基于一种公路石灰土基层施工快速铺灰装置的研究_牛向东.pdf

第 19 卷 第 94 期 交 通 节 能 与 环 保 Vol.19 No.2 2023 年 04 月 Transport Energy Conservation Environmental Protection April.2023 doi:10.3969/j.issn.1673-6478.2023.02.028 基于一种公路石灰土基层施工 快速铺灰装置的研究 牛向东 1，牛昱喆2（1.东营市河口区交通运输局，山东 东营 257200；2.东营市阳光环保科技有限责任公司，山东 东营 257092）摘要：目前，石灰土基层路拌法施工中的石灰码方、铺灰多采用全部人工或人工码方+机械摊铺的方式进行，其弊端是码方及铺灰持续时间长和个别路段灰剂量不足、不匀。易造成：（1）生石灰达不到规范要求的钙镁含量，使得离子交换和结晶硬化作用降低，影响稳定性、强度及荷载分布能力；（2）受施工季节等天气影响较多，造成熟石灰受雨浇淋引起钙镁流失；（3）易受到天气等外界因素的干扰延长工程。因此，需要一种新的工艺来改变老的路拌法施工中的码方、铺灰造成的缺陷，2019 年、2021 年河口区分别在 X023 河民路、X006 河仙路及河口区畅通工程中的 X028 北外环西延等改造工程的石灰土基层施工中，采用一定辅助人工+一种公路石灰土基层施工快速铺灰装置很好地达到了石灰用量准确，钙镁流失少，缩短工期，减少扬灰，抗天气干扰能力强，及时快速拌和、压实和工程优良的目的。关键词：公路；石灰土基层施工；快速铺灰；装置 中图分类号：U416.1+1 文献标识码：A 文章编号：1673-6478（2023）02-0156-04 Research on a Quick Ash Spreading Device Based on a Highway Lime-Soil Base Construction NIU Xiangdong1,NIU Yuzhe2(1.Dongying Hekou Transportation Bureau,Dongying Shandong 257200,China;2.Dongying Sunshine Environmental Technology Co.,Ltd.,Dongying Shandong 257092,China)Abstract:At present,lime code and ash spreading in lime soil base road mix construction are mostly carried out by manual or manual code and mechanical spreading.Its disadvantages are long duration of lime code and ash spreading and insufficient and uneven ash dose in some sections,which are easy to cause that:(1)the calcium and magnesium content of quicklime can not meet the requirements of the specification,so that the ion exchange and crystallization hardening effect is reduced,affecting the stability,strength and load distribution ability;(2)due to the influence of weather such as construction season,calcium and magnesium loss is caused by rain pouring of hydrated lime;(3)susceptible to the interference of weather and other external factors to extend the project.Therefore,a new process is needed to change the defects caused by the code and ash in the old road mixing method construction.In 2019 and 2021,Hekou District is respectively in the lime soil base construction of X023 Hemin Road,X006 Hexian Road and X028 North outer ring West Extension of the reconstruction project in Hekou District.The application of some auxiliary manual and a kind of highway lime-soil base construction rapid ash laying device can achieve the purpose of accurate lime dosage,less loss of calcium and magnesium,shortening the construction period,reducing ash raising,strong ability to resist weather interference,timely and rapid mixing,compaction and excellent engineering.收稿日期：2022-09-07 作者简介：牛向东（1968-），男，山东东营人，高级工程师，研究方向为农村公路的规划、建设、养护和管理.（）第 2 期 牛向东等，基于一种公路石灰土基层施工快速铺灰装置的研究 157 Key words:highway;lime soil base construction;fast ash spreading;device 0 引言 石灰土基层是公路路面基层施工中最基础的垫层，其具有的较高抗压强度、较好的水稳定性和随龄期增长而增长的强度特性、造价低廉等优点，在我国公路建设中得到广泛的应用。当前公路石灰土基层路拌法施工中的路用石灰码方和摊铺分为人工码方+摊铺和人工码方+机械摊铺两种方式实施。人工码灰+摊铺首先计算每平方米熟石灰用量后再计算确定每车卸放位置，并施划石灰土基层铺灰边线，在熟石灰运输时必须确保每车装料数量基本相等，避免有的路段熟石灰不够或过多，由此造成调灰带来人工和时间的浪费，因此，作业施工时间较长也致使影响质量的人为因素产生，再者，石灰土基层施工大都在气温较高的季节实施，受天气因素影响较多，码方、摊铺、拌合都极有可能在雨中实施，从而造成熟石灰受雨浇淋后引起的钙镁流失，影响石灰土基层的整体强度和稳定性能。人工码灰+机械摊铺虽然能在一定程度上加快施工进度，但也存在有可能在摊铺时造成每平方米灰剂量的严重不均以及带来扬灰等环境污染的问题。针对目前施工中存在的码方量不足、摊铺不匀、遇雨钙镁流失、污染环境、工期延长的问题，采用一种石灰土基层施工用灰快速铺灰装置就能把完全人工码方+摊铺或人工码方+机械摊铺的施工改为机械一体完成，通过卸料、送料、前进、出料过程实现熟石灰的按量均匀摊铺，满足石灰土基层石灰用量准确度高、钙镁流失少、缩短工期、减少扬灰、抗天气干扰能力强和及时快速拌和、压实的要求，实现加快石灰土基层施工进度又确保整个工程质量优良，提升公路使用寿命的目的。1 石灰土基层施工用灰快速铺灰装置的特点 1.1 技术原理 该快速铺灰装置利用装载机提供前进动力和根据所需灰剂量设定的出料口高度作为摊铺厚度控制装置，其技术原理包括在储料斗后方设置提供前进动力的装载机，推动储料斗实施石灰土基层施工用灰快速铺灰。设备部件包括：储料斗、自卸车料斗、推进用装载机、储料斗行进履带、顶推滚轮、连接臂、出料口、升降器、螺旋布料器、履带驱动轮、储料斗立柱、横撑、刻度尺、固定用螺销、钢网筛、C 型老虎卡挂钩、压配式轮胎及钢圈压配式轮胎方向控制杆。工作原理包括：（1）利用装载机发展技术成熟且能持久保持工作状态的特性以及钢柱1连接臂的高强度等指标性能，在实施摊铺时通过连接臂为储料斗两侧的履带行进提供动力支持；（2）利用扁钢2的高强度抗弯曲性能以及钢板3的单侧加劲肋有效抗弯刚度和有效宽度的抗剪切变形的特性，共同围成前、后、左、右四面的抗变形储料斗；（3）利用丝杠手动升降器4具有的定位稳定、体积小、重量轻、结构紧凑、安装方便、使用灵活、传动效率高、使用寿命长等特点，依据所需灰剂量通过调节丝杠手动升降器来调整熟石灰出料口高度；（4）利用螺旋布料器能防止熟石灰在储料斗内出现跳跃运动造成紊流现象的特性，通过螺旋布料器及时将熟石灰从储料斗中旋转到出料口；（5）利用钢圈压配式轮胎5的抓地性强、刹车性能优良、重心低、能耗低、耐刺破、经济实用的特性，通过与方向控制杆的连接调整摊铺设备的方向；（6）设置于储料斗前端的顶推滚轮，能实现摊铺熟石灰时与自卸车车轮同步转动，完成正常的施工作业；（7）充分利用橡胶履带所具有的良好抓地性能以及排土性、耐久性优异的优点，在通过装载机提供的前进动力时减少能量损失，保障为布料器提供最大的旋转动能。因此，该技术能够把机械式定量控制方法和人工辅助方法结合起来，满足熟石灰剂量精度高、快捷、无遗漏以及抗外部干扰和施工进度快的要求。通过 2019 年、2021 年的 X023 河民路改造工程、河口区畅通工程中的北外环西延改造工程的使用，其效果得到了验证。该装置平面布置图如图 1 所示。1-储料斗；2-装载机；3-自卸车；4-装载机与储料斗连接臂；5-顶推滚轮；6-钢圈压配式轮胎。图 1 平面布置图 Fig.1 Floor plan 1.2 技术安全可行 提供推进动力的部分采用技术成熟且能持久保158 交 通 节 能 与 环 保 第 19 卷 持工作状态的装载机，既能在石灰土基层施工时实施铺灰作业，也能在其他时段进行公路工程施工中的铲运物料等辅助工作，达到一机多用、节约成本的目的；临时储存的储料斗由高强度抗弯曲性能的扁钢组成的框架及焊接在框架外侧的具有在有效宽度内抗剪切变形特性的钢板围成，使储料斗具有较好耐腐蚀性能和抗变形能力，有利于提高设备使用寿命；施工中螺旋布料器6通过叶片的旋转将石灰输送到出料口，装载机在推动储料斗前进的同时也能迫使熟石灰到达出料口，避免了熟石灰摊铺不到位或摊铺不均匀；为防止熟石灰在储料斗内出现跳跃运动而引起紊流现象，螺旋布料器设置于储料斗侧壁后端向前 1/4、高2/3 位置处；储料斗左右两侧设有行走用橡胶履带7，既能起到稳定出料口高度的作用又能充分利用其良好的抓地性、排土性及耐久性保证设备按路线正常前进；螺旋布料器的端部通过齿轮与固定在储料斗左右两侧立柱上履带的齿轮相咬合，通过履带齿轮带动布料器工作，完成熟石灰的输送；焊接在储料斗横撑上的 C 型老虎卡挂钩将钢丝网牢牢锁住，使得自卸车送来的熟石灰卸进储料斗时都经过钢丝网的过滤，达到用灰规格符合规范要求。选用山东临工工程机械股份有限公司生产的 L916 轮式装载机，用于 2019 年的河民路改造工程、河仙路改造工程以及新义路等改造工程的石灰土基层施工中，其石灰用量准确度高、工期短、产生扬灰少、抗天气干扰能力强，并且能及时快速拌和、压实。对于三种不同工艺的码方、铺灰进行了统计，结果如表 1表 3 所示。表 1 人工码方、铺灰进度情况统计表 Tab.1 Manual code square,laying progress statistics table 路线名称 起点桩号K+终点桩号K+石灰剂量/%松铺厚度/cm 含水量/%扬尘 板结 人均进度/（m2