摊铺机的选型和设计

       引言
　　沥青摊铺机是广泛应用于公路、城市道路、大型商场、停车场等施工工程中的大型机械设备。它自动化程度高，操作简便，为提高路基、路面的平整度及施工质量提供了可靠的保障。由于高速公路交通流量不断增加，尤其是超重超限车辆增多，导致高速公路行车道、超车道损坏严重。但应急车道行车因为很少，所以基本没有损毁，如果采取全幅罩面摊铺施工的养护方案，会造成应急车道部分的过量养护，增大养护成本。如果按照传统养护施工工艺，只对超车道和行车道进行罩面摊铺，会形成行车道与应急车道间明显的高差，影响行车安全。如何实现只对超车道和行车道进行罩面摊铺，又不让行车道与应急车道间产生明显高差，是高速公路养护从业者面临的一个课题。斜面摊铺是特殊工艺要求的异形不平整路面的摊铺工艺，是在当前国家节能减排、勤俭节约等理念下的新工艺。本文依托河北保沧高速公路养护项目，对斜面摊铺技术的研发和摊铺机的改造做出详细论述。
　　工程概况与施工方案
　　工程概况
　　河北保沧高速公路是河北省“五纵六横七条线”高速公路网中的“第五线”，是连接保定、沧州的高速通道。本项目起于保定市满城县五里铺和大赛之间的G107以东2.3km处，与保阜高速相接，向东经保定市南市区、清苑、高阳、蠡县、任丘、河间、献县，终于沧州市沧县崔尔庄，与石黄高速公路相接，全长为120.2km。项目于2007年底建成通车，路面出现了不同程度的横纵向裂缝、网裂等病害，严重影响了行车的舒适性及道路技术状况。为改善道路行驶质量，提高行车舒适性和安全性，对全线进行养护罩面施工。
　　本标段为保沧高速公路中修罩面养护工程二合同段，起止桩号为K75＋000～K120＋200，全长为45.2km，总投资为6 667万元，主要工程内容为路面挖补、铣刨、SBS橡胶粉复合改性沥青防水层、SBS橡胶粉复合改性沥青混凝土罩面及标线等，如表1所示。
　　施工方案设计
　　在项目施工准备阶段，为了不影响行车安全并达到节约摊铺材料的目的，提出在行车道与应急车道外侧的应急车道上，进行宽度为1m的斜面摊铺养护施工方案。业主单位组织相关专家进行了施工方案论证，最终确定了施工方案：按照先修补后罩面的原则进行，修补工程以分段挖补为主，之后洒布橡胶改性沥青粘结防水层，罩面采用4cm ARHM13橡胶沥青混凝土，主线超高段及互通、服务区加宽路段采取全宽范围内罩面的方式进行；不设超高及车道加宽的一般路段，由左向右罩面至外侧车道边界线外1m，横向上罩面部分和非罩面部分过渡宽度为1m，进行过渡段罩面前应先对下承层进行过渡铣刨，最外侧铣刨深度为3cm；2种罩面方式纵向相接、平顺过渡，使应急车辆平稳安全地过渡到应急车道。
　　施工技术改革
　　经过对施工方案的设计论证，确定对超车道与行车道做局部处理和整体沥青罩面，而最外边的应急车道不做罩面施工，为了达到施工要求，业主和监理单位、施工单位进行多次沟通，随后达成一致：在超车道、行车道各做4cm厚的罩面，应急车道不做罩面处理。这种方案对于现代摊铺机来说是从未遇过的，熨平板不在同一直线平面的作业面上施工，要实现横向斜边平面过渡摊铺，而且车辆要平稳过渡驶入应急车道，这是施工中的关键环节。
　　为了满足业主对保沧高速行车道和超车道进行局部挖补修复的施工要求，高速行车道和应急车道之间存在1m宽、3cm厚的斜面摊铺过渡层。专项小组人员和摊铺机制造厂技术研发人员进行课题研究和实施方案的论证，论证结果是：摊铺机制造厂家要通过研发实现工作要求需投入20多万的科研和制造改装费用，而且工期会被拖延。为了尽快赶上施工节点计划要求，笔者单位决定自己解决施工设备技术难题，从而保证顺利施工。
　　摊铺机的选型和设计
　　摊铺机选型
　　根据施工方案，首先对施工用的摊铺设备进行选择，最终确定采用德国福格勒2100－2伸缩摊铺机。该摊铺机主机熨平板为3m，两侧较大延伸摊铺宽度分别为3m，较大摊铺宽度为9m。为了保证施工质量，不影响摊铺施工的压实度与平整度，主机熨平板固定不动，改装可伸缩部分的熨平板。
　　摊铺机改装设计
　　改造方案是把1.5m的熨平板靠近主机一侧0.5m处改装成斜面，使伸缩熨平板最外侧形成高低差为4cm、宽度为1m的斜面。根据施工要求将摊铺机改装好后，整机摊铺宽度为4.5m，行车道内有3.5m是平面摊铺，与应急车道搭接的1m范围内是斜面摊铺。
　　摊铺机熨平板改装步骤和方法
　　(1)专项小组经过实测计算和研讨，需要在横向熨平板之间添加不同厚度的垫片并改变斜拉丝杆，经过系列改装、调试，摊铺机伸缩熨平板局部终于调成了高低差为4cm、宽为1m的斜面。这样罩面沥青摊铺压实后边缘竖向接缝与应急车道无台阶平稳对接，实现业主要求。改装后设备已初步满足设计初衷。
　　(2)考虑到前面熨平板高度没有变化，沥青混合料可能会向后熨平板拥塞甚至涌出，造成对摊铺边缘的影响，如果再抬高熨平板的高度，熨平板的改装就失去了意义。经专项小组研究决定，在熨平板前面加入挡料板，从而达到斜面部分均匀布料的效果。随后经过试铺取得成功。此项技术改装材料费用仅1 000元，节约了20多万外协改装费用，而且实现了斜面摊铺的施工目标。
　　(3)由于整个路面不断交叉施工，在交警路、政部门采取安全措施的前提下，采用一台4m固定板摊铺机先进行超车道路面摊铺，超车道部分铺装完毕能够正常通车后，再用改装斜面熨平板摊铺机进行行车道和应急车道接缝部分的斜面摊铺。
　　(4)为了使接缝平齐整洁，行驶平稳过渡，摊铺后的碾压也是比较关键的施工步骤。采用宽度为1m的小型压路机械碾压斜面摊铺部分路面；初步碾压完毕后，大型双钢轮压路机碾压行车道平面区域路面；随后再由脚轮压路机整体碾压一遍；在温度合适的情况下，负责终压的压路机做最终碾压处理。经测试，修复后的路面各项硬性指标均达到规范和设计要求。目前，该路段已投入使用半年有余，依然路面平齐，行驶舒适性与安全性较高，达到设计的预期效果。
　　与传统工艺的对比
　　在传统高速公路罩面施工中，一般是先做局部损坏路基路面的修补，利用摊铺机把局部损坏的路面找补一层；然后对路面进行整体清理和吹扫，干净后洒布粘层油，再做一层4cm左右的沥青混合料罩面层；随后经过双钢轮压路机初压，配合胶轮压路机的复合压实，还有双钢轮终压等过程，经检测达到规范要求，各部门验收合格后，即可投入使用。这种工艺操作简单，比较好掌握，但是消耗了材料、机械和人员等；砂石料的开采、沥青以及燃料等资源的消耗会对生态环境造成破坏；设备、人员等费用也不利于对工程成本控制。本文通过对设备的改装完成技术革新，改变工艺流程，不仅能减少材料、机械设备、人员的投入，还能有效地控制能源和施工成本。