研究高速公路沥青混凝土路面施工的重点是沥青混凝土搅拌设备、摊铺设备、碾压设备、运输设备4个工艺环节相互配合问题：一方面，他们之间密切配合又相互制约，任何一个环节配合不当就会使得整个系统混乱无序，整体运行的良好是沥青路面施工质量、进度、成本的重要保证，如何在确保质量、工期、成本的前提下，选择合适的沥青施工设备既能节约成本、又能保证工期进度，已经成为项目从前期策划到决策的重要问题之一；另一方面，他们是沥青混凝土路面施工中的主导机械，种类多、数量大、投资高，合理地选择主导设备是控制沥青路面成本的重要方法。结合云南宣曲高速公路沥青混凝土现场的施工，分析研究沥青混凝土施工设备在选型配置方面应该考虑的相关因素指标，并指出影响不同设备选型配置指标因素，系统总结以往施工生产经验，以此为后续项目的施工提供参考。

关键词

沥青混凝土 | 搅拌 | 摊铺设备选型 | 配置 | 指标因素

机械化施工是社会发展的必然趋势，同时为公路工程快速的发展提供强大的动力。目前在高等级公路路面招标中，对路面机械设备最低配置已经做出明确的规定。由此可见，选择合理高性能沥青路面施工设备是保证中标、工期、质量、成本的重要因素之一。

由于沥青路面具有平整度好、噪音低、耐磨、养护费用少等优点，被大多数路面设计所接受。云南宣曲高速公路设计采用沥青混凝土路面结构，中交三航局承建云南宣曲高速公路路面工程40.6ｋｍ，累计施工沥青混凝土40.9万余ｔ。施工路段位于山岭地区，地势起伏较大，昼夜温差大，有明显雨季。建设模式为PPP+ETC＋政府投资。

要想研究分析沥青路面施工中搅拌、摊铺设备的选型和配置，就必须先了解沥青路面施工工艺流程。具体工艺流程如图1所示。

总体设备选型配置的原则：达到沥青路面机械化施工的要求；机械设备与施工对象的特点、场地、规模相匹配，充分发挥施工机械的最大效率；机械设备安全环保，先进科学，经济耐用［1］。

其具体要求如下。（1）要求与施工现场情况相适应。不同工程所在地的气候、水文等因素各不相同，不同的施工环境里要求优先考虑的主要施工因素不同，选择沥青混凝土施工设备也要从实际的情况出发，根据工程工期的要求、进度节点的要求、工程量的大小等要素，选择相匹配生产率的施工设备。同时也要考虑到场地的大小限制、供电能力的制约等，避免由于先期考虑不足而使得后期设备工作量不足或者使用效率低下，从而延误工期或者导致施工机械待工而造成浪费。（2）具备良好的安全性和可靠性。施工机械首先要具备良好的安全性，能够降低或避免施工安全事故；其次，施工机械应具备高效、低耗的性能特点，对于技术要求较高的沥青混凝土路面施工来说，选择可靠的搅拌设备是保证摊铺质量的前提条件。（3）具备良好的经济性。在路面工程施工过程中，设备选型配置一定要考虑经济性这一重要指标。选择设备一定要权衡设备费用与工程量的关系，不局限于考虑单一设备的价值，要统筹考虑选择经济最佳的组合方式；其次，还要考虑到机械的通用性和专业性。

高速公路沥青混凝土路面机械化施工主要由拌和、运输、摊铺、碾压系统串联而成，实际施工中在对机械选配时，首先要做的是根据工程量和工期选定主导机械———沥青混凝土搅拌机，再根据其他机械保证主导机械生产率发挥的原则选定摊铺机、压路机［2］。而施工过程中运输车辆则根据摊铺机行走速度、运距长短等因素进行随机调配。

搅拌设备选型配置

搅拌设备的选型

沥青混凝土搅拌设备是用于批量生产沥青混凝土的成套装备，按照搅拌的方式可以分为强制间歇式和连续生产式，按照生产能力可以分为小型（生产率40ｔ／ｈ以下）、中型（生产率40～400ｔ／ｈ以下）和大型（生产率400ｔ／ｈ以上）。搅拌设备包含12大系统。分别涉及物料输送、烘干、加热、筛分、计量、存储、搅拌、燃烧、除尘等相关技术及应用［3］。搅拌设备是沥青路面施工设备中应首先确定的主导设备之一，其型号的选择会影响到沥青混凝土摊铺设备的选择、碾压设备的选择、施工工艺参数的确定、运输设备的确定等一系列设备选型配置。

（1）设备选型考虑事项

a:在实际的施工中所选择的沥青混凝土拌和设备应能适合工作性质，适合施工对象的特点、场地大小和运输条件等施工状况，应能充分发挥设备的生产能力，满足施工强度的要求，符合施工质量规范要求。

b:设备在技术上是先进的，能满足施工中的要求，应结构先进、性能稳定可靠、生产率稳定、布局合理、易于检修，具有良好的环保性和安全性能。

c:设备的购置费用、运转和维护费用相对较低，能源消耗少。同时考虑项目所在地的能源情况选择燃烧能源类型，例如轻油燃烧器、重油燃烧器、煤粉燃烧器、气体燃烧器等［4］。选择恰当的燃烧类型对设备运行经济性、环保性有至关重要作用。

d:生产率是依据合同工期及工程量，在考虑到一定不利因素下，计算搅拌设备的生产能力的指标，是选型的首要考虑指标因素。只有设备在满足此生产能力的条件下，才能按照既定的工期完成既有的工程量。

理论生产率确定如下。

①间歇式设备生产率计算［5］。

Ｑｊ＝ｎＧｊＫＢ／1000（ｔ／ｈ）

式中：ｎ为每小时拌制的份数；Gｊ为每拌制一份的质量（ｋｇ）；ＫＢ为时间利用系数，ＫＢ＝0.8～0.9。

ｎ＝60／（ｔ1＋ｔ2＋ｔ3）

式中：ｔ1为搅拌器加料时间（min）；ｔ2为混合料搅拌时间（min）；ｔ3为成品料卸料时间（min）。

②连续式设备生产率计算［5］。

Ｑ1＝60Ｇ1KB／1000ｔ（t／h）

式中：ｔ为搅拌时间（混合料在搅拌器内停留时间，min）；G1为搅拌器内料重（kg）。

以上公式计算所得为理论生产值，在实际应用中选择理论值的80％～90％作为其实际代表值，更能使之与实际施工现场相符合。

（2）搅拌设备选址与布设

根据以往路面工程施工经验，路面工程招标工期大多数为1年，相关设备进场、建站、准备及试验段工作往往占总工期的1／3。因此沥青搅拌站的选址和布设工期在路面工程中占据很大比重，选址的正确与否，会直接影响到各种原材料的进场、混合料的运距等直接或者间接成本。

a:拌和设备的选址：拌和站的选址主要考虑项目的工程量、路线的长度、施工工艺及拌和设备的生产能力，考虑原材料的供应能力、运输条件，使得成品混合料运输距离最近、温度损失最小，综合各个方面寻找最佳方案，在保证质量的情况下降低生产成本。由于混合料所用的沥青等物质具有一定的污染性，在选址上要充分考虑环保因素，远离农田、村庄、河流等，避免造成环境污染。同时选址还要考虑电力、水的接入是否经济方便因素。

b:拌和设备的布设：拌和设备在拌和站的布设要依据拌和设备尺寸合理规划场地，科学布设拌和设备，使得有限的场地得到最大化的利用。拌和设备的布设要遵守安全性原则。沥青拌和设备相对来说庞大，设备基础要充分考虑不利因素影响，同时考虑山体滑坡、泥石流等地质灾害，并与高压线缆保持足够的安全距离。设备还要考虑到正常施工时装载机上料的距离，整个设备区域和生活区域的相对位置要考虑风向随季节的变化，避免影响正常的生活、办公。

错误选型配置带来的后果

路面工程施工的关键与核心就是沥青混凝土的生产与摊铺，拌和设备选型的不恰当可能会使整个项目工期目标、成本目标、质量目标难以控制。拌和设备的选型要经过多方考虑仔细推敲而定，选型配置是否合理是直接决定项目能否按时、保质、高效的核心关键。错误选型会导致如下后果。

（1）工期的延误。沥青拌和设备没有根据工程量和工期的关系来确定，致使沥青拌和设备型号选择偏低，无法在规定时间完成项目工程量，致使工期滞后。

（2）成本增加。无论沥青混凝土拌和设备选择的型号偏低或偏高都会导致其他相应资源的浪费，增加不必要的成本。

（3）混合料不合格。选择合适的型号，是高等级路面施工质量的保证。沥青混合料的性能由骨料的级配、油石比、温度等参数控制，只有沥青混合料的相关参数合格，才能保证成型后路面达到设计标准。

（4）路面的综合质量不达标。由于沥青混合料搅拌设备的选型不当会使沥青混合料质量不稳定和不连续，从而影响沥青摊铺施工工艺，造成沥青路面的压实度、平整度、构造深度等不合格，直接影响路面的路用性能。

摊铺设备选型配置

摊铺设备的选型

在沥青路面摊铺施工过程中，沥青混凝土摊铺设备稳定是沥青路面施工质量的重要保证。摊铺设备按照行走方式可以分为自行式和拖式两种。自行式摊铺机又可以分为履带式、轮胎式和复合式３种。沥青混合料的摊铺主要由熨平板完成。其参数主要包括熨平板的刚性，熨平板的振捣机构、振动机构、衬板及底板的特性，因此熨平板的特性直接决定了路面摊铺质量。生产能力是沥青摊铺设备的重要指标因素，但沥青混凝土摊铺机的生产能力又是以其最大的摊铺宽度来衡量，按照摊铺宽度可分为小型（3.6～4ｍ）、中型（4～6ｍ）、大型（6～10ｍ）和超大型（10～12ｍ）4类［5］。

（1）首先，选择的摊铺机要具备能够恒速、稳定、连续地按照设定的参数进行工作，这是保证路面施工质量的关键。路面摊铺质量的好坏除了外部原因，即基层质量、混合料质量、摊铺速度、操作人员的素质等外，最重要的是摊铺机本身内部的原因。

（2）选择与沥青搅拌设备相匹配的摊铺设备。根据已经选择的沥青搅拌设备，通过假定部分数据来初步确定沥青摊铺设备的最低参数；根据设计路面的宽度、设计路面的结构，选择合理的施工摊铺工艺，从而进一步细化选择的机型。

（3）确定摊铺机的主要参数指标，即生产率、摊铺速度和摊铺宽度。

①生产能力。在对摊铺机进行选型时，应结合所铺筑的沥青混凝土路面的宽度、厚度技术要求，在确定摊铺施工工艺后，选择精度高、故障率低的沥青混合料摊铺机。所确定的摊铺机型号、台数与沥青拌和站的生产能力应相适应。

沥青混凝土摊铺机的理论生产率确定如下。

Ｑ＝ｈＢｖ０ρＫＢ（ｔ／ｈ）

式中：ｈ为铺筑层厚度（ｍ）；Ｂ为摊铺带宽（ｍ）；

ｖ０为摊铺工作速度（ｍ／ｈ）；ρ为沥青混凝土密度（t／m³）；ＫＢ为时间利用系数，ＫＢ＝0.75～0.95。

②摊铺速度。为保证沥青混合料摊铺层符合压实度、平整度要求，摊铺机应以恒定的速度进行摊铺作业，并且要避免摊铺机受到外界的干扰和停机待料现象。

沥青混凝土摊铺机的理论摊铺速度确定如下。

Ｖ０＝Ｑｇ／（141Ａ）（ｔ／ｈ）

式中：Ｑｇ为沥青搅拌设备供料能力（ｔ／ｈ）；Ａ为摊铺路面的横截面面积（m²）。

③摊铺宽度。公路路面的摊铺宽度往往超过摊铺机的摊铺宽度和加宽之后的总宽度，需要多个梯次摊铺才能完成。当选择完成摊铺机型号之后，计算出纵向摊铺的次数，就能计算出每台摊铺机摊铺的宽度。

沥青混凝土摊铺机的理论摊铺宽度确定如下。

ｎ＝Ｂ／（ｂ－ｘ）

式中：Ｂ为路面宽度（ｍ）；ｂ为一台摊铺机熨平板总摊铺宽度（ｍ）；ｘ为相邻摊铺机的重叠量。

（4）摊铺机选择完成之后，要根据施工线路的实际参数，来最终调整摊铺机的实际选用型号，防止线路纵坡过大致使摊铺机效率降低，无法按照计划施工。

错误选型配置带来的后果

在沥青路面施工中3种工序直接决定沥青路面施工质量的优良，即拌和、摊铺和碾压。摊铺工艺承前启后，正确的选型会使摊铺机合格完成摊铺作业，给压实工艺提供一个良好的工作面；不恰当的摊铺机会使施工效率低下，成型路面不达标。

（1）搅拌设备能力的浪费。在正确配置沥青搅拌设备之后如果摊铺设备配置不当，会使所选择搅拌设备生产能力不够或富余，造成拌和设备的浪费。

（2）路面的综合质量不达标。熨平板的刚性对路面的纵横向平整度都有直接的影响，决定着摊铺质量的好坏。当选择摊铺机的宽度过宽时，其熨平板的刚性很差，两端压实混合料的能力变差，致使摊铺的路面形成中间低两侧高的月牙形路面，因此在选择时必须认真选择摊铺机这一宽度指标因素。

摊铺机型号众多，各个设备性能不一。宣曲高速公路采用两台ABG8620型摊铺机联铺施工工艺。在施工过程中发现，ABG具有所谓“自锁”功能，当摊铺中途中断时，重新起步会造成沥青路面0.5ｍ～2ｍ范围内凹陷，使平整度不达标。原因是：结束时，料剩余少，熨平板的承载力变小，导致熨平板因自重而下沉；重新摊铺时，熨平板承载力变大，会逐步升高至平衡。这样一低一高会形成一个凹坑，凹坑的深度和间隔时间长短、外部温度有关。为解除这一铺筑病害，项目部采用：①加强前后场联动，使得现场尽可能少停机；②停机必切除、起步必测定原则；③提高熨平板加热温度，增加起步时夯锤频率；④密切注意，及时人工补料。

在实际的沥青路面施工中，有很多细节是决定摊铺路面成败的关键，因此在先期选型上考虑周全，是路面铺筑成功的关键。

（3）施工成本增加，工期无法保证。恰当的选型，是高等级路面施工质量和工期的保证。选型不当会使得摊铺机效率低下，或拌和设备效率低下，使路面质量和进度都无法保证。

结语

在高等级沥青混凝土路面施工中，沥青混凝土设备的参数选型配置至关重要，会直接或间接影响到项目的中标、进度、质量、成本，通过科学合理地配置路面施工设备，可以达到降低施工成本效果。全面掌握拌和设备、摊铺设备、碾压设备、运输设备的性能和影响作业的因素指标，才可以按照工程实际情况进行优化组合配置。通过以上分析提出如下建议：（1）在投标阶段就开始考虑沥青路面工程设备选型，尽可能优化设备配置组合，使得参与的设备都能达到最好生产率，形成强大的竞标能力；（2）合同工期是设备选型的第一要素，根据项目的工程量和工期要求，确定沥青混凝土搅拌设备生产能力即最低型号；（3）根据路面设计宽度参数，综合沥青搅拌设备能力，确定合适的摊铺机械类型；（4）根据路面设计参数、拌和设备、摊铺设备和试验段相关数据共同确定路面的碾压设备选型及配置；（5）随着高速公路的不断发展，对路面施工质量要求越来越严格，工期控制很短，无论多么优良的单一设备都绝对不能完成整体路面工程，只有选择最佳机械组合才能保质、高效、经济地完成路面施工，才能为企业创造效益、荣誉，使得企业进入一个良性的循环。