水泥穩定碎石基層施工機械的合理化配置方法

王志雨

（南京市路橋工程總公司，江蘇 南京 210000）

在現代公路工程中，機械化施工已成為主流發展趨勢，合理的機械配置方式可提高施工作業效率，達到事半功倍的效果。因此，圍繞施工機械的配置方法展開探討具有必要性。

1 工程概況

高速公路某標段工程中，路面包含上面層、中面層、下面層、基層四部分。其中，基層選擇的是水泥穩定碎石基層形式。基層是道路結構組成中的基礎部分，對后續各部分施工質量的影響較為顯著，同時也對機械設備提出了較高的要求，采取合理的機械設備配置方法是順利完成基層施工的重要前提。

2 機械設備的選型和具體數量

2.1 穩定土拌和設備

穩定土拌和設備的選型應充分考慮施工作業量和工期要求，保證拌和設備所具有的產量能夠與實際需求相符，并與攤鋪機形成相配套的作業關系[1]。所選穩定土拌和設備需配套獨立的冷料供給系統，可根據施工需求靈活調速、調頻，保證級配計量的準確性，為操作者提供手動與自動控制功能。在選擇拌和設備時，要重點考慮額定生產率Q，具體計算如下：

式中：K為設備的貯備系數，該工程取值為1.1；Q1為設備實際生產率，t/h。

Q1的具體計算方式如下：

式中：ρ濕為穩定土的濕密度，t/m3，；ρ干為穩定土的干密度，t/m3；ω為含水量；L為正常狀況下單個工作日的攤鋪長度，m；b為攤鋪幅寬度，m；h為厚度，m；T為單個工作日的總拌和時間，h。

根據水泥穩定碎石的基本特性，可知ρ干=2.45t/m3，ω=4.8%、b=11.81m、h=0.18m、L=1200m，每日拌和時間取10h。根據Q1=665.5t/h，可以求得Q=732.1t/h。

現場共配備2臺拌和設備，產量分別為500t/h和400t/h，兩者共同配合所產生的總產量明顯超過拌和生產需求，但為了保證施工作業的持續性，需考慮貯備系數的選擇問題。此處將拌和站產量設為350t/h，正常狀況下額定生產率定為384t/h，經過計算后可以得知Q=400t/h。此時，2臺拌和設備所生產的混合料可完全滿足施工要求，設備維持正常生產狀態，保證了混合料的拌和均勻性。

2.2 裝載機

裝載機是實現物料空間轉移的重要裝置，在選型時需兼顧性能、鏟斗規格、工作效率。所用的鏟斗寬度不可超過冷料倉的寬度，不滿足此條件則容易在裝載機上料過程中發生冷料竄倉現象，導致冷料級配不合理。裝載機數量n的具體計算如下：

式中；Q取400t/h；tm為作業循環時間，取60h；E為鏟斗容積，取5m3；kw為鏟斗滿鏟系數，取0.7；ρ為碎石平均松裝系數，取1.4t/m3；η1為時間利用率，取0.8。根據式（2）計算并對所得結果取整，可得n=2，這表明若要保證2臺拌和設備的順利運行，需分別配置2臺裝載機，因此該工程所需的裝載機總量為4臺。

2.3 攤鋪機

根據上述分析，b=12m，為滿足攤鋪作業要求，共配備2臺WTU75設備，以1h所需攤鋪用量為準，確定合適的攤鋪速度。從計算結果來看，持續1h的攤鋪作業后，該階段所需的物料總量為665.5t。此處選擇的WTU75攤鋪機工作能力最高為600t/h，據此，在確定攤鋪速度時需要充分考慮Q1值，即每臺拌和設備持續運行1h的產量。該值需超過攤鋪機相同時間內的攤鋪量，否則將出現攤鋪中斷現象。

1h攤鋪所需用量按式（4）計算，每1h的攤鋪進度按式（5）計算。

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式中：v為攤鋪速度，m/min；η2為攤鋪機效率系數，取0.8。

通過計算可求得v=2.499m/min達到了攤鋪速度要求，由此表明上述的設備選型方式具有合理性，拌和設備和攤鋪機可協同運行。

2.4 自卸汽車

混合料遵循的是隨拌隨用原則，因此生產所得的混合料需及時通過運輸車轉移到現場。為滿足此要求，則要保證自卸汽車選型和數量的合理性。

該次施工均選擇的是自卸汽車，其基本參數為載重w=35t、平均車速v=30m/h。拌和站臨近施工現場，兩處間距為2km，考慮最遠運輸需求，將運距設為S=3km，完成單次卸料所需時間為T1，計算公式如下：

式中：η3為載重系數，取0.9；其他參數上文已經給出，此處不再說明。

裝料時間T2，計算公式如下：

式中：v為自卸車行駛速度，km/h；T3為運輸途中停車或倒車所花費的總時間，取15min。

自卸汽車的總量N，計算公式如下：

式中：η4為汽車利用系數，取0.88。

通過計算，將所得結果取整后N=8，即施工所需的自卸車數量至少要達到8輛。

2.5 壓路機

基層施工中，碾壓作業是重要環節，需根據需求選擇合適的壓路機，具體應考慮基層材料的含水量、壓實厚度要求、工程進度要求、現場地質條件等因素[2]。水泥穩定碎石基層施工全流程中，壓實是重要的收尾環節，混合料的性能以及攤鋪質量都通過最終的碾壓效果而體現，若缺乏合理的壓實設備，將出現水泥穩定碎石壓實度不足等異常狀況。

研究表明，基層壓實過程中，通常需持續6～8遍，相比于靜壓壓路機而言，采取振動壓路機能夠明顯加大壓實度[3-4]。因此，為滿足基層材料的密實度要求，需優先選擇振動壓路機，將其作為主要施工設備，配套膠輪壓路機用于輔助施工作業。以壓實度為參考，選擇合適噸位的壓路機。

在確保壓實設備配置方案具有可行性后，需在攤鋪后的2～4h內組織壓實作業，若超出該時間范圍則容易發生水泥凝固現象，導致壓實度不足，進一步給結構的抗滲性能帶來不良影響，最終導致車轍等病害。為了保證攤鋪質量，需要合理選擇壓路機臺數NA，多臺設備共同配合下完成壓實作業，具體按式（10）計算。

式中：n為碾壓遍數，取8；v為壓實速度，取2.5km/h；b為有效作業寬度，取1.5m；C為壓路機效率因素，取0.75；其他參數同前。按照上述方式計算并取整后，得NA=4，表明該水泥穩定碎石基層施工所需的壓路機設備總量為4臺。

采取多種型號相組合的方式，即徐工DD130雙鋼輪壓路機1臺，該設備用于初壓施工作業；SD175振動壓路機2臺，該設備為復壓環節所使用；此外，還需配備1臺徐工XP261膠輪壓路機，以利用該設備完成表面的揉搓與壓實作業。實際結果表明，采取上述方法施工后，基層的碾壓效果良好，可滿足設計要求。

3 機械的型號、數量與施工效果驗證

綜合以上的分析結果，確定各類設備的型號和數量，具體內容如表1所示。選擇具有代表性的路段加以驗證，實際施工效果良好，表明該施工機械的配置方式具有可行性，可達到機械設備效用最大化的效果，在保證施工質量的同時有助于減少成本投入[5]。

表1 設備配套數量與型號

4 施工機械配置時的注意事項

（1）選擇的施工機械需要與基層施工條件相協調，兼顧施工要求、場地、運輸距離等多方面要求，以提高施工效率。各機械設備需維持穩定運行狀態，彼此之間緊密配合。

（2）盡可能減少設備的購置成本，以節能型設備為宜，除了滿足技術可行性要求，還要對比經濟效益、環保效益等多個方面的表現，選擇綜合應用效果較好的機械[6]。

（3）優化施工機械的組合方式，盡可能減少機械組合數量，原因在于機械組合數量的增多將導致施工效率明顯下降。各類施工機械的機型應盡可能做到統一，目的在于提高后續的養護與管理效率，以免在此方面投入過多的人力與物力。

5 結語

水泥穩定碎石基層是道路工程中的基礎結構，施工所用機械包含拌和設備、裝載機、攤鋪機、運輸車和碾壓機等，合理的施工機械配置方法有助于保證施工質量、提高效率。在機械的配置工作中應注重協同性原則，各機械設備需形成緊密配合的關系，兼顧質量、效率、環保等多方面要求，提高各類機械的總效能，順利完成水泥穩定碎石基層的施工作業。