基层施工毕业设计

年4月19日基层施工毕业设计文档仅供参考目录第一章绪论 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,中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,当前中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。中国现行的<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。机械化施工不但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国内外研究概况当前中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,特别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,只有经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。经过仿真分析能够对施工机械的类型、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60—70年代对机械化施工的合理化进行了系统研究,她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。中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,可是经过中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:;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Ⅴ2,四川盆地中湿区。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15.8℃—17.8℃,1月均温1℃—3℃,7月均温26℃—28℃,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980—1150mm之间,全年降雨量的50%集中于7—9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,经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;经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;经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重复作用,即在预定设计标准轴载重复作用下,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,除必须的厚度外,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。因此足够的水稳性能够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,0—3℃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经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。在行车荷载重复作用下,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。另外,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2—3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,能够减少面层底面由行车荷载引起的拉应力和拉应变,还能够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。这些作用能够分为如下几种。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,而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,在其它条件相同时,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,黏土颗粒表面一般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,而其它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但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。在一般情况下,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,而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,还能够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,也能够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,而且反应过程缓慢。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能够用于稳定土。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,一般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,能够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,她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,经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,能够采用低压空气破拱,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,特别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．摊铺机宽度能够调节,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经过摊铺机良好的作业性能,才能铺筑到下承层,经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,因此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,在当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。另外,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,能够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;可是压实遍数太多,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,不但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它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。批量采购配件不但价格会合理些,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。经过综合分析,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/m³,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=.52.41=730828t0-0.075mm粒径的碎石需求量=730828(1—5.26%)3%=20772t0.076-0.6mm粒径的碎石需求量=730828(1—5.26%)12%=83086t0.6-2.36mm粒径的碎石需求量=730828(1—5.26%)13%=90010t2.36-4.75mm粒径的碎石需求量=730828(1—5.26%)4%=27695t4.75-9.5mm粒径的碎石需求量=730828(1—5.26%)26%=180020t9.5-19mm粒径的碎石需求量=730828(1—5.26%)28%=193868t19-31.5mm粒径的碎石需求量=730828(1—5.26%)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,一般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/m³L—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,间歇式搅拌设备可经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．需要经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Ⅱ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4-5XC600S参数型号生产率(t/h)计量精度整机功率(kw)骨料粉料水XC600S600±1.5%±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,还应考虑其它因素的影响。如:材料特性、铺层厚度、集料最大粒径等因素。3．摊铺机工作速度的选择考虑到水泥稳定碎石的材料特性、摊铺机的工作稳定性和工作效率,在常见频率范围(≤20Hz)其工作速度以不大于3.5m/min为宜,最大不超过4m/min,并将该速度用表示。摊铺机的作业质量及其稳定性与摊铺宽度、振动频率和摊铺速度等参数有关。当摊铺宽度小于8m时,宜采用1台摊铺机作业;当摊铺宽度大于8m时,宜采用2台摊铺机梯形作业。根据路幅宽度、结构层厚度、搅拌设备产量和连续稳定作业的要求可用式4.2估算摊铺速度。(4.2)—摊铺速度(m/min)由摊铺速度确定摊铺机的台数、作业面数。当＜设置1个作业面;当≤≤2,设置2个作业面;当2≤≤3设置3个作业面。此工程,基层厚度20cm,取松铺系数1.3,考虑到摊铺质量,基层摊铺厚度20cm,即松摊厚度为26cm,=1.8m/min。此工程中,底基层厚30cm,分两次摊铺,松铺系数1.3,第一次摊铺21cm,第二次摊铺18cm,基层厚20cm,只需一次即可摊铺完成。经计算,底基层第一次摊铺速度为=2.3m/min,第二次摊铺速度为=2.6m/min,考虑到摊铺质量,速度按实际情况调节到合适的速度。由于基层半幅施工宽度为11m,应选用2台摊铺机进行梯形摊铺。摊铺机选用陕建TITAN423,其详细参数如表4-6所示:表4-6TITAN423参数型号最大摊铺宽度(m)摊铺层厚度(mm)理论工作产量(t/h)摊铺速度(m/min)料斗容积(t)整平精度路面拱度或单面坡度TITAN42393007000—1613.5＜3mm＜3%4.2.4压路机的选型数量与参数要保证半刚性基层的碾压质量,需要对压路机的工作参数进行分析:(1)振动压路机振幅与频率的选择一般压路机的振幅越大压实效果越好。但过大的振幅必定导致机架振动增大,引起司机疲劳和机器零件的过早损坏,甚至还会造成”过压”现象,使得碾压过的基层疏松、开裂、骨料碾碎等,从而降低了压实质量,因此,压路机的工作振幅根据材料特点、铺层厚度控制在一个合适的范围内。另一方面,为了保证振动轮能产生必要的振动加速度,压路机的振动频率也应有一个合理的取值范围。振动压路机的振动加速度过小,振动轮对被压材料的动态冲击力小,这时的振动压实与静压作用相差不大。如果振动加速度过大,导致大质量块在惯性力的作用下沉降在铺筑层的底部,而小质量块将”浮”在面层,从而产生分层现象。这种离析现象使筑路材料的级配比例失调,被压实的铺筑层强度降低,使基层的承载能力下降,经过验证,压路机的振动参数的取值范围为:振动压路机的振幅0.3—0.8mm、频率30—35Hz和振动加速度的取值为5—10倍重力加速度。(2)碾压速度的选择碾压速度是影响压路机生产率的主要因素,速度高时生产率也高。同时,碾压速度又是影响压实质量的重要因素,较低的碾压速度使压路机传递给铺层材料的能量有足够的时间产生不可逆变形,更好地改变被压材料的结构;过高的碾压速度,难以获得所要求的压实质量,而且会因压路机换向冲击力大而引起被压实材料的剪切滑移。对于静力作用压路机,在碾压过程中影响对铺层材料施加能量多少的关键因素是碾压速度。在对基层进行压实作业时,初压阶段应选用较低的碾压速度,以获得对松散铺层材料滚压的较大沉陷量,同时也照顾到压路机在松散材料上行驶阻力大对发动机功率的影响。(3)碾压遍数的确定碾压遍数是指在相邻碾压轮迹有适当重叠量的条件下,依次将铺筑层全宽压完为一遍,而在同一地点碾压的往返次数称为碾压遍数。压实所需的碾压遍数不但与压路机的类型及技术参数有关,而且还取决于土壤的类别及其所处的状态。当土壤处于最佳含水量及最佳土层厚度的压实度达到重型击实标准的95%时,对低粘性土压实所需的碾压遍数平均为4—6遍,对粘性土压实所需的碾压遍数平均为10—12遍,碎石路基和路面基层的压实约为6—8遍,对石料铺层压实约需6—10遍。对水泥稳定碎石多采用先轻后重的碾压方法。一般压实作业的顺序为:初压—复压—终压。严格控制初压、复压和终压的碾压遍数根据现场试验段数据调查分析,一般初压采用钢轮压路机静压1-2遍。复压是为了快速提高材料密实度．在尽量短的时间内使材料中、下层达到规定的压实度要求．在这个阶段采用适合基层材料特性的单钢轮振动压路机进行高效压实。振动参数设置为高幅低频．一般碾3-5遍。终压是为了消除复压轮迹,提高材料表层压实度．在这个阶段宜采用轮胎压路机碾压或钢轮压路机静压。一般碾压2-3遍。(4)碾压带的重叠宽度碾压带的重叠宽度是为了保证压实工作面不致留下空白而在先后两个相邻碾压带轮迹之间留有的重叠量。静碾压路机的碾压带重叠宽度可取为主驱动轮的1/3—1/2,振动压路机碾压带重叠宽度一般取0.2—0.3m。使用振动压路机压实土石填方时,其碾压带重叠宽度可增加到0.4—0.5m。这样能始终保持压路机将压实好的材料作为支承边,而且减少了压路机向前推料和表层起波纹等现象,另外压路机碾压的前后相邻两区段也应纵向重叠5—lOm,以便做到无漏压、无死角,确保碾压均匀。而且保持在不同压实遍数的停车地点相互错开。水稳碎石半刚性基层施工时,压路机的选型的依据有:工程材料的类别和含水量、工程压实的内容与机械化程度、压实厚度与匹配设备、压实机械的适应性、工程质量要求、工程进度要求、压路机的牵引条件、施工场地的气候条件、压实工艺的需要、可维修性能好坏和技术支持条件等。再根据压路机不同吨位的对应的压实厚度来选择压路机的机型吨位。压路机碾压基层的遍数一般为6—8遍。而振动压路机的压实厚度比静压作用压路机的压实深度要大,因此基层压实应首选振动压路机。压实工序如表4-7所示表4-7压实工序工序作业速度(km/h)遍数机型正常最大初压1.5-2.53.01-2双(单)钢轮压路机复压2.0-3.53.53-5单钢轮振动压路机终压3.0-4.04.01-2双(单)钢轮压路机、轮胎压路机初压、终压压路机数量由式(4.3)计算(重叠宽度按1/3轮宽计算)(4.3)式中:—初压或终压压路机数量;—初压或终压遍数;B—压路机轮宽度(m);—压路机作业速度(km/h)以宽度为2m计算,初压时压路机数量为2台,终压用2台。复压压路机数量复压压路机数量按式(4.4)计算(4.4)式中:—复压压路机台数;—复压遍数;—碾压重叠宽度(m)。得带复压用3台。根据上面对压路机选型和台数的分析与计算,选用3台厦工XG6201压路机和2台宝马格BW205AD-4双钢轮振动压路机,其详细参数如表4-8所示:表4-8压路机参数型号最小转弯半径(mm)工作质量(kg)压实宽度(mm)振动频率(Hz)厦工XG620165000213028/32BW205AD-4497014800213546/504.2.5自卸车的选型、数量与参数施工选用中国重汽HOWO重卡,型号QDZ5310YDDB,其详细参数如表4-9所示:表4-9QDZ5310YDDB自卸车参数型号驱动形式车身长度(m)额定载重(t)最大马力货箱长度(m)货箱宽度(m)QDZ5310YDDB8x412273369.52.5运输车的生产能力:(4.5)式中:-自卸车的生产能力,t/h;G-自卸车载重,t;-运输效率,取0.8;-作业循环时间,min;(4.6)式中:L-最大运距,m;-重载速度,m/min,取500m/min;-空载速度,m/min,取700m/min;-装、卸料时间,min,取7;由上可算得:=60,=21.6因此,配置运输车辆的数量为:=28考虑运输车辆的技术状况等因素,实际选配时可多配2—3辆。4.2.6装载机的选型、数量与参数装载机选用柳州工程机械制造厂生产的ZL50C装载机,其详细参数如表4-10所示:表4-10ZL50C装载机详细参数型号额定功率(kw)斗容量(m³)装载质量(kg)最高车速(km/h)整机质量(kg)轴距(mm)ZL50C2423.0500037175003427装载机的工作产量要略大于拌和站的工作产量,取系数为1.1.因此(4.7)根据:(4.8)式中:—拌和站生产能力,t/h;n—装载机数量,台;E—铲斗容积,3m³;—作业循环时间,60s;—铲斗满铲系数,0.7;—碎石平均松装系数,1.4t/m³—工作时间利用率,0.8;由上式得到:n=4.67,取n=5因此要配备5台装载机。4.2.7工程选用的施工设备及参数汇总根据以上分析计算,用的机械设备如表4-6所示:表4-11选用设备及相关参数设备类型设备型号、规格单位数量相关参数稳定土拌和站XC600S台1生产率600t/h装载机ZL50C台5斗容量3m³,装载质量5000kg自卸车QDZ5310YDDB辆30额定载重27t,最大马力336稳定土摊铺机TITAN423台2最大摊铺宽度9m,摊铺层厚度300mm,理论工作产量700t/h洒水车10t辆3——压路机XG6201台3工作质量0kg,压实宽度2130mm,振动频率28/32BW205AD-4台2整机质量14800kg,压实宽度2135mm,振动频率46/504.3本章小结本章从施工机械的选型原则与方法入手,以具体的工程项目四川省巴中至南部高速公路为研究对象,阐述了施工机械的匹配具体实施过程,如各类机械的选型、数量以及施工参数的确定。第五章半刚性基层施工工艺及质量控制5.1半刚性基层施工工艺半刚性基层基层施工工艺流程如5-1所示:混合料运输混合料拌和确定摊铺基准施工混合料运输混合料拌和确定摊铺基准施工准备养生接缝处理混合料压实养生接缝处理混合料压实混合料摊铺图5-1半刚性基层施工工艺流程图5.1.1施工准备1.施工设备的准备施工设备需配套的设备主要有:连续式稳定土拌和机、摊铺机、装载机、自卸卡车、压路机、洒水车等。施工前要严格检查各种机械设备的性能,排除故障隐患,条件允许能够适当增加一些备用设备,特别是摊铺机,最好有一台备用,防止施工中出现问题故障导致全面停工。2.准备下承层1)交验的路基或底基层应无过干、过湿现象,表面平整、无积水、无松散现象。经检测,弯沉、标高等符合验收标准。2)为了保证各层结合面有良好的结合强度,在稳定层摊铺之前,要彻底清洁结合面并使用洒水车在结合面上均匀喷洒适量的水。3)为保证摊铺机行驶稳定,要求在摊铺机前设定行驶标线。4)为了保证稳定基层与路肩、中央分隔带结合部位的压实质量,中央分隔带填土及路肩填土应在摊铺稳定层前分层施工。施工前,按照每层标高挂线,采用人工堆填找平,并初压,然后按照设计要求稳定层宽度用人工进行切槽。5.1.2摊铺基准的确定由于试验段直接铺筑在路基上,为了保证基层的纵坡和横坡,根据标高设计的要求,采用双边挂基准线法进行施工。相邻支撑桩的距离一般定为10m,选用直径3mm的钢丝作为基准线。由于是沿路基层设计宽度为24.5m,采用四台摊铺机进行梯形摊铺,为了加强接缝处横坡控制,采用前机一端用基准线控制,另一端用临时架设铝合金梁控制;后机一端用基准线控制,一端用滑靴控制,较好地控制了基层的纵坡和横坡。对架设的钢丝线每100m—150m采用紧线器拉紧,一般要求其拉力为800—1000N,对完成架设的钢丝线,要经过测量复核。需要指出的是,摊铺底基层时,摊铺机宜采用钢丝绳引导的高程控制方式自动找平,摊铺第二层底基层或基层时,摊铺机宜采用滑靴或非接触式平衡梁等进行自动找平。5.1.3水泥稳定碎石的生产水泥稳定碎石的生产工艺流程见图5-2原材料检验进场进场原材料检验进场进场拌和站安装调试运输质量检验正式生产试拌和运输质量检验正式生产试拌和计量系统标定机械设备、人员到位配合比设计机械设备、人员到位配合比设计图5-2水泥稳定碎石生产工艺流程1．拌和站的安装和调试设备安装要由机械员和电工共同完成,设备安装后,必须进行试运转,排除各种可能的故障,期间操作人员要熟悉设备操作、掌握设备的运行规律。2．计量系统标定设备调试完成后应对集料供给系统、粉料供给系统、水供给系统进行标定,其误差应满足精度要求。3．试拌和标定好后根据调好的参数进行拌和。拌好的稳定土要进行级配、水泥剂量、含水量、7天无侧限抗压强度和均匀度等项目检测,以确定拌和机的各项参数是否合理。4．正式生产试生产结束后,各项指标检验合格,即可安排机械设备进行正式拌和。操作人员按照试拌时确定的实际控制参数进行生产。生产过程中要确保料斗仓中料充分、出料流畅、拌和用水稳定充分,出料斗采用间歇卸料方式。5．检验出厂稳定土要及时进行外观、水泥剂量和含水量检验,稳定土颜色均匀一致,无灰条灰团,无明显粗细集料离析现象,水泥剂量要符合设计要求,含水量要高于最佳含水量,对于稳定粗粒土和中粒土,宜较最佳含水量大0.5%到1%,各项指标合格后方可放行。同时试验员要取料做7天无侧限抗压强度试验。6．质量标准水泥稳定碎石检测标准如表5-1所示:表5-1水泥稳定碎石的质量检测序号检测项目允许偏差或允许值检测方法和频率1水泥的强度和等级≥设计强度等级散装水泥同一批次每500t一组;袋装水泥同一批次每200t一组2水泥的凝结时间符合设计要求3水泥稳定碎石7d无侧限抗压强度符合设计要求㎡一组4水泥剂量1.5%～—1.0%500㎡一组5.1.4水泥稳定碎石运输1.拌好的水泥稳定碎石应采用较大吨位的自卸汽车运输。运输车辆在每天开工前,要检验其完好情况,装料前要将车厢清洗干净,不得有水积聚在车厢底部。2.拌和机向运料车上放料时,应分5次挪动汽车位置,以减少粗细集料的离析现象。汽车挪动放料示意图如图5-3所示图5-3汽车挪动放料示意图3.运料车应用篷布覆盖,用以保湿和防止污染,直至卸料时方可取下覆盖篷布。同时应保持装载高度均匀以防离析。4.对于基层,施工过程中摊铺机前方应有运料车2—3部在等候卸料。开始摊铺时在施工现场等候卸料的运料车不宜少于5辆。5.使用摊铺机连续摊铺时,运料车应在摊铺机前10cm—30cm处停住,不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档,轻踩刹车,靠摊铺机推动前进。6.拌和好的混合料要尽快摊铺。如运输车辆中途出现故障,必须立即以最短时间排除,当有困难时,车辆混合料不能在初凝时间内运到工地时,必须予以转车或废弃。7.水泥稳定碎石运到摊铺地点后应凭运料单接收,并检查拌和质量。不符合质量要求,或已经结成团块、已遭雨淋湿的混合料不得铺筑在道路上。5.1.5水泥稳定碎石摊铺混合料摊铺流程如图5-4所示:熨平板熨平振捣螺旋布料器粉料刮板输送器输料摊铺机受料斗受料汽车熨平板熨平振捣螺旋布料器粉料刮板输送器输料摊铺机受料斗受料汽车卸料图5-4混合料摊铺流程1.根据前面分析所得到的工作参数,在摊铺机的控制板上进行设定。2.自卸车在摊铺机前10—15cm处对正摊铺机停车,空档等候,避免撞击摊铺同时卸料要连续匀速稳定。如果卸料发生撒料,要及时清除摊铺机履带处的稳定料,以免影响平整度。3.摊铺机各执行机构的开关设置在自动状态。4.摊铺过程中,经常检查熨平板前的稳定料的堆积状况。如果堆积稳定料较少时,采用手动操作螺旋布料器及刮板输料器的开关。避免过多停机,导致平整度降低。5.摊铺过程中,经常检查基准线是否被碰掉,同时保证传感器的搭脚在基准线上是否稳定6.在摊铺底基层时,由于是分层摊铺,第一层水泥稳定碎石混合料对于平整度要求不必太高,当第一层摊铺长度达到80-100m时,紧接着开始用摊铺机摊铺第二层水泥稳定碎石混合料,摊铺机工作时行进速度不能过快,并保证混合料能够覆盖不少于2/3分料器螺旋叶片高度,减少混合料出现离析现象。两层摊铺完成后,开始整体压实。5.1.6水泥稳定碎石的压实碾压是控制基层压实度、平整度的最后一道工序。主要影响因素包括碾压速度、碾压顺序、碾压段长度、振动压实时压路机的振幅和频率。根据前面的研究和分析,采用以下的碾压工艺:底基层施工时,由于是分两次摊铺,第一层水泥稳定碎石摊铺后,在装载机以及大吨位运料车辆的碾压下,具备了一定的压实度。当第二层摊铺后,振动压路机及时跟进,进行整体压实。压实中首先采用振动压路机BW205AD-4不起振静压2遍,然后振动压路机BW205AD-4弱振1遍,紧着振动压路机BW205AD-4强振至压实度满足规定要求,振动压实的遍数取决于是否能够达到规定的压实度,以及轮迹是否消除,一般强振4-6遍能够满足要求。压实过程中采用灌砂法进行压实度检测。在施工中,由于第一层水泥稳定碎石的摊铺长度始终控制在比第二层水泥稳定碎石80m左右,在连续施工过程中,对于每个段落而言,从第一层摊铺到整体压实结束的时间均小于水泥初凝时间,在进行整体压实的时候,上下两层水泥稳定碎石均处于”新鲜”状态。由于采用重型钢轮振动压路机压实,水泥稳定碎石混合料表层部分碎石有破碎现象,此时采用大吨位光轮压路机LG525J进行压实,压实过程中,碾压速度不能过快,适当在表面用人工洒水,直至表面无松动石料为止。基层施工时:1.混合料在摊铺50—60m的范围内时,压路机能够在摊铺的全宽范围内进行碾压,并遵循先慢后快,由低侧向高侧碾压的原则。在振动压实时,必须做到先启动再启振,先停振后停机。2.初压:2台BW205AD-4以1.5-2.5km/h左右的速度静压两遍,重叠三分之一轮迹,碾压段长度为50—60m。3.复压:3台XG6201以2.0-3.5km/h左右的速度振压3遍,轮迹重叠30cm4.终压:2台BW205AD-4以3.0km/h的速度碾压2遍,整平,收光。5.1.7施工横(纵)向接缝处理1.用摊铺机摊铺混合料时,中间不宜中断,如因故中断时间超过2小时,应设置横向接缝。横向接缝处理不良是水泥稳定碎石基层施工中存在的主要技术问题,应注意提高施工接缝技术,保证基层质量。2.需要设置横向接缝时,摊铺机应驶离混合料末端。用人工将末端混合料型整齐,紧靠混合料放两根方木,方木的高度应与混合料的压实厚度相同。整平紧靠方木的混合料,方木的另一侧用砂砾或碎石回填约3m长,其高度应高出方木几厘米。将混合料碾压密实。3.在重新开始摊铺混合料之前,将砂砾或碎石和方木除去,并将下承层顶面清扫干净。摊铺机返回到已压实层的末端,重新开始摊铺混合料。4.如摊铺中断时未按上述方法处理横向接缝,而中断时间已超过2—3小时,则应将摊铺机附近及其下面未经压实的混合料铲除,并将已碾压密实且高程和平整度符合要求(用3m直尺确定)的末端挖成一横向(与中心路线垂直)垂直向下的断面,然后再摊铺新的混合料。5.横缝应与路面车道中心线垂直设置,并竖向垂直于路基表面。6.应避免纵向接缝。若分幅梯形摊铺时,宜采用两台摊铺机一前一后相隔约5—10m前摊铺混合料,并一起进行碾压。当无法避免纵向接缝时,处理方法同横向接缝。5.1.8养生1.水泥稳定碎石施工时每一段碾压完成并经压实度检查合格后应立即开始养生,不应延误。当养生结束后,应及时施工上一结构层,严禁基层长时间暴露。2.基层保湿养生方法可视具体情况采用洒水、塑料薄膜、土工布、毡布等,养生时间不应少于7d。养生期间除洒水车外应封闭交通。采用不透水薄膜进行养生时,薄膜应有一定厚度,两幅间应相互搭接20cm以上。覆盖薄膜后应以砂等重物压边,不得采用土颗粒或基层废料等具污染性材料压边。3.对掺加粉煤灰的水稳碎石,养生期一般为14天,采用薄膜养生,薄膜要包到边缘;对破漏的薄膜应进行修补,否则不允许使用;如果使用有破洞的薄膜,能够适当洒水补充破洞处的水分散失。4.基层施工完毕后,应及时撒布透层沥青进行养护。5.宜在撒布透层油后,尽快铺筑下封层和沥青面层,如不能及时铺筑沥青层需要通行施工车辆的,能够在透层油上撒一层石屑和粗砂作磨耗层,石屑和粗砂撒布要均匀不宜太多,撒布结果要使石屑和透层油黑白相间。应限制重型车辆通行,其它车辆的车速不应超过30km/h。5.2半刚性基层施工质量控制5.2.1半刚性基层施工质量的事前控制为保证路面基层的施工质量,在路面基层施工前期阶段,应做好下面的质量控制工作:原材料的质量控制,混合料配合比设计质量控制,施工机械设备质量控制,施工技术方案和开工报告的审批及铺筑试验路段。1.原材料的质量控制半刚性基层所用的原材料主要包括:集料(碎石和石屑)、水泥、水等。良好的原材料管理及质量控制是铺筑高质量的水稳基层施工技术的重要环节,在施工中要把好原材料质量关。1)集料(1)集料的来源①集料生产时,首先应去除山体表层土、风化岩层或不合格的岩层,确保开采的块石不混杂泥土、风化岩石或不合格岩石,严格控制开采岩矿的均匀稳定性。②集料要求来自同一个加工料场,一级破碎能够采用颗式破碎机,但其二级破碎设备应采用锤式或反击式破碎机,有条件的情况下优先采用圆锥破碎机。③要定期检查破碎机的筛网,及时更换破损的筛网,避免破碎后的集料级配出现较大波动。(2)集料的进场及堆放管理①集料进场应办理质量检验单和计量单。应按规定的频率对集料进行抽检,做好检测记录,对不合格的集料要严禁进场。②集料堆放场地必须硬化,并修建排水设施。各种规格石料之间应进行有效的间隔,防止石料混杂和污染。③集料应采用分层堆放以避免离析。粗集料(>4.75mm)的堆垛高度小于4米,细集料(<4.75mm)的堆垛高度小于6米,细集料堆放必须注意防雨防潮。2)水泥(1)普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥均可使用,但应优先选用终凝时间长(宜在6h以上)、初凝时间长(4h以上)的水泥,有条件时应该采用微膨胀性基层混合料专用水泥,此项目选用低标号普通硅酸盐水泥。不得使用快硬水泥、早强水泥、安定期未到的或己受潮变质的水泥。(2)确定合格的水泥厂。在稳定土拌和站建立现场试验室,每批水泥要进行检验,不合格不得入场。水泥要检验强度等级和凝结时间。(3)水泥进场入罐时,要了解其出炉天数,刚出炉的水泥,要停放7天以上才能使用,严禁使用安定期不合要求的水泥(在施工高峰期间,水泥供应紧张时必须严格控制)。夏季高温作业时,散装水泥入罐温度不能高于50℃,高于这个温度,若必须使用时,应采取降温措施,冬季施工,水泥进入拌缸温度不低于10℃。(4)宜采用标号较低的水泥,如采用强度等级为32.5或42.5级的水泥。3)水用于半刚性基层施工的水一般采用人畜能饮用的水,如非采用其它用水时,必须符合下列要求:(1)酸盐含量应小于2.7;(2)含盐量不得超过5;(3)PH值不得小于4;(4)未经处理的工业废水、污水、沼泽水、酸性水不得使用。2.混合料配合比设计质量控制1)基层、底基层的压实标准路面基层、底基层在施工时必须达到表5-1所规定的压实标准,以保证路面结构具有足够的力学强度,从而保证路面的整体强度、使用质量与使用寿命。表5-1路面基层、底基层压实标准层位标准结合料类别要求达到的压实度(%)高速公路和一级公路基层水泥稳定碎石98底基层972)基层、底基层混合料强度要求基层、底基层混合料的强度应满足表5-2规定的强度标准,它是确定施工配合比的主要依据。(1)混合料配合比试验:承包人应根据设计图纸所提供的设计配合比并结合选用原材料性质的试验结果,按规定的试验方法