考虑减小摊铺离析、纵向接缝，发挥设备生产效率等因素，单机最大摊铺宽度不宜大于7m。高速公路路幅宽度一般都超过摊铺机熨平板的最佳摊铺宽度。因此，在铺筑基层时一般要进行多次摊铺或用几台摊铺机进行梯形摊铺，以保证和提高基层的质量，在确定和组合摊铺机宽度时应考虑在最佳摊铺宽度范围内尽量减小纵向接缝，以减小基层纵向开裂的可能性。2振捣板振动频率的选择 为了保证稳定土摊铺层有足够的初压实度和较好的平整度，振动频率和摊铺速度应相互匹配。实践证明:摊铺机每前进5mm，振捣板最少振捣1次以上，即摊铺机以3m/min的工作速度施工，振捣板的频率不应低于600次/min。振捣板的振动频率除与工作速度相匹配外，还应考虑其他因素的影响。如:材料特