滑模攤鋪機(jī)施工工藝與控制關(guān)鍵策略研究

蒲新征

（江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電學(xué)院，江蘇徐州221116）

1 工程概況

某二級(jí)公路全長(zhǎng)約38.4 km、路面寬約15 m，其中水泥混凝土路面寬約14 m。在K154+209.98—600合同段，整體式路基寬約15 m，其中1 m為漿砌片石路肩（0.5 m×2）、5 m為硬路肩（2.5 m×2）、9 m為行車道（4.5 m×2），底基層、基層和面層分別為16 cm級(jí)配碎石、18 cm水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石和26 cm水泥混凝土路面。為了提高水泥混凝土路面的施工質(zhì)量，施工方引進(jìn)了滑模攤鋪機(jī)施工工藝。下面簡(jiǎn)要探究滑模攤鋪機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)與施工過(guò)程控制。

2 滑模攤鋪機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)

2.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成

在滑模攤鋪機(jī)電控系統(tǒng)中，自動(dòng)控制系統(tǒng)是非常重要的組成部分，且其對(duì)提高水泥混凝土路面滑模攤鋪機(jī)施工質(zhì)量與效率具有至關(guān)重要的作用。目前，滑模攤鋪機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)可按信號(hào)傳輸?shù)姆绞絼澐殖蓴?shù)字式、模擬式兩種類型。其中，數(shù)字式自動(dòng)控制系統(tǒng)現(xiàn)已發(fā)展成為主流控制方式，且在大中型滑模攤鋪機(jī)中被廣泛應(yīng)用。在數(shù)字式自動(dòng)控制系統(tǒng)中，控制器與傳感器、操作臺(tái)都是利用MODBUS、CAN等數(shù)字總線傳輸數(shù)據(jù)，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。圖1所示為數(shù)字式自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖1 數(shù)字式自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

結(jié)合圖1，功放模塊、數(shù)字總線模塊和CPU等功能部件內(nèi)置在控制器中；轉(zhuǎn)向反饋傳感器的任務(wù)是檢測(cè)轉(zhuǎn)向輪胎或履帶的轉(zhuǎn)向角，并與轉(zhuǎn)向傳感器聯(lián)合應(yīng)用，以解決履帶轉(zhuǎn)向角與機(jī)身轉(zhuǎn)向角滯后的問(wèn)題；輪胎或履帶借助轉(zhuǎn)向反饋傳感器自動(dòng)控制轉(zhuǎn)向；轉(zhuǎn)向反饋操作臺(tái)由顯示屏、指示燈、電位器和開(kāi)關(guān)等部件組成。

2.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作流程

滑模攤鋪機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作流程為：攤鋪機(jī)就位→設(shè)定傳感器位置→攤鋪機(jī)再就位→攤鋪機(jī)澆注。即：

（1）滑模攤鋪機(jī)就位：首先，手動(dòng)操作攤鋪機(jī)，并停在始鋪點(diǎn)后一個(gè)機(jī)身長(zhǎng)度的位置上；其次，調(diào)整攤鋪機(jī)立柱油缸。

（2）設(shè)定傳感器位置：首先，調(diào)節(jié)橫、縱坡及轉(zhuǎn)向控制，使其處在手動(dòng)控制狀態(tài)下；其次，調(diào)節(jié)支架，使測(cè)試桿接觸到基準(zhǔn)繩線的內(nèi)側(cè)，并處在豎直狀態(tài)下；第三，調(diào)節(jié)支架高度，使測(cè)試桿中間與基準(zhǔn)繩線搭接在一起；第四，調(diào)節(jié)縱坡傳感器的支架，使滑桿中間處在基準(zhǔn)繩線的上或下方；第五，調(diào)節(jié)縱坡傳感器的支架高度，使其處在零位狀態(tài)；第六，調(diào)節(jié)橫坡手控器，使其處在零位狀態(tài)。

（3）滑模攤鋪機(jī)再就位：首先，先調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向傳感器至自動(dòng)控制狀態(tài)下，再調(diào)節(jié)縱、橫坡傳感器至手動(dòng)控制狀態(tài)下，然后在攤鋪機(jī)與始鋪點(diǎn)剛好平齊時(shí)關(guān)停攤鋪機(jī)；其次，檢查攤鋪機(jī)的機(jī)身是否與基準(zhǔn)線平行；第三，檢查模具高度、坡度是否與要求相符。

（4）滑模攤鋪機(jī)澆注：首先，先將混凝土攪拌運(yùn)輸車停在攤鋪機(jī)右前方卸料，再啟動(dòng)皮帶或螺旋，輸送受料斗中的料至模具料斗中；其次，先按50%設(shè)定振動(dòng)棒的轉(zhuǎn)速，將攤鋪機(jī)的行走模式設(shè)定為低速及行走速度設(shè)定為零，再啟動(dòng)振動(dòng)棒，并待混凝土從模具尾端溢出時(shí)關(guān)停振動(dòng)棒；第三，先將傳感器調(diào)為自動(dòng)狀態(tài)，將行駛手柄調(diào)為前進(jìn)位，再緩慢旋轉(zhuǎn)速度旋鈕，然后調(diào)節(jié)振動(dòng)棒轉(zhuǎn)速，以保證模具后的水泥混凝土路面光滑度，注意攤鋪機(jī)澆注的速度與輸料皮帶或螺旋的供料速度與振動(dòng)棒的轉(zhuǎn)速應(yīng)相匹配。

3 滑模攤鋪機(jī)施工過(guò)程控制

3.1 基層處理

在攤鋪面層前，全面檢查基層，并提前至少10天按5 m的倍數(shù)清除空鼓、擠碎的基層，然后用貧混凝土重鋪和重做封油層。倘若基層做了鉆芯試洞，則先用貧混凝土補(bǔ)平，再封油。倘若基層上的非擴(kuò)展性溫縮、干縮裂縫和縱向施工縫導(dǎo)致瀝青封層出現(xiàn)反射裂縫，則先用瀝青密封，再粘貼油氈，覆蓋寬度≥1 m、與裂縫最窄處的距離≥3 cm；倘若基層出現(xiàn)間斷的縱向裂縫，則先用瀝青密封，再粘貼油氈，然后在混凝土板中、與板底相距6～8 cm的位置設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)鋼筋網(wǎng)。在基層處理中，還要求嚴(yán)控基層的平整度。

3.2 滑模攤鋪混凝土

關(guān)于滑模攤鋪混凝土，具體施工與控制要點(diǎn)如下：

（1）均分兩幅攤鋪寬14 m的路面，并在與路中線相距4.5 m的位置按板厚的1/4（縫深）設(shè)縱縫；

（2）在攤鋪初期，有序開(kāi)展下列工作：量測(cè)攤鋪機(jī)底板的橫坡度與高程，在導(dǎo)線上掛上靈敏度高的傳感器，檢測(cè)最初攤鋪的5 m路面的寬度、厚度、標(biāo)高、橫坡度和中線等，并在10 m調(diào)整攤鋪機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài)；

（3）在滑模攤鋪機(jī)的前方，安排專人指揮卸料，并按需用挖掘機(jī)分料，同時(shí)按攤鋪機(jī)前擋板的允許高度來(lái)控制其前方堆料，注意協(xié)調(diào)好前后場(chǎng)的工作，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、勻速攤鋪；

（4）滑模攤鋪機(jī)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)應(yīng)保持連續(xù)、緩慢和勻速的工作狀態(tài)，且攤鋪單幅日均長(zhǎng)約700 m，其中滑模攤鋪的前行速度為1.0～1.4 m/min、攤鋪機(jī)振搗頻率為8 000～9 000 r/min，注意倘若混凝土的稠度有變，則先調(diào)整攤鋪機(jī)的振動(dòng)頻率，再改變其攤鋪速度；

（5）在攤鋪中，嚴(yán)禁出現(xiàn)水泥混凝土欠振、過(guò)振和漏振的現(xiàn)象，并應(yīng)杜絕攤鋪機(jī)振搗棒插入路面而拖動(dòng)路面的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋網(wǎng)；

（6）使用超級(jí)抹平器抹平成型的水泥混凝土路面，以消除其表面缺陷，且在抹平施工中，要求控制好抹平器的壓力，按滑模攤鋪縱坡的變化來(lái)調(diào)整抹平坡度。

3.3 切縫施工

待水泥混凝土的強(qiáng)度增至設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%～30%后，時(shí)間為200～300℃/h（最長(zhǎng)時(shí)間≤24 h），用切縫機(jī)按預(yù)設(shè)的板塊切縫。其中，鋸縫的時(shí)間控制以不產(chǎn)生啃邊缺陷為準(zhǔn)；素混凝土橫向縮縫縫深應(yīng)≥60 mm或?yàn)榘搴竦?/4，而若設(shè)有傳力桿，則其橫向縮縫鋸縫深度應(yīng)≥70 mm；鋼筋補(bǔ)強(qiáng)混凝土板鋸縫深40 mm，并每間隔5 m設(shè)一道橫縫，而若氣溫驟變，則應(yīng)前調(diào)切縫時(shí)間來(lái)防止不規(guī)則裂縫的產(chǎn)生。

3.4 養(yǎng)護(hù)

水泥混凝土路面采用的是“養(yǎng)護(hù)劑+養(yǎng)生膜”的養(yǎng)護(hù)方式，即：首先按形成封閉的薄膜來(lái)確定養(yǎng)護(hù)劑的噴灑厚度，并在切縫后覆蓋養(yǎng)生膜，其上再蓋上塑料薄膜進(jìn)行封閉養(yǎng)生。為提高水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，要求禁車養(yǎng)護(hù)14～21天，但若天氣驟變，則需臨時(shí)覆蓋塑料薄膜，并調(diào)整塑料薄膜的覆蓋時(shí)間和養(yǎng)護(hù)劑的噴灑時(shí)間，以防混凝土表面出現(xiàn)剝皮現(xiàn)象。

3.5 刻槽

待水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)完畢后，對(duì)其進(jìn)行硬刻槽，槽深3～5 mm、槽寬3 mm，并在12～24 mm的范圍內(nèi)隨機(jī)調(diào)整槽間距。另外，路面的抗滑構(gòu)造深2～3 mm，構(gòu)造平均深度≥0.8 mm和≤1.2 mm。待路面刻槽完畢后，馬上用水進(jìn)行清洗，并及時(shí)填補(bǔ)縫槽口。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，滑模攤鋪機(jī)施工工藝在某二級(jí)公路中的應(yīng)用是一次成功的實(shí)踐，且隨著滑模攤鋪機(jī)施工工藝的廣泛應(yīng)用，公路路面施工的機(jī)械化、智能化和現(xiàn)代化水平逐步提高，從而推動(dòng)了我國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)家的進(jìn)步。