瀝青混凝土攤鋪機自動找平梁的原理分析及運用
發布時間：2010-01-14 共1頁
摘要：本文通過對瀝青混凝土攤鋪機自動找平梁結構及原理分析，聯系實踐經驗提出其運用技巧，為高等級公路路面施工中的平整度控制提供借鑒意義，也為國內有關機械廠家提供一個建議。
關鍵詞：攤鋪機 找平梁 原理 分析 運用
平整度是評價高等級公路使用質量的一個重要參數，因此平整度控制也是路面施工控制中的一個重要環節。良好的平整度水平，來自于：①基底和各結構層的穩定性，無突變的、不均勻的沉降；②各結構層本身連續、均衡的壓實度和平整度水平，較小的變異性；③施工工藝中，基準面的設定，瀝青混凝土的拌和、攤鋪、碾壓，以及接縫處理等，各個環節的精細操作。其中，如何在路面施工過程中，為攤鋪機行走提供一個準確的平整度參照系，是達到良好的平整度水平的先決條件之一。
1、規范要求及施工中規定
（1）根據《公路瀝青路面施工技術規范》（JTJ032-94）規定，“用于鋪筑高速公路和一級公路的瀝青混凝土攤鋪機應……：具有自動或者半自動方式調節攤鋪厚度及找平的裝置……”。“攤鋪機自動找平時，中、下面層宜采用一側鋼絲繩引導的高程控制方式。表面層宜采用攤鋪層前后保持相同高差的雪橇式攤鋪厚度控制方式……”。沈大和京津塘等高速公路也正是按此程序控制的。
（2）美國瀝青協會《路面鋪裝手冊》中提出，如果下面層已經非常接近容許誤差，走雪撬也可以提供出光滑的面層。在滬寧高速公路的路面施工實踐中，通過詳盡的調查分析和比較后，認為：在高等級公路施工中，及采用進口攤鋪機械的情況下，攤最度較為容易控制；而高程誤差經底基層、基層、下面層施工，已相對消除，對于中、上面層，平整度要求成為主要控制因素，高程要求相對次要；再之，一側鋼絲繩的引導對于靈敏度相對較高的進口攤鋪機械來說，當然是不夠的。
（3）因此建議各路面施工單位：一般情況下，對于全幅攤鋪的攤鋪機，只在基層上層和下面層攤鋪時采用兩側鋼絲繩引導控制方式，而中、上面層均可采用懸浮式基準梁的等厚度控制方式（即走雪撬）。這樣的施工控制方法，不僅來源于實踐，而且基于以下分析。
2、原理分析
（1）采用鋼絲繩引導的高程控制方式，按有關規定，應采用直徑2～2.5mm的鋼絲繩，200m為一段，立桿間距10m，張緊力需800～1000N.假設鋼絲繩的張緊力無限大，測量設定的鐵立桿上標高絕對準確，則由路線兩側鋼絲繩提供的基準面將是上一面層的絕對標準面。但是，實際施工過程中，鋼絲繩上所受的張緊力不可能無限大，而且因兩側路緣帶上底基層、基層已硬化成型，承受張緊力的拉力支撐桿難以設置，規定800～1000N的張緊力也不能保證；再加上路面攤鋪一天的工作量在1～2km甚至更多，其每天兩條鋼絲繩的測設任務相當艱巨；另外攤鋪機行走過程中引發的鋼絲繩振動難以消除，人為的觸、碰及破壞更是難以避免，甚至可能發生因攤鋪機方向走偏，熨平板刮擠拉線樁的情況，使以鋼絲繩引導的高程控制方式的準確性大打折扣。
（2）采用以雪撬式控制攤鋪厚度的方式，是以下一面層為基準面，在攤鋪機行走過程中，盡力減小其傳遞到上一面層的波動及突變誤差，以達到上一面層良好的平整度的目的。其原理類似于杠桿，即將杠桿的支點安置于受外界因素影響較小的新攤鋪層上，而下一層次的許多不平整因素被梁體結構分解、縮小若干倍，使傳感器得到一個相對穩定或波動幅度較小的控制信號。與上一方法比較，在下一層次的平整度良好的前提下，走雪撬的方法顯然優于鋼絲繩控制方法。
（3）國外產的攤鋪機均配有自動找平梁這一配件，但是因其價格高（約人民幣35萬元左右，如美國BLOW KNOX公司的浮動找平裝置，售價34萬元），且原理簡單，所以滬寧高速公路路面施工單位大都采用自己加工生產的自動找平梁。
3、結構分析
從其結構看，單片自動找平梁主要由四個部分組成：一是前著地部分（輪式或雪橇板），二是后著地部分（一般兩組雪橇板），三是前后的聯接橫梁，四是牽引橫架。前三個部分中各結點均采用可任意旋轉的軸聯接。
一般前著地部分至少由4組輪子（或雪橇板）組成，其中一個輪子若遇到高程的突變，傳遞到A點的高程變化僅為1/8，再傳遞到B點（攤鋪機傳感儀設置處）只有1/16甚至更小，如圖2所示。即若遇到一顆2cm的石子，傳遞到攤鋪機的反應裝置時只有1～1.2mm，這對于攤鋪機的平整度反應裝置來說已微乎其微。各路面施工單位自行加工生產找平梁的過程中，也遇到各種問題，后經協調組織、相互學習取經，均取得了滿意的效益。歸結起來有以下幾個技術要點：（1）第一部分前著地部分的輪組運轉靈活，輪徑一般40～50cm為宜，不宜太小，否則其穩定性不足；（2）第二部分后著地部分的雪橇板宜大，一般60cm×35cm有利于分散其承受的重量，應當注意，雪橇板上的支點應略向后置，使其在行走過程中不致栽頭，向引起新鋪路面上的深溝滑痕；（3）第三部分前后聯接的橫梁長度一般10～12m，剛度要大，但其重量變適中，因攤鋪機的傳感儀觸頭與橫梁為線接觸，橫梁撓度的振動將引起傳感儀上得到上下波動的信息；而且因其重量由前后兩個著地點承擔，特別是后著地部分，若承擔的份量過重，對已鋪新路面的平整度不利；（4）第四部分牽引裝置為一橫架，其連接攤鋪機側壁和找平梁的前端主體，在攤鋪機行車過程中與攤鋪機形成一個整體，需要有良好的剛度，防止振動（搖蕩）前進的情況發生；（5）就整體而言，整個自動找平梁的各結點及輪軸應摩擦力小，利于靈活運轉；材料可選用輕質材料，若選用2～3mm厚的鋼材加工成矩形截面梁體也可以，并且結構型式上參照桁架的設計方法，配以斜撐固定，加強其剛度，減少其中因自身振動引起的誤差變化。根據以上原理分析，及各路面施工單位的實踐，各施工單位自己加工生產了形式多樣的自動找平梁，一般花費不到10萬元人民幣，其質量和使用效果卻與國外產品相當，完全可以取代進口的配件，并且已在滬寧高速公路路面施工中取得了良好的效果。
4、結束語
當然，如前所述，下一層次（基準層面）良好的平整度是其前提，滬寧高速公路路面底基層采用路拌石灰土，基層采用廠拌二灰碎石，以攤鋪機鋪筑，層層嚴格要求，至油路面下面層時，其平整度水平已大大優于規范要求，因此及時采用走雪橇式控制方法，使平整度水平又上新臺階。到上面層鋪筑完畢，有83%的路面里程平整度達到了＜0.7mm.通過以上論述，可以為其它高等級公路路面施工中的平整度控制提供借鑒意義，也可以為國內有關公路機械廠家提供一個建議。
