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我国混凝土机械行业现有生产企业200多家,已形成多系列、多品种规格的局面。无论是搅拌机、搅拌站(楼)、搅拌输送车还是混凝土泵(泵车)等到产品,除大型的和高技术含量的型号外,常规产品已基本能满足施工需要。各生产厂家的生产条件普遍得到了改善,生产能力进一步增强。国外混凝土机械进口数量逐年下降,120m3/h以下的搅拌站、125m3/h以下的输送泵以及搅拌机等国产设备已占主导地位。
二、产品性能提高较大
机、电、液技术在混搅拌站(楼)、混凝土输送泵(含臂架式泵车)、混凝土搅拌输送车等产品中得到了广泛应用。在控制系统中大多采用了微机自控方式,技术水平有了较大提高,制造质量也得到了改善,产品无论是可靠性、实用性还是经济性均有了显著的提高,部分产品已达到或接近国际同类产品先进水平。如国产混搅拌楼最大已达240m3/h,采用微机控制,对配料能够自动补偿,对数据库能够进行管理并可随时打印出所需数据,能够对砂石含水率进行测定并自动补偿等。
产品雷同规格不齐:同其他机械行业一样,混凝土机械同样存在着重复生产状况,导致生产过剩,销售不畅,以降价作为促销的手段,从而导致微利甚至无利可图。与此同时,国产车、泵、站等大型设备均存在着品种单一、规格不全等状况。
三、技术创新能力较差
除少部分企业外,混凝土机械相当一部分厂家由于自身技术水平的限制,不重视产品更新和产品的开发,产品多年一贯制,品种规格较少,技术含量较低,仿制产品多,名牌产品少,有专利和特色的产品以及能出口创汇的产品更少。
四、与国外差距明显
国外混凝土搅拌站(楼)体现了机电一体休技术,其微控技术成熟可靠,物料的配比、容量变更控制十分准确;有些搅拌站(楼)还增加了搅拌机动态负荷临测、混凝土物料稠度控制、除尘、消声、废水处理等装置;混凝土泵送技术日臻成熟,最大水平泵送距离达4000m,泵送量达180m3/h;产品多功能性增强。我国的混凝土搅拌及输送机械尽管性能有了较大提高,但在可靠等方面与国外相比还有不小差距,主要体现在配套电器、液压、气动元件等方面问题较多。近年来,许多厂家均选用进口优质元器件,对提高我国混机械水平起到了非常重要的作用,但在多功能方面还无法与国外相比。
五、混凝土机械发展趋势
机械工业产品的发展趋势是高附加价值化、智能化和系统化。混凝土机械发展的主导产品是商品混凝土成套设备,作为“十五”规划中的重点项目,商品混凝土成套设备尤其是大型站(楼)、车、泵无论从数量上还是质量上都将有一个较大的提高。这些产品将比以往更加注重降低能耗,更加注重安全性、舒适性、维护和使用的经济性。商品混凝土近年来在我国大中城市有了较大的发展,约占现浇混凝土的15%~20%左右,与发达国家的70%~90%相比还有较大的差距,由此给国内混凝土机械制造厂家提供了一个大的发展机遇。
商品混凝土成套设备的配套产品以及能够满足用户特殊要求的产品将会在“十五”期间得到较大发展。如砂石预处理设备、残余混凝土清洗回收装置、高性能混凝土搅拌设备、冷搅拌和热搅拌的混凝土搅拌站、长臂架泵车等。国家实施西部大开发战略,投资规模将超过以往任何大型工程。
关键词:搅拌站;机械故障;原因分析
近年来,随着我国经济的飞速发展,公路、铁路及城市道路建设工程项目规模日益扩大,公司的建筑市场逐步扩展,中标的项目越来越多,伴随着项目的配套设施也越来越多,所有工程项目几乎都需要用混凝土,而混凝土搅拌站对于混凝土施工工程来说,是机械化施工的重要组成部分。综合考虑各方面因素,多数项目都采取了自建混凝土搅拌站的方式。由于长期在野外施工,条件十分恶劣,在生产过程中,搅拌站设备经常出现一些故障,如不能及时处理,将严重影响工程项目的施工进度与质量。
搅拌站设备出现的故障有多种,其中常见的机械故障有粉料进料缓慢、皮带跑偏、骨料进料门卡料、输送粉料时罐顶冒灰、皮带雨天打滑、外加剂泵不上、皮带输送骨料不均匀、气源三联件中减压阀压力不能调整、气源三联件中油雾器不滴油或滴油量太小、空压机启动频繁、气缸上磁性开关不能闭合或有时不能闭合。
一、粉料进料缓慢。
故障原因分析:影响因素主要是粉料罐下料不畅和螺旋输送机损坏等。粉料下料不畅的表现形式有粉料起拱、粉料罐出料口处物料结块、出料蝶阀开度过小、粉料罐内物料不足等。而螺旋输送机损坏主要是螺旋叶片变形,不能正常输送。
解决方法:1、开启气吹破拱装置。2、检查粉料罐卸料碟阀的开度,并使碟阀处于全开的位置。3、检查粉料罐出口处物料是否结块。4、检查螺旋机叶片是否变形,如变形则拆除校正或更换。
二、皮带跑偏。
故障原因分析:皮带所受的外力在皮带宽度方向上的合力不为零或垂直于皮带宽度方向上的拉应力不均匀而引起的。由于导致皮带跑偏的因素很多,故应从输送机的设计、制造、安装调试、使用及维护等方面来着手解决皮带的跑偏,如皮带两侧的松紧度不一样、皮带两侧的高低不一样、托辊支架等装置没有安装在与皮带运行方向的垂直截面上等都会引起皮带跑偏。
解决方法:1、调整张紧机构法。皮带运行时,若在空载与重载的情况下都向同一侧跑偏,说明皮带两侧的松紧度不一样,则调整左右松紧度;如果皮带左右跑偏且无固定方向,则说明皮带松弛,应调整张紧机构。2、调整滚筒法。如果皮带在滚筒处跑偏,说明滚筒的安装欠水平,滚筒轴向窜动,或滚筒的一端在前一端在后。此时,应校正滚筒的水平度和平行度等。3、调整托辊支架(或机架)法。如果皮带在空载时总向一侧跑偏,则应将跑偏侧的托辊支架沿皮带运行方向前移1-2cm,或将另一侧托辊支架(或机架)适当地加高。4、清除粘物法。如果滚筒、托辊的局部上粘有物料,将使该处的直径增大,导致该处的皮带拉力增加,从而产生跑偏。应及时清理粘附的物料。5、调整重力法。如果皮带在空载时不跑偏,而重载时总向一侧跑偏,说明皮带已出现偏载。应调整接料斗或皮带机的位置,使皮带均载,以防止跑偏。6、调整皮带法。如果皮带边缘磨损严重或皮带接缝不平行,将使皮带的两侧拉力不一致,应重新修整或更换皮带。7、安装调偏托辊法。若在输送机上安装几组自动调心托辊(平辊或槽辊),即能自动纠正皮带的跑偏现象。例如:当皮带跑偏与某一侧小挡辊出现摩擦时,应使该侧的支架沿皮带的运行方向前移,另一侧即相对地向后移动,此时皮带就会朝向后移动的挡辊一侧移动,直至回到正常的位置。8、安装限位托辊法。如果皮带总向一侧跑偏,可在跑偏侧的机架上安装限位立辊;这样,一方面可使皮带强制复位,另一方面立辊可减少跑偏侧皮带的拉力,使皮带向另一侧移动。
三、骨料进料门卡料。
故障原因分析:配料站气动门有大间隙门和小间隙门,大间隙门其间隙大于一般石子粒径,因而不会出现卡料。小间隙门其间隙一般在5-10mm,当10mm以下的石子卡入间隙时,难以把气动门卡住。配料站使用一段时间后,骨料出料口磨损,当间隙磨损到20-30mm时,此时卡入较大的石子进入间隙,在开门的过程中,石子很容易卡住(契形力),使气动门不能打开。
解决方法:检查气动门间隙并调整到合适值,如因磨损过大不能调整到合适值,则需在料口处加焊钢板或圆钢,使间隙达到合理值。
四、输送粉料时罐顶冒灰。
故障原因分析:粉料输送到粉料罐是通过压缩空气输送,压缩空气把粉料送到粉料罐后,通过罐顶除尘机滤芯排到空气中,如除尘机滤芯堵塞,则压缩空气不能及时排出而产生“憋压”,当压力达到罐顶安全阀开启压力时,安全阀打开,压缩空气与粉料通过安全阀排到大气中,产生冒灰现象。另因料位计失效,粉料装满后继续送料,也会出现罐顶冒灰现象。
解决方法:1、检查罐顶除尘机滤芯情况并清理。2、一旦出现冒灰现象,必须清理安全阀周围的粉料,避免粉料被雨水淋湿结块堵塞安全阀。3、如因粉料装得过满而冒灰,则必须检查上料位计及料满报警装置的可靠性。
五、皮带雨天打滑。
故障原因分析:下雨天,骨料中的水分及皮带外露部分容易潮湿,皮带潮湿特别是内圈潮湿,减少了皮带与传动滚筒之间的摩擦系数,使滚筒传递给皮带的扭矩减少,该力矩小于皮带物料输送所需力矩时,皮带就出现打滑。
解决方法:1、增加皮带张紧装置配重或拉紧皮带调节丝杆,增加皮带与滚筒之间的正压力,从而达到传动滚筒与皮带之间的摩擦力。2、调整传动滚筒附近的张紧滚筒,增大皮带在传动滚筒上的包角,增大摩擦力。3、在传动滚筒包胶层上割直槽,增大摩擦系数。4、更换防滑滚筒。
六、外加剂泵不上。
故障原因分析:1、外加剂泵里有气泡。2、外加剂箱里物料不足。3、外加剂泵叶轮损坏。
解决方法:1、拆开外加剂排气孔螺钉,排出外加剂里的气泡。2、向外加剂箱里添加外加剂。3、检查外加剂叶轮情况,视情况更换零配件。
七、皮带输送骨料不均匀。
故障原因分析:配料站多种骨料卸到皮带上的顺序和时间间隔可任意随时调整。一般卸料顺序要求最后卸料的骨料为砂子,卸料时间间隔要求为前一种骨料落在皮带上的尾部刚好与后一种骨料落到皮带上的头部重合。如时间间隔过短,则前一种骨料与后一种骨料有重叠堆料,堆料过多会造成散料,如时间间隔过大,则两种骨料中间有空位,前一种物料如果是卵石,则会在皮带上打滚而散落下来。
解决方法:1、调整好骨料的卸料顺序,保证砂子为最后卸料。2、根据皮带上骨料的分布情况调整各种骨料的卸料时间间隔,保证皮带上物料连续、均匀分布。时间间隔一般需多次调整。
八、气源三联件中减压阀压力不能调整。
故障原因分析:1、减压阀进出口方向装反。2、阀芯上嵌入异物或阀芯上的滑动部位有异物卡住。3、调压弹簧、复位弹簧、膜片、阀芯上的橡胶垫等损坏。
解决方法:1、检查减压阀进出口安装方向是否正确。2、拆散检查阀芯及相关零件,并清理零件上的杂物。3、更换减压阀上的零部件。
九、气源三联件中油雾器不滴油或滴油量太小。
故障原因分析:1、油雾器进出口方向装反。2、油道堵塞。3、注油塞垫圈损坏或油杯密封垫圈损坏,使油杯上腔不能加压。4、气通道堵塞,油杯上腔未加压。5、节流阀未开启或开度不够。6、油的粘度太大。
解决方法:1、检查油雾器进出口安装方向。2、停气,拆散,清洗油道;3、更换垫圈和密封;4、清理气通道。5、调节节流阀的开度。6、更换粘度较小的油。
十、空压机启动频繁
故障原因分析:1、空压机压差过小。2、气路系统漏气严重。
解决方法:1、检查空压机的压差并调整,一般为0.2MPa。2、检查气路系统的气密性是否符合要求,并对漏气部位进行处理。
十一、气缸上磁性开关不能闭合或有时不能闭合
故障原因分析:1、电源故障;2、接线不良;3、磁性开关安装位置发生偏移;4、气缸周围有强磁场;5、缸内温度过高或磁性开关部位温度高于70度;6、磁性开关受到冲击,灵敏度降低;7、磁性开关瞬时通过了大电流而断线。
解决方法:1、检查电源是否正常;2、检查接线部位是否松动;3、调整磁性开关安装位置;4、加隔磁板。5、降温。6、更换磁性开关。
总之,引起搅拌站机械故障原因有多种,为了减少故障发生率,我们在日常工作中必须做到“三定”,即定期进行检修、定人进行保养、定人清理杂物,发现问题及时处理,才能有效保证搅拌站的正常生产,进而保证工程项目的顺利进行。
参考文献:
〔1〕刘丽华,杨建军. 混凝土机械日常使用与维护.机械工业出版社,2010.
〔2〕陈宜通.混凝土机械.中国建材工业出版社,2002.
关键词:公路施工 管理 施工方案
机械化施工在现代沥青混凝土路面施工中发挥着越来越重要的作用。论文首先阐明了沥青混凝土路面机械化施工的意义,并阐述了沥青混凝土路面施工机械选择方法,研究了可以提高工程质量的新的路面摊铺工艺和碾压施工方案。
1 沥青混凝土路面机械化施工的意义
随着日益增长的交通量、车辆大型化及重载超载车的比例不断增加,对路面的要求越来越高,对沥青路面的使用性能也提出了更高的要求:(1)足够的力学强度:即承施能力;(2)高温抗车辙性:即抵抗流动变形的能力; (3)低温抗裂性:抵抗低温收缩裂缝的能力;(4)水稳定性:抵抗沥青混合料受水的浸蚀逐渐产生沥青膜剥离、掉粒、松散而破坏的能力;(5)耐疲劳性:抵抗路面沥青混合料在反复载荷作用下破坏的能力;(6)抗老化性:抵抗沥青混合料受气候影响发脆逐渐丧失粘接力等各种良好性能的能力;(7)表面服务功能:包括低噪音及潮湿情况下的抗滑性能、防止雨天溅水及在车后产生水雾等性能,这些直接影响交通安全及环境保护。
但是在沥青路面的施工过程中,由于各种各样的原因还会导致许多不好的结果,使沥青路面产生像裂缝、车辙、坑槽松散、水破坏、泛油、沉陷及桥头涵顶跳车、表面功能衰减等一些早期路面破坏现象,在很大程度上影响了沥青路面的使用寿命和效果。造成这些后果的主要原因是施工设备管理落后和施工工艺落后,在施工过程中很容易把那些在低级路面施工中的经验和办法照搬到高速公路路面的施工和管理中来,这样就会造成许多不良的结果,从而给路面以后的使用带来一些隐患。
在现代公路工程施工中,没有机械,机械化施工无从谈起,对于可采用机械作业的,尽可能地采用机械,以代替或减轻人力繁重的体力劳动,达到节约劳动力,改善劳动条件的目的。要有合理的施工组织计划指导工程施工。公路工程不仅受各种自然因素的影响很大,而且线路长,工程量大,运用机械数量多,种类繁杂。不断采用先进的机械设备,取代使用中低效、高耗、性能落后的机械,加强使用、维修等方面的管理,也是提高机械化施工水平的重要内容。总之,只有做好上述各方面的工作,采用机械化施工,才能取得良好的技术经济效果。
2 沥青混凝土拌和设备的选择与施工方案
市场流行的沥青混凝土搅拌设备主要有两大类型:间歇式搅拌机、滚筒式搅拌机。滚筒式搅拌机采用连续作业,自由搅拌的生产工艺,设备紧凑,同等生产率条件下动力消耗较小。但是它对沥青混合料的油石比和骨料级配控制精度比较低,而且由于沥青接触火焰,易老化,降低使用性能。间歇式搅拌机采用分批计量,强制搅拌的生产工艺,所生产的沥青混合料油石比和骨料级配精度高,搅拌均匀,残余含水量低。不足的是设备庞大,动力消耗较高。对于高速公路来说,为了保证路面施工质量以适应大负荷、大流量的运输工况,规定选择间歇式沥青混凝土搅拌机。
间歇式搅拌机配料精度高,采用变频技术实现各物料的粗精配,粗配达到要求用量的90~95%,精配实现优于0.5%的配料精度。可靠性高,气缸等动作部件动作频次低,减速机也因采用变频器控制而避免了硬启动的冲击,故障率低,可靠性高。生产率保障度高。搅拌站选点时要考虑可征用场地的面积和进入搅拌站的运输道路的畅通性。一般可选用在工程的互通立交旁边,通常互通立交处比较便利原材料进站,尤其是成品料的运输,出站就可通过互通匝道的路基上高速公路,大大减小了交通阻塞对路面施工带来的影响。并且考虑到)沥青混凝土的合理运输距离。另外,沥青混凝土搅拌厂选择的过程中应该注意以下几点:
1)循环作业式工艺流程。这类搅拌机的工艺过程是将材料一份份拌制的。当称量好的一份矿石料由升运机送入烘干筒内,此时定量的热沥青喷洒在热砂石上自由搅拌。搅拌机在搅拌前一份料时,烘干筒可同时接受下一份料的供干。
2)连续作业式沥青混凝土搅拌机工艺过程。这类搅拌机不同于循环作业式,各种材料的定量加料、烘干加热、搅拌出料等工艺过程是连续进行的。
3)综合作业式沥青混凝土搅拌机工艺流程。这类搅拌机综合了上述两种搅拌机的工艺优点。即砂石料的供给和烘干是连续进行的,而热砂石料的称量、沥青的称量、混合料的搅拌以及成品出料则按周期进行,其工艺过程是湿的砂石料在给料器中初配后由冷料升运机连续不断地供入到烘干筒内,筛分成几种规格的热砂石料分别贮存在热料仓的各斗内。
3 沥清混凝土路面摊铺机械化施工
3.1 现行沥青混凝土摊铺工艺存在的问题
1)影响摊铺机作业的连续性,2)自卸车易与摊铺机发生碰撞。3)材料离析,4)温度离析有的摊铺现场,摊铺机不能连续摊铺,常发生停机待料情况。一旦停机,摊铺机受料斗中最后剩下的少量温度已明显降低的混合料也输送到后面分料室摊铺。5)摊铺不平整问题。
3.2 运转―摊铺工艺的确定
运转―摊铺工艺是指在运料汽车和摊铺机之间增加材料运转车。运转车的二次搅拌使得在前面环节中造成的温度和级配离析的沥青混合料得到充分的拌和。运转车与摊铺机不产生接触,避免了运料汽车对摊铺机的碰撞。运转―摊铺工艺中运转车的运用,避免了摊铺机待料时运输车与摊铺机的碰撞,能使摊铺机恒速、稳定、连续作业,提高了摊铺的平整度。运转车的二次搅拌使得在前面环节中造成的温度和材料离析的沥青混合料得到充分的拌和,大大减少了混合料的温度离析和材料离析。根据试验段现场实测数据显示,运转―摊铺新工艺提高了路面平整度,减少了温度离析和材料离析,压实度达到了99%,孔隙率、疲劳寿命和渗水性都达到了《公路沥青路面施工技术规范》 (JTGF40―2004)的要求,大大提高了沥青混凝土路面的施工质量。
4 沥青混凝土路面压实机械选择
压实机械的压实作用主要取决于他的单位线压力,而不同线压力的选定应根据路面材料的强度和施压后所应达到的承载能力而定。在沥青混凝土路面压实机械化施工过程中应该注意以下几点问题:
1)压路机碾压程序。压路机施压时应以路面中轴线为标准,从左右两边线开始逐渐向中心碾压,直到压路机主轮压到中心为止,然后在路中心线加压主轮尚未压到的地方。2)沥青混凝土路面施压决定沥青混凝土路面压实质量的主要因素有:压路机的质量和类型、行驶速度、沥青混凝土的施压温度、压路机驾驶员操作技术水平。初压用双钢轮振动压路机静压1遍,复压用双钢轮振动压路机振压3遍,振荡压路机振压2遍,双钢轮振动压路机终压收面。静压控制在3.0km/h,振压4.0km/h。振动压路机振动频率宜为35~50Hz,振幅宜为0.3~0.8mm。3)严格控制施工温度,SMA一16上面层的初压温度不低于150℃,复压温度不低于140℃,终压温度不低于130℃。4)压路机在碾压过程中不应在同一位置上改变行驶方向,以免在该断面处形成凹陷。5)碾压开始和终止位置不能处于同一断面。6)压路机在碾压滚轮上涂抹乳化胶或水,以免沥青混凝土粘结在滚轮上而影响碾压质量。7)严格控制沥青混凝上在运输和摊铺时的温度降低,在5~10℃的气温中,运距应在10km左右,气温再低时作保温措施。
5 结语
总之,在沥青混凝土路面施工中,搅拌机、摊铺机和压路机的选择应以生产效率为主要依据,以运输道路的畅通性和最经济合理的运输距离来选择沥青搅拌站的位置。提出了“运转―摊铺”的沥青混合料新摊铺工艺。在路面碾压的施工方案中,严格规定了压路机的碾压遍数、速度、温度、振动频率和振幅。
参考文献
[1] 彭军.工程项目施工机械管理的探讨[J].经营管理者,2009,(12).
[2] 王龙会,卢拥军.浅谈施工机械管理[J].山西交通科技,1997,(05).
关键词:机械手湿喷工艺
Abstract: the spray wet shotcrete robot construction technology. From the process features of manipulator injection, process principle, process flow and key operation
Keywords: manipulator wet spray process
中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:
1引言
近年来,湿喷工艺取代了原干喷工艺,成为铁路、公路及水工隧道施工的主要喷射工艺。湿喷机的选择是实施湿式喷射混凝土工艺的关键,随着机械化程度的不断提高,选择喷射速度快、机械化程度高、回弹率低的大型喷射混凝土机械手已成为铁路、公路及水工隧道施工的主流工艺,也使喷射作业进入现代工业化时代。
由中铁一局集团第五工程有限公司施工的云桂铁路石林隧道采用大型喷射混凝土机械手湿喷工艺施工技术取得了成功,具有较好的社会经济效益。
2工艺特点
⑴施工进度快,最高每小时可喷混凝土20m3;
⑵喷射混凝土附着力较好、密实度较高,强度较传统湿喷混凝土高出20%左右;
⑶机械化程度高,操作人员较少,操作人员劳动强度低;
⑷作业范围大,最大喷射高度可达26m,一次定位喷射移动距离12m;
⑸喷射回弹率低,回弹率可控制在12%以内;
3工艺原理
通过泵送作用(稠密流运输)湿混物经管道流到喷嘴处,泵送物不通过压力作用流出,仅仅由喷嘴上的高压空气使之喷射,通过调节高压空气使浪费最少并使材料达到很好的效果。同时在高压空气中加入速凝剂,既能保证混合物在喷射表面迅速凝固,也不会产生烟尘,且使用更少的空气并减少损耗。
CSS3喷射机械手湿喷混凝土基本构造,见图1。
⑵原材料的选用
①水泥:P•042.5普通硅酸盐水泥,水泥用量400kg/m3;
②粉煤灰:F类C50以下混凝土用粉煤灰;
③细骨料:机制砂、细度模数3.3,石粉含量5.3%,泥块含量0.1%;
④粗骨料:5~10mm碎石,连续级配,含泥量0.7%,泥块含量0.1%;
⑤速凝剂:KT-5型液体速凝剂,掺量为胶凝材料的4%;
⑥减水剂:KDSP-1聚羧酸高效减水剂,掺量为胶凝材料的1.0%;
⑦水 :饮用水。
⑶基准配合比计算
配制强度:fcu,o=25+1.645×5.0=33.2(MPa)
水胶比:w/c=0.40
用水量:W=208(根据前期坍落度调试后取值)
胶凝材料用量:C=208/0.40 = 520 (kg/m³)
速凝剂用量:520×5%=26 (kg/m³)
减水剂用量:520×1.0 %=5.2 (kg/m³)
砂率选用: SP=68%(根据前期混凝土和易性调试后取值)
混凝土容重:ρ取2400 (kg/m³)
细集料用量:S=(2400-208-520-26-5.2)×68%=1116(kg/m³)
粗集料用量:G=2400-208-520-26-5.2-1116=525 (kg/m³)
⑷试拌调整,确定基准配合比
经试拌,混凝土坍落度为170mm,混凝土粘聚性良好,工作性能满足施工需要。确定为基准配合比,见表2。
4.2.2机械手湿喷混凝土操作要点
机械手湿喷混凝土作业时,喷射距离、角度、喷射顺序、喷头移动等对喷射混凝土质量、回弹都有很大影响。
(1)喷射顺序。喷射应先墙后拱,从下至上、以S曲线移动进行喷射。隧道从两侧边墙底部开始喷射,喷射到拱顶中心线位置闭合,完成一环喷射混凝土的一次试喷。
(2)喷射角度。喷射时,喷头应保持与受喷面垂直。喷射交角过小将增加混凝土的回弹率,降低喷射密实度;垂直于岩面喷射时,连续的混凝土“稀薄流”对反弹物有二次嵌入作用,可以降低回弹率,增加一次喷射厚度。
(3)喷射距离。由于湿喷要求的风压较大,如果喷头距受喷面太近,高压风会将刚“附着”在受喷面上的混凝土吹掉,使混凝土的回弹量增大。CSS3喷射机械手湿喷作业时,喷头距岩面的距离宜为0.8~1.2m。
(4)喷头移动。喷射混凝土回弹在刚喷射时最大,当岩面喷厚达到2~3cm 后,回弹最小,且稳定,当喷射到附着在岩面的混凝土滑落、流淌时,一次喷厚达到最大,此时不能再继续喷射,应等喷射混凝土初凝后方能进行复喷。
喷射时首先伸展机械手大臂调整喷头在边墙底部施喷位置,使用机械手小臂自动平行功能调整小臂与地面水平,与隧道边墙平行,调整喷头距离、角度,完成上述工作后可开始喷射,喷射中尽量不要再调整喷头距离、角度及动机械手大臂,仅需使用自动伸缩功能控制喷头在小臂上自动伸缩,即从一端缓慢运行到另一端来回2~3 次可完成一遍喷射;然后伸展大臂30cm 左右(在拱部根据隧道轮廓小臂做适当翻转),大臂做垂直、水平移动,确保喷头与岩面的角度和距离,按上述顺序喷射下一部位,如此循环完成需喷混凝土的喷面。
(5)堵管处理:喷射施工中极少发生堵管,若发生时应立即关闭机械手及计量泵,关掉输送风,拍打软管,并倒掉管内存留混凝土,堵管处理完成后应先加水喷射洗管,确保管路畅通无误后才能进行再次喷射施工。
4.2.3机械手湿喷混凝土风压、风量调整
风压调整应根据工作面距离,合理选用CSS3机械手的输送管直径,确保得到合适的混凝土出口速度,实际施工中应根据混凝土和易性、风压稳定性影响进行调整,以保证喷射混凝土在喷射口形成连续喷射、无流淌、并使得喷射混凝土能以合适速度垂直射向受喷面。
4.2.4机械手湿喷混凝土喷射方量及液体速凝剂调整
在CSS3机械手运行过程中可根据风量、喷射要求等对混凝土喷射方量进行相应调整,具体喷射方量在屏幕菜单上有显示;液体速凝剂可进入配比菜单,根据每立方混凝土中水泥用量按2%设置速凝剂添加量。
5材料与设备
机械手湿喷混凝土主要机械设备配置,见表5。
7质量措施
⑴喷射前应先对岩面进行处理,软岩采用高压风吹洗、硬岩可采用水洗。
⑵喷射过程中严格按操作规程进行,调整好速凝剂参数,降低喷射回弹率。
⑶一次试喷完成后,应间隙5~10分钟才能复喷,防止混凝土自重较大未初凝而掉块。
⑷喷射混凝土应与围岩、钢架、钢筋网结合紧密,背后无空洞、无杂物;喷射混凝土表面应密实、平整,无裂缝、脱落、漏喷、漏筋、空鼓,锚杆头无外露。
⑸挑选责任心强、有一定工作经验的施工人员成立专业班组,通过对专业班组的实战培训以及厂家现场跟踪指导,快速有效的提高机械手喷射技术。
⑹材料采购前对分供方进行评定,选择合格的分供方厂家购料。所购材料必须附有说明书、合格证、技术检验证等质量证件,并满足本工程要求。
⑺进入工地的主要材料严格按规定和设计要求把关,所有厂制材料须有出厂合格证和必要的检验、试验单。对进场料、设备按技术质量标准、样品进行严格检验。
⑻严格按配合比施工,控制好水灰比,控制好各种外加剂。
8安全措施
⑴施工中严格按《CSS3喷射机使用手册》操作设备。
⑵注意按周期进行设备维护、保养。
⑶施工中注意电、风、液体速凝剂连接检查及出现问题的紧急处理。
⑷设备仅准许培训过的操作工人操作,其他参与喷射施工的工人不能动设备按钮。
⑸设备行走中应注意安全,在设计允许坡度、速度范围行走。
⑹速凝剂操作过程中应注意防止速凝剂泄漏灼伤。
⑺机械手操作员应佩戴头部防护装置,防止混凝土回弹伤人。
9环保及节能措施
⑴采用机械手湿喷混凝土,充分利用动力电压,减少了油料的消耗,同时喷射同体积方量的混凝土,其耗电量远低于普通湿喷机,达到节能和环保的要求。
⑵喷射机械手的喷射走位灵活,变换自由,能选择到最佳喷射位置,最大限度的减小混凝土回弹率8%~15%,极大降低混凝土施工成本。
⑶机械手布料区域广,输出方量大,且移动方便,喷射位高不用筑台,机械就位时间快,节约时间,同时较人工湿喷操作人员减小3~4人。
⑷机械手使用功能强大,混凝土喷射速度快,能加快施工进度,相同混凝土喷射速度提高一倍以上,对大方量混凝土更节约时间。
⑸机械手喷射时产生的粉尘少,作业环境得到极大改善,能有效的保护工作人员的健康。
参考文献
1.关宝树,隧道工程施工要点集〔M〕.北京:人民交通出版社,2003;
2.关宝树,隧道工程设计要点集〔M〕.北京:人民交通出版社,2004;
3.高速铁路隧道工程施工技术指南(铁建设〔2010〕241号);
4.高速铁路隧道工程施工质量验收标准(TB 10753-2010);
5.铁路混凝土工程施工技术指南(铁建设〔2010〕241号)
关键词 碾压式沥青混凝土心墙 施工机械选型 优化配置
中图分类号:TV544 文献标识码:A
Rolled Asphalt Concrete Core Wall Construction
Machinery Selection and Optimization
ZHU Xiange[1], HE Pengfei[2]
([1] Yangling Vocational & Technical College, Yangling, Shaanxi 712100;
[2] Sinohydro Corporation Engineering Bureau 15 Co., Ltd, Xi'an, Shaanxi 712000)
Abstract Rolled asphalt concrete core wall construction mechanization universal application, will help ensure the quality of the heart wall construction, and greatly accelerate the progress of the core wall construction. But some construction machinery used in different environments certain deficiencies exist. In this paper, according to the hydropower project in Yili Kuchta actual asphalt concrete core wall construction machinery Selection Analysis and Optimization for use in mechanical deficiencies proposed optimization improvements.
Key words rolled asphalt concrete core wall; construction machinery selection; optimization
0 前言
碾压式沥青混凝土心墙以其结构简单、工程量小、防渗性能安全可靠等优点在国内外已经得到了广泛的应用和推广。我国沥青混凝土心墙自开始建设到现在已经发展到机械化施工,机械化施工心墙有利于保证心墙施工的质量,并大大加快了心墙施工的进度。在碾压式沥青混凝土心墙施工中,根据心墙施工流水作业,针对不同的施工环境,如何有效选择以沥青混合料生产系统为龙头的心墙施工一条龙配套施工机械,是保证心墙施工质量,实现心墙高效机械化施工的关键。本文结合新疆伊犁库什塔依水电站工程实际进行沥青混凝土心墙施工机械选型分析和优化探讨,并对机械在使用中的不足之处提出改进措施。
1 工程概况
新疆库什塔依水电站工程等别为Ⅱ等大(2)型工程,大坝采用碾压式沥青混凝土心墙防渗,坝长439m,最大坝高91.1m,碾压沥青混凝土约19677.4m3。工程所处位置冬天寒冷,夏季凉爽,当地年平均气温7.3℃,极端最高气温37.5℃,极端最低气温29.0℃。
2 碾压式沥青混凝土心墙施工机械选型
2.1 沥青混合料生产系统
由于本工程工期紧,需要在冬季进行心墙施工,为了解决心墙冬季低温施工问题,并且根据心墙施工强度要求选择了YQLB1000型沥青混合料生产系统。本系统的最大优点是:采用了独特的罐中罐技术,方便了沥青的加热和保温。罐中罐技术就是在常规燃煤加热罐的基础上内置高温小罐,并在高温小罐内加置导热油排管、外置循环泵和膨胀箱构成了一个小型导热油加热炉,可给沥青泵、沥青管道加热,整体燃煤少升温快,大大降低使用成本,无需再购置专用导热油炉,减少设备成本,安装和运输非常便利快速。除此之外,本生产系统还具有计量精确、性能稳定、机动灵活、转场方便的特点。
2.2 沥青混合料运料机械
为了保证沥青混合料运输的质量和数量,运料机械必须满足以下几点要求:(1)保证沥青混合料在运输过程中不能发生离析、分层现象;(2)必须清洁、密封、光滑;(3)必须采取保温措施,沥青混凝土施工时对温度非常敏感,如果施工时温度控制不当,会影响沥青混凝土的质量;(4)保证数量,运料机械的运输强度应和沥青混合料的生产强度、摊铺机械的施工强度相匹配。
结合本工程施工特点,选择运料机械的关键是做好沥青混合料运输过程中的保温工作。目前沥青混合料冬季施工运输机械常用的有两种:(1)自卸汽车车厢底部及四周加保温层和保温盖;(2)专用的沥青保温罐车。
本工程由于沥青混合料生产系统距施工现场较近,选用了3台5t自卸汽车(车厢底部及四周添加了保温层和保温盖)进行沥青混合料运输。经过现场运输试验测试,运输时间为15min,损失温度在10~15℃之间,完全可以满足沥青混凝土冬季施工现场施工温度控制要求。而运输沥青混合料专用的沥青保温罐车,由于施工成本较高,入仓方式难度较大,适用于运输距离较远,故本工程不予采用。
2.3 沥青混合料摊铺机械
本工程沥青混合料摊铺机械选用了XT120沥青混凝土心墙联合摊铺机,此机械是由西安理工大学自主研发的大型专用沥青混凝土心墙施工机械,摊铺宽度为0.6~1.2m。本机最大的优点是:(1)可以根据工程需要调整心墙施工的宽度,适用范围广;(2)可以同时完成变宽度心墙及两侧过渡料的摊铺和初压工作;(3)可以自动控制过渡料铺料层的平整度;(4)可以变频调整行走速度;(5)可以自动控制心墙中心轴线。
2.4 沥青混合料碾压机械
根据《水工碾压式沥青混凝土施工规范》,要求施工后沥青混凝土的孔隙率小于3%,要达到这样的密实度要求,并且充分发挥沥青混凝土的抗渗性能,必须对入仓的沥青混合料进行碾压。
要确保沥青混凝土的碾压质量,合理选择碾压机械非常重要,根据心墙的构造和心墙材料的工程特性,进行碾压机械的类型和规格的选定。沥青混凝土是颗粒状混合材料,根据颗粒状材料在振动状态下颗粒间的摩擦力可瞬间降低的工程特性选用振动碾,碾压机械规格的大小要适中,太大了,容易出现过分碾压,被碾压的沥青混合料反倒会离析、分层;太小了,铺料层的下部不易被压实,且碾压遍数太多了,也不经济、快速。
本工程选用了两台BWI20AD―3型(2.7t)双轮振动碾,用于碾压心墙两侧过渡料; 1台BW80AD双轮振动碾,用于碾压心墙沥青混合料。
3 心墙施工机械在本工程使用中存在的问题及优化措施
3.1 沥青混合料生产系统
YQLB1000型沥青混合料生产系统在本工程低温施工环境中使用时呈现出适应性不足,主要表现在:(1)计量精度随施工温度变化,当施工温度在在2 ℃ 以上时,计量精度可以满足设计使用要求,当施工温度低于2℃ 时,若没有采取相应的保温措施的情况下是不能满足设计使用要求的;(2)细骨料含水量过大,使得沥青混合料生产系统烘干设备加热时出现沾桶现象,最终导致烘干设备出口堵塞,整个生产系统无法正常运行。
针对本生产系统施工中的不足之处,分别采取以下优化措施:(1)对本系统采取加温和保温措施,在各种管路、阀件、集尘装置等易结冰部件采用两层矿棉中间加电热丝,电热丝用于系统运行前进行通电加热升温,矿棉用于保温。此方法经过在本工程中运用,效果良好;(2)不得使用含水量过大的细骨料,在心墙施工中做好沥青骨料防雨措施。
3.2 心墙联合摊铺机
XT120沥青混凝土心墙联合摊铺机在本工程施工中存在的不足之处表现在:(1)沥青心墙中线偏差大,难以满足施工规范要求;(2)过渡料摊铺时难以控制平整度和厚度。
经过对上述问题的研究分析,认为原因如下:(1)本机械前轮较小,而压实后过渡料面层整体胶结性较差,机械调整方向时前轮将过渡料面层挤压松散,因此难以调整摊铺机方向,沥青心墙中线偏差大;(2)摊铺机与过渡料料斗连接成一体式硬连接,当下层料不平时,摊铺机驱动履带架空无法前行,这时提升过渡料料斗,致使过渡料摊铺后出现凹凸起伏,平整度较差。
为了满足本工程施工质量要求,针对以上问题进行如下优化改造:(1)增大前轮与地面的接触面积;(2)过渡料料斗由一体式改造为拖挂式,并通过液压泵控制过渡料后侧的活动挡板,来调节过渡料的摊铺平整度。
经过采取以上改造措施后,XT120沥青混凝土心墙联合摊铺机在本工程心墙施工中运行良好,很好地保证了碾压式沥青混凝土心墙的施工质量和进度。
4结论
由于本工程特殊的气温环境,沥青混凝土心墙施工中部分施工机械出现了不适应性,经过对机械的研究分析并进行优化改造,最终心墙的施工质量和施工进度均得到了较好的保证,取得了良好的经济效益和社会效益,希望对后续相似工程建设提供参考和借鉴。
基金项目:杨凌职业技术学院科学研究基金项目“碾压土石坝沥青混凝土心墙压实控制与影响因素研究”( A2012007)
参考文献
[1] 李际贵.沥青混凝土路面施工机械优化配置[J].山西建筑,2007 (14):345-346.