探討公路項目瀝青混凝土攪拌及攤鋪設備的選型配置

張培元

（貴州橋梁建設集團有限責任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

瀝青路面有平整、低噪聲、耐磨的優勢，且維護成本低，因此得到了大部分的道路設計人員的認可。道路機械化建設是當前路橋建筑行業發展的必然趨勢，對完善國內道路交通路網具有重要意義[1-3]。現階段，國內高等級公路的施工中，已有明確的技術規范。因此，公路項目推進階段，參建單位根據道路等級、項目規模等合理選用瀝青路面施工設備，是保證項目中標，提升道路建設質量、建設效率，降低工程成本的關鍵控制點[4-5]。

1 工程概況

某公路工程項目，全線長40.6 km，累計需施工40.9 萬余噸的瀝青混凝土路面。該工程處于山嶺地帶，地形起伏大，日夜溫差大，雨季明顯。項目的建設方式是 PPP+ ETC+政府投入。

2 瀝青路面攤鋪工藝與設備選型的基本原則

在瀝青路面施工中，攪拌、攤鋪設備的選擇與配置，首先要對其施工工藝有一定的認識。具體的流程見圖1。

圖1 瀝青路面施工工藝流程

設備選型、配置原則：滿足機械化施工要求；機械設備要與建筑對象的特點、場地、規模相匹配，使工程機械的利用率最大化；機械設備具有安全、環境友好、科技先進、經濟持久的特點。具體規定如下：

（1）符合施工場地條件的需求。不同道路建設項目施工場地氣候、地質、水文、地貌等條件差異較大，必須根據擬建公路作業條件差異、工期控制要求、進度節點要求、工程規模等，配置合適的瀝青道路施工設備，確保道路建設進度、成本、質量等符合項目控制要求。

（2）安全可靠。工程設備安全性能是設備選型的核心指標，可降低施工事故發生可能；設備可靠性關乎設備工作穩定性、技術可靠性，瀝青混凝土路面技術要求較高，選用性能可靠的瀝青混凝土拌和、攤鋪設備是保障道路建設質量的前提。

（3）經濟性能優良。公路建設成本控制是工程管理的重要內容，故項目建設階段必須正確把握設備成本、工程規模間的關系；其次，要正確搭配專用設備、通用設備，兼顧機械的普適性與專業化，力求在技術性能允許的前提下，選擇最具經濟性的機具組合方案。

3 攪拌設備選型配置

3.1 攪拌設備的選型

瀝青混凝土攪拌機是一種大規模生產瀝青混凝土的成套設備，常用的瀝青混凝土攪拌設備按攪拌方式可分為強制攪拌間歇式和連續式兩種，按瀝青混凝土生產能力不同，可分為大型瀝青混凝土攪拌機（≥400 t/h）、中型瀝青混凝土攪拌機（40～400 t/h），小型瀝青混凝土攪拌機（＜40 t/h）三種類型[6-7]。

攪拌設備是瀝青路面施工設備的首要設備，其類型的選定，直接關系到瀝青混凝土攤鋪設備的選擇，以及施工工藝參數的設定。且同步影響碾壓設備、運輸設備的選型和配置。

3.2 拌和設備選型關鍵注意事項

（1）項目施工階段選用的拌和設備，必須能夠適應工程的特點，包括場地的大小和交通情況，并使設備的性能得到最大程度的發揮，滿足結構的強度及其他質量標準的要求。

（2）所選擇的施工設備，需具有先進的技術水平，能夠滿足工程需要、結構先進、性能穩定可靠。 需使購置、運行和維護費用相對低廉、能耗低。合理的能耗方式是設備運行經濟性和環保性的關鍵。

（3）生產率是指根據合同的工期和工程數量，計算出攪拌設備的生產能力。理論生產力的計算方法如下：在工程實踐中，選取理論計算值的80%～90%作為其實際代表性，可以更好地反映工程的實際情況。

（4）間歇式設備生產能力的計算公式：

式中，n——每小時拌制份數；Gj——每拌和料的量（kg）；KB——時間利用率基準系數，取值0.80～0.90。

式中，t1——攪拌機的進料時間（min）；t2——混合料攪拌時間（min）；t3——成品的卸料時間（min）。

（5）連續式設備生產能力計算式：

式中，t——攪拌時間（混合料在攪拌機內拌和時間，min）；Gl——攪拌器內料的重量（kg）。

3.3 攪拌設備選址與布設

瀝青路面施工階段，瀝青混合料拌和站選擇及整體布置對項目的順利展開有十分重要的影響，其選擇是否合理，將直接或間接地影響各類原材料的進場及混合料運輸的便捷性。

（1）攪拌站的選址：綜合考慮工程規模、原材料供應能力、運輸能力、線路條件、生產能力等，尋求最優選址方案，以最短運輸距離、最小運輸時間為控制目標，降低混合料運輸過程中的溫度損失。

（2）攪拌設備的布置：根據設備尺寸、場地條件等，合理配置拌和設備、規劃場內運輸路線和原材料存儲空間，最大化利用場地。

（3）設備地基應考慮到風險因素，例如滑坡、泥石流等地質災害，并與高壓電纜保持一定的安全距離。

3.4 錯誤選型配置導致的后果

攪拌設備的選擇，要經過以往經驗及理論計算來確定，選擇的合理與否直接關系到項目能否按時、保量、高效。選擇不當會造成以下結果：

（1）延遲合同工期。瀝青拌和設備配置與工期要求不匹配，混合料拌制、供應不及時，不能按時完工，導致工程進度滯后。

（2）生產成本增加。拌和設備選型不合理，混合料拌制能力過高或過低，均會造成材料、設備等資源浪費，增加生產成本。

（3）不匹配的攪拌設備，會影響混合料的質量，選用適當的機械設備，以確保高等級公路的施工質量。

（4）拌和設備選型不合理，會使道路整體質量不達標。拌和設備配置不合理，拌制混合料品質忽高忽低，質量不穩定，影響路面鋪筑質量。

4 攤鋪設備選型配置

4.1 攤鋪設備的選型

瀝青路面攤鋪工序控制、攤鋪設備工作穩定性是影響瀝青路面攤鋪質量的關鍵因素[8]。

（1）根據瀝青路面攤鋪設備行走方式不同，可分為自行式攤鋪設備、拖式攤鋪設備兩種類型。自行式攤鋪設備有履帶式、輪胎式、復合式三大類。瀝青路面攤鋪質量控制以平整度控制為主。攤鋪設備的性能指標主要有：熨平板剛度、振搗系統振搗力度、振搗頻率、襯板性能、底板性能等。

（2）設備作業能力是衡量設備性能的核心指標，設備最大攤鋪寬度決定了攤鋪設備作業能力，根據其攤鋪寬度，可以劃分為3.6～4.0 m、4.0～6.0 m、6.0～10.0 m、

10.0 ～12.0 m。

（3）選用的攤鋪機應具有恒速、穩定、連續作業能力，攤鋪連續性、穩定性是保障道路攤鋪質量的重要因素。即道路攤鋪質量除受到基層質量、混合料質量等外部因素影響外，攤鋪設備性能是影響路面鋪筑質量的關鍵因素。

（4）應依據項目工況，選擇適宜的瀝青混合料攤鋪設備。根據選定的瀝青混合料攤鋪設備，以局部工作面作為試驗路段，初步確定瀝青路面機械的最小參數。依據設計的路面寬度和路面結構，選用合適的施工方法，使所選用的機械設備型號更加精細。

（5）明確攤鋪設備作業參數，即攤鋪速度、寬度等：

1）選擇攤鋪機時，必須根據擬建道路寬度、厚度等，選擇穩定性高、技術狀況良好的攤鋪設備。設備作業參數、配置臺數等與工程規模、混合料拌制能力、運輸能力相匹配。

2）可按以下公式計算瀝青混凝土攤鋪機的理論生產能力：

式中，h——鋪筑厚度（m）；B——攤鋪寬度（m）；υ0——攤鋪作業速度（m/h）；ρ——瀝青混凝土密度（t·m-3）；KB——時間利用率，其取值KB=0.750～0.950。

3）為了使攤鋪層壓實度、平整度達到要求，攤鋪機運行前要準確設置攤鋪設計值，運行過程中應勻速進行攤鋪作業，同時要防止外部的干擾，避免出現停機等料現象。

4）可按以下公式計算瀝青混合料攤鋪機的理論攤鋪速度：

式中，Qg——瀝青攪拌機的供料水平（t·h-1）；A——攤鋪路面結構的斷面面積（m2）。

5）路面攤鋪寬度，通常會超出攤鋪機的寬度，因此必須采用梯隊攤鋪方案，才能達到路面寬度要求。在選定了攤鋪機的型號后，再按照攤鋪設備規格確定縱向攤鋪的次數、每臺設備攤鋪寬度。

6）理論攤鋪厚度計算公式如下：

式中，B——路面寬度（m）；b——一臺攤鋪機熨平板的總攤鋪寬度（m）；x——鄰近的攤鋪機重疊的寬度值。

（6）選擇好攤鋪機之后，需根據實際的線路參數、攤鋪機型號等，配置攤鋪設備作業組合，防止線路縱坡過大，影響攤鋪效率延誤工期。

4.2 錯誤選型配置帶來的后果

瀝青混合料拌和、攤鋪、碾壓是影響瀝青路面施工質量好壞的三個關鍵環節。攤鋪方案、攤鋪技術不斷發展，選擇合適的方式，可以保證攤鋪機的作業質量，為后續碾壓作業提供便利，提升道路施工效率及整體質量。攤鋪設備選型、配置不合理，不僅直接影響施工效率，路面工程的整體質量也難以保障[9-10]。

（1）攤鋪機選型及配置不適當，會造成攪拌設備能力的浪費：瀝青拌和設備已正確配置后，若攤鋪機選擇不合理，將導致混合料拌和、攤鋪作業失調，影響拌和設備、攤鋪設備作業效率。

（2）攤鋪機選型及配置不適當，會影響路面整體質量達標：瀝青路面的平整度指標，直接關系到路面的行車舒適性，如果所選攤鋪機的寬度太大，則其平整度控制效果稍差，兩邊的碾壓性能下降，造成攤鋪斷面的半月形質量病害，即中間低，兩邊高。所以在挑選攤鋪機型號時，一定要慎重地選取最適宜的寬度指標。

（3）型號不同的攤鋪機，各自設備的性能差異較大：該高速公路采用ABG8620 型兩臺相同的攤鋪機，進行聯合攤鋪作業。施工階段發現該類型的攤鋪機會出現“自鎖”現象，這一弊端會使攤鋪機在停機并再啟動時，導致路面在0.5～2 m 的范圍內出現凹陷，嚴重影響到路面平整度，但可以采取以下措施進行質量控制：

1）加強前后的聯動性，盡量減少停頓；

2）停機必切除質量缺陷部位，啟動重點檢測局部質量是否完全達標，及時進行質量修復；

3）提高熨平板的加熱溫度，加大起步時的夯錘頻率；

4）密切關注施工現場細節、邊角、薄弱之處，并適時進行人工補充。瀝青路面攤鋪作業的許多細節，關系到項目整體的質量，前期的設備選擇環節，要充分考慮到設計指標及實際工況，這些對路面的質量起著至關重要的作用。

（4）攤鋪機選型及配置不適當，會使成本增加，工期不能得到保障：選擇合適的攤鋪機械是確保高等級公路工程質量與工期的關鍵，選擇不當會導致攤鋪機的效率降低，或者使其他設備適配性打折，從而影響道路施工的質量和進度。

5 結論

高等級瀝青混凝土路面施工，其施工機械的選型與配置十分關鍵，對項目投標結果、合同履行進度、道路施工質量、成本控制等均具有重要影響。工程建設階段，根據工程建設規模、施工工況、技術性能要求、施工質量影響因素等，選擇最適宜的路面施工機械，可最大化發揮設備效能，起到降本增效的效果。基于上述分析，提出以下幾點建議：

（1）重視招投標階段的施工機械設備組合配置，確保所配置設備組合可最大化發揮各類設備效能，形成強有力的競標力量。

（2）項目合同期限是選擇設備的首要因素，根據工程規模和時間需求，計算出最低成本的瀝青混凝土攪拌設備要求即最低型號。

（3）綜合考慮瀝青攪拌機的生產能力，根據公路設計寬度參數，選擇適合的攤鋪機械。結合道路設計參數，拌和設備、攤鋪設備數量、規格，試驗路段試驗數據等，優化施工機具配置。

（4）高速公路建設項目作為一項復雜的系統性工程，其質量控制、工期要求高，各類設備性能均會不同程度影響道路施工整體效率、質量，因此，建設單位必須選用最佳機械組合，在保證道路建設質量、工期控制要求的前提下，盡量降低工程成本，才能為企業創造收益，促進企業健康發展。