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路基施工机械

时间:2022-11-07 百科知识 版权反馈
【摘要】:在一侧取土时,每段一台推土机,作业线路可采用“穿梭”法进行,如图2-5所示。当采用综合机械化施工时,路堤填筑高度超过1m后,多用铲运机完成。图2-5 推土机由一侧取土坑取土填筑路堤 1—路堤;2—标定桩;3—间距为10m的高标杆;4、5—推土机穿梭作业路线这种作业方法,多用于移挖作填工程,其开挖深度与填筑高度可按设计标高规定,不受其他限制,只要挖方的土壤性质适用于填筑路堤即可。

2.1 路基施工机械

2.1.1 推土机施工

推土机是路基土方工程中最常用的一类铲土运输机械,它的特点是,所需作业面小、机动灵活、转移方便、短距离运土效率高、干湿地都可以独立工作,同时也可以配合其他机械施工,因此在土方工程机械化施工中得到广泛的应用,如图2-1所示。

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图2-1 推土机

1.推土机使用范围

推土机在道路工程施工中,主要用于填筑路基、开挖路堑、平整场地、管道和沟渠的回填以及其他辅助作业。其运距一般不超过100m,而在30~50m以内效果较好,经济效果也较好,运距过大或过小均会降低生产率。当运土距离超过75m时,其生产效率显著降低。此外作业土壤为I~II级,III级以上土壤应予以翻松。如土壤中有少量的孤石,应首先破碎再进行作业,孤石过多时不宜使用推土机,否则将会使机械产生剧烈振动和磨损,大大缩短机械的使用寿命。另外推土机在施工准备工作中可以伐树木,清除乱石和挖掘树根。在辅助作业中可顶推铲运机作助铲用。

2.推土机基本作业

推土机的基本作业是:铲土、运送、卸土和空回四个工作过程。提高推土机作业效率的原则是:铲土时,应以最短时间、最短距离铲满土;运送时,应尽量减少土壤漏损,使较多的土运送到卸土点,卸土时,应根据施工条件采取不同的卸土方法,以达到施工技术要求和施工安全;空回时,应以较快的速度驶回铲土处,如图2-2所示。

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图2-2 推土机基本作业

作为直铲式推土机,其基本作业方法有以下几种:

(1)波浪式铲土法

推土机开始铲土时,应将铲刀最大可能地切入土中,当发动机稍有超负荷现象时,应将铲刀缓缓提起,直到发动机恢复正常运转,再将铲刀降下切土,起刀时不应离开地面,这样多次起伏,直至铲刀前堆满土壤为止。这种铲土方法的优点是,可使发动机的功率得到最大限度发挥,以及缩短铲土时间和距离。缺点是空回时,由于铲土道不平使推土机产生颠簸。

(2)多刀推土法

多刀推土法在较宽的取土场内,推土机按分段将所切土壤推运至各切土终点处,等作业线上积聚起若干个土堆后,由远而近以土拥土的方法叠送至填方处。多刀推土法填筑路堤的施工中,多刀推土法和下坡推土法结合使用,能显著地提高推土机生产率。

(3)槽式推土法

在运送土壤时,为了尽可能地减少运土损失,可在一固定作业线上多次推运土壤,使之形成一条土槽,或者利用铲刀两端外漏的土壤所形成的土埂进行运土,一般以槽深不大于铲刀的高度为宜,如图2-3所示。

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图2-3 槽式推土法

(4)并列推土法

即两台以上同类型的推土机同步推土前进,如图2-4所示。这样可以减少运土损失。但两铲刀间隔不宜太小或过大,一般15~20cm。采用这种方法施工时,要求驾驶员操作技术熟练,作业时要注意两者的行进速度和方向,避免碰车。

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图2-4 并列推土法

(5)下坡推土法

即利用下坡时推土机产生的重力分力,加速铲土过程和增大送土量以提高效率。但下坡角不宜过陡,一般不超过20°,否则空车后退爬坡困难,反而使效率降低。

回转式推土机基本作业与直铲推土机相同。只是它更适合于傍山挖土填筑路堤,以及在狭窄处回填沟槽和平整场地等作业。

湿地式推土机与一般推土机不同的是采用了三角形加宽履带板,使其接地比压由1.3×109N/m2降低至0.3×109N/m2。这种履带板有以下特点:

①随着土壤硬度的变化,接地面积将发生变化。三角履带板在硬土壤上压入深度浅,接地面积小,接地比压高。反之,接地比压低。

②三角履带在软土上压入的深度深,接地面积大,接地比压小。因此在松软的地面上作业效果较好。同时土壤剪力的增加有助于发挥机械的牵引力。

③由于三角履带板的顶角大于90°,所以不易黏结土壤,且易剥落,使履带本身起到自洁作用。

湿地推土机,不但可以用于沼泽地区施工,而且也可以用于一般性质土壤的施工。

3.推土机施工作业

填筑路堤:

推土机填筑路堤的作业方式,一般均为直接填筑,施工方法主要有两种:即横向填筑与纵向填筑。在平原地区多采用横向填筑,而在丘陵和山区多采用纵向填筑。

①横向填筑路堤

这种作业方式是推土机在路堤的两侧或一侧取土,向路堤依次移送土壤。单台或多台推土机施工时,最好采用分段进行,这样可以增大工作面,分段距离一般以20~40m为宜,每段也可以按班组的能力划分。

在一侧取土时,每段一台推土机,作业线路可采用“穿梭”法进行,如图2-5所示。在施工中,推土机推满土后,可直送到路堤坡脚,卸土后按原推土路线退回到挖土始点。这样在同一线路中按槽式运土法送二三刀就可挖到0.7~0.8m深。此后推土机作小转弯倒退,以便向一侧移位,仍按此法推侧邻的土壤。以此类推地向一侧转移,直至一段路堤完工。然后推土机反向侧移,推平取土坑所遗留的各条土埂。

当推土机由两侧取土坑推土时,每段最好用两台并以同样的作业法,面对路堤中心线推土,但双方一定要推过中心线一些,并注意路堤中心线的压实。图2-6所示为推土机从两侧取土时的作业线路图,当路堤填高时,应分层有序的进行,一般每层厚度约20~30m,并分层压实。

当推土机单机推土填筑路堤高度超过1m时,应设置推土机进出通道,如图2-6所示。通道的坡度应不大于1∶2.5,宽度应与工作面宽度相同,长度约5~6m。当采用综合机械化施工时,路堤填筑高度超过1m后,多用铲运机完成。

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图2-5 推土机由一侧取土坑取土填筑路堤
1—路堤;2—标定桩;3—间距为10m的高标杆;4、5—推土机穿梭作业路线

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图2-6 推土机从两侧取土坑取土填筑路堤作业线路图
B—路基宽;H—路基高

②纵向填筑路堤

这种作业方法,多用于移挖作填工程,其开挖深度与填筑高度可按设计标高规定,不受其他限制,只要挖方的土壤性质适用于填筑路堤即可。这种施工方法最经济,但应注意开挖部分的坡度不能大于12∶,开挖中应随时注意复核路基标高和宽度,避免出现超挖和欠挖。在填土过程中,应根据施工地段的施工条件,分层填筑、分层压实,如图2-7所示。

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图2-7 推土机纵向移挖作填筑路堤作业法

③综合作业法填筑路堤

这种作业法,实际上是横向、纵向联合作业。将路堤沿线每60~80m分为若干段,在每段的中部设一横向送土道,采用横向填筑法,将土壤由通道送到路堤上,再由推土机纵向推送散土,分层填筑,分层压实。

4.开挖路堑

用推土机开挖路堑时,同样有两种施工情况,一种是在平地上挖浅路堑,另一种是在山坡上开挖路堑或移挖作填开挖路堑。

(1)平地上两侧弃土,横向开挖路堑

用推土机横向开挖路堑,其深度在2m以内为宜。开始推土机以路堑中线为界,向两侧横向按“穿梭”作业法进行,将路堑中挖出的土送至两侧弃土堆,最后,再做专门的清理与平整。如开挖深度超过2m,则需与其他机械配合施工。此外,对上述施工作业,推土机也可用环形作业法施工,如图2-8所示。施工时推土机可按椭圆形或螺旋形路线运行,这种运行路线可以对弃土堆进行分层平整和压实。

不论采用何种开挖路堑和施工作业方法,都应注意排水问题,绝对不允许使路堑的中部下凹,以免积水。在整个路堑的开挖段上,应做出排水方向的坡度以利排水。在接近挖至规定断面时,应随时复核路基的标高和宽度,以免出现超挖或欠挖。通常在挖出路堑的粗略外形后,多采用平地机来整修边坡和边沟。

(2)纵向开挖山坡路堑

它又有开挖傍山半路堑和深路堑的区别。

①开挖傍山半路堑

一般多用斜铲推土机进行,开挖时先由路堑边坡上部开始,沿路中线行驶,渐次由上而下,分段分层将土送至坡下填筑路堤处。由于推土机沿山边施工,要特别注意安全。推土机应在坚实稳定的土壤上行驶,填土时应保持道路内侧低于外侧,行驶纵坡坡度不要超过推土机的最大爬坡角。推土机的平面角应根据土壤的性质来调整,在Ⅰ、Ⅱ级土壤上施工时,可调至60°,Ⅲ、Ⅳ级土壤上可调至45°,推土时用铲刀的右角切入土壤,使被切下的土壤沿刀身向外送出。推土机开挖山边半路堑时,如果山坡不大(25°以下)也可用直铲推土机,但在下坡送土时,最好铲土数次后,再将土壤堆成堆,最后再将土壤一起推送到边坡前沿,这样不但可以提高生产率,而且也较安全,如图2-9所示。

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图2-8 推土机在平地横向开挖路堑施工作业图
1、2—两台推土机采用穿梭作业法;3—弃土堆;4—环形作业法

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图2-9 推土机开挖傍山半路堑

②开挖深路堑

开挖深路堑运土填筑路堤施工时,应首先做好准备工作。要在开挖路堑的原地面线顶端各点和填挖相间的零点,都立起小标杆,同时挖平小丘,使推土机可以进入施工现场,如果推土机能够沿斜坡行驶至最高点时,则可以由路堑的顶点开始,逐层开挖推送至路堤处。开挖时可用1~2台推土机沿路中心线的平行线进行纵向堆填,如图2-10(a)所示。等路堑挖至其深度的一半时,再用1~2台推土机,横向分层推削路堑斜坡,如图2-10(b)所示。由斜坡上往下推的土壤仍由下面的推土机送到填土区,这样挖到路堑与路堤全部完成为止。

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图2-10 推土机深挖路堑作业

这种深路堑的开挖顺序,如图2-11所示。而且每层可按槽式推土法开挖,并尽量利用地形做到下坡推土。

5.推土机其他辅助作业

推土机不但可以从事大土方量的工程施工,而且也可以从事其他辅助工作,如平整场地和回填土作业。在平整场地时,应选用斜铲推土机,在Ⅰ、Ⅱ级土壤上平面角可调至60°前进。开始平整时,推土机应从已经平整过的,相当于设计标高的平坦部位开始。绝对不能在不平的位置处开始平整,否则当推到较远距离时,很容易形成一个斜面。若平整场地较大,最好分若干小区,再在各小区中选定标高,放平推土机再进行平整。如果场地是松散土壤,不平度也较小,也可用直铲推土机,将铲刀松放在地面上,以倒驶的方法拖平。总之在场地平整中,不论是前进还是倒驶拖平,均应随时注意分块比平,以便随时纠正。推土机进行涵洞回填时,也应选用斜铲推土机。回填时从涵洞的两侧交替推土,并尽可能地分层进行,以免压裂涵管。

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图2-11 推土机开挖深路堑通行顺序横断面图

如用直铲推土机回填时,推土机驶离卸土位置时不要提升铲刀,应顺势后拖,顺便摊平土堆。当涵洞上面填土高过1m后,方可在涵洞上行驶。

6.推土机提高生产率途径

推土机要提高生产率,首先应缩短推土机作业的循环时间、提高时间利用系数、降低土壤在运送中的漏损等。为了缩短一个循环作业的时间,推土机在铲土时,应充分利用发动机的功率,以缩短铲土距离。合理选择运距,使送土和回程距离最短,并尽量创造下坡铲土的条件。此外应提前为下一工序做好准备,尽量做到有机配合。当推土机将土推到卸土位置时,应边提刀边换挡后退,在后退时就应选好下次落刀的位置。为了提高时间利用系数,应消除不必要的非生产时间。如做好开工前的准备工作,避免因准备工作不善而停机。正确地组织施工,合理地选择机型,可以避免推土机因使用不当而不能充分发挥机械效能。此外在施工中应针对各种施工条件,采用正确合理的操作方法,如遇坚硬土壤应先翻送再推运,这样可以提高时间利用率。

为了减少土壤的漏损,运土时应采用土槽、土埂和双台并列推土等作业方法。这样不但可以提高运土效率,又可以增大铲刀前的土堆体积,使生产效率提高。

总之,影响推土机生产率的因素是多方面的,只要在生产实际中,根据施工条件,因地制宜,注意提高机械人员的技术素质及施工管理人员的管理水平,提高生产率是完全可以做到的。

2.1.2 铲运机施工

1.铲运机基本作业

铲运机是一种使用范围很广的土方施工机械,主要用于较大运距的土方工程,如填筑路堤、开挖路堑和大面积平整场地等,如图2-12所示。由于它本身能完成铲装、运输和卸铺作业,并兼有一定的压实和平整能力,所以在公路、铁路、水利等工程中,铲运机是一种主要的土方施工机械。

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图2-12 铲运机

虽然铲运机可用于较大运距的土方工程施工,但运距的大小仍然是组织铲运机合理施工的主要因素。运距过短不能发挥机械效能(特别是大型铲运机),同时,运距过长亦会降低生产率。因此在进行铲运机施工组织和选型时,应考虑以下因素:

(1)铲运机经济运距

铲运机的经济运距视其类型不同而各异。一般与斗容量的大小成正比。一般情况下,小斗容量的(6m3 以下)铲运机最短的运距以不小于100m为宜,最长不应超过350m,最佳经济运距为200~300m。大斗容量(10~30m3)自行式铲运机,最小运距不小于800m,最长运距可达1500m以上。

(2)铲运机对土壤适应性

铲运机应在Ⅰ、Ⅱ级土壤中施工,如遇Ⅲ、Ⅳ级土壤应进行预松。在土壤湿度方面,最适宜在湿度较小、含水量在25% 以下的松砂土和黏土中施工,不宜在干燥的粉砂土和潮湿的黏性土中作业,更不宜在地下水位高的潮湿地区和沼泽地带以及岩石类地区作业。

(3)铲运机对地形的适应性

铲运机在施工中,应尽可能地利用地形下坡铲装和运输,以提高生产率。但是它又与推土机不同,推土机下坡推土只要在允许范围内,坡度越大,效率越高。但铲运机不同,一般铲装时的下坡角不应大于7°~8°,在这样的坡度上铲装效率最高。如坡度过大,铲下的土壤不易进入斗内,效率反而降低。

(4)铲运机基本作业

铲运机是一种循环作业的土方工程机械。其基本作业过程为铲装、运输、卸土和空回四个过程。由于铲运机的运输距离长、功率消耗大,所以欲提高铲运机的作业效率,同样应尽可能做到在最短的距离和时间内装满铲斗,而运输中在注意安全的前提下应尽量提高运输速度,提高卸土的质量和速度以缩短整个循环时间。

正确掌握铲斗斗门开启的大小,对铲装作业影响很大,因为铲运机装土时,土层是被挤入斗内的,在开始铲土时,土层是沿着斗底向后移动,直至斗壁为止,此时斗门开启60~70 cm为宜。当继续铲土时,各土层堆置在前一层的上面,随着土层的堆高,土层就曲向前方,朝斗门的方向挤去,此时应将斗门开小些,以便土壤向斗门弯曲挤入,一般斗门开度25~40cm。如要将土层继续挤入,使铲斗装得更满,则必须具有相当大的压力才能装入,为此应将斗门重新开大一些,一般为35~55cm,等到被铲下的土层不能被挤入时,即可关闭斗门,升起铲斗进行运输。

2.铲运机铲土方法

根据施工现场的地形和土壤条件,铲运机有以下几种铲土方法:

(1)一般铲土法

铲运机在I、II级土壤中施工,铲土开始时,应使铲刀以最大深度切入土中(不超过30cm),随着铲运机行驶阻力不断增加,逐渐减小铲土深度,直至铲斗装满为止。

(2)波浪式铲土法

这种铲土方法适用于较硬的土壤。当铲运机开始铲土时,使铲刀以最大深度切入土中,随着铲运机负荷逐渐增加,发动机转速降低,相应地减小切土深度,这样反复若干次,直至铲斗装满为止。这种铲土方法的优点是可以充分利用发动机功率,并能改善装土条件,从而可以提高工作效率。

(3)跨铲铲土法

这种方法适用于较坚硬的土壤,作业时,先在取土场第一排铲土道上取土,两相邻铲土道之间留出铲斗宽一半的土不铲。然后再在第二排铲土道取土,其起点应在第一排铲土道长度的一半处开始。第三、第四排铲土道依次后移,使各铲土道前、后、左、右重合起来。采用这种方法,由于铲土的后半段减小了切土宽度,铲土阻力也相应地减小,所以能使铲运机有足够的牵引力将铲斗装满,同时又可以缩短铲土道长度和铲土时间,使铲运机工效提高。如果取土场狭窄,不能按上述施工程序布置时,也可采用单排跨铲,每条铲土道间留出适当宽度的土埂,使铲运机在铲除这些土埂时可减少切土阻力。

(4)下坡铲土法

这种方法主要是利用铲运机的重力分力所产生的下坡推力使牵引力增加,从而提高铲土效率,铲土下坡角一般宜为7°~8°,最大不超过15°。如在平地取土坑铲土,应先在一端铲低,然后保持一定的坡度向后延伸铲土道,人为地创造下坡铲土的有利地形。当进行下坡铲土时,应特别注意安全。一般下坡时铲运机应低速行驶,当铲运机进入坡道地段时应立即放下铲斗,以便铲斗与地面之间的阻力降低铲运机的行驶速度。在铲斗铲满,但后轮未进入缓坡地段前,不应提升铲斗和关闭斗门,以便利用斗前土壤的阻力而起制动作用。

(5)顶推法铲土

铲运机在坚硬的土壤、冻深在20cm以内的土壤或松散的干砂中进行铲装作业时,由于铲运机的附着力不足,牵引力不能充分发挥,这时可用推土机在铲运机行程中进行顶推助铲。这样可以增大牵引力,克服铲土阻力,组织得当,可提高效率30% 左右。用这种方法施工,必须具有一定的工程量和工作面,方可避免助铲推土机窝工。一般取土场的宽度不小于20m,长度不短于80m,铲运机半周运距不短于250m。推土机进行助铲的次序,随施工现场的具体情况而定。

在推土机顶推助铲时应注意:如铲土道按单排跨铲布置,当推土机尚未进入助铲位置或暂时配合失调时,铲运机可独立进行跨铲作业;铲运机后部的顶推缓冲装置必须齐备;推土机铲刀的顶推部位应作适当的加固,或者采用专业顶推刀架;铲运机进入取土场时,应尽量按规定顺序,依次进入铲土道,以免相互干扰和等待。

3.铲运机施工运行路线

铲运机施工运行路线的选择要综合考虑施工效率、地形条件、机械磨损等因素,以达到运距短、坡道平缓和修筑工作量小等要求。

在填筑路堤和开挖路堑工程中,常用的运行路线有“椭圆”形、“8”字形、“之”字形、“穿梭”形和“螺旋”形等,如图2-13所示。

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图2-13 铲运机施工运行路线

其中前面两种应用较多。

(1)椭圆形运行路线

这种路线适合于路外100~500m处开挖路堑,运土至弃土堆,由取土坑取土填筑路堤的作业。它的最大优点是:在不同的地形条件下布置灵活,顺逆运行方向可以随时改变,同时运行中干扰也较小。缺点是:重载上坡的转角大,转弯半径较大。

(2)“8”字形运行路线

所谓“8”字形实际上是两个椭圆形的连接,不同的是减少了两个180°的急转弯。它的优点是:在一次循环运行中可以完成两次铲土和两次卸土,同时重载和空载行驶的距离都比较短,效率高,在同一个运行路线中可以容纳多台铲运机同时施工。缺点是:要求有较大的施工场地,而且取土场在路线的两侧时,条件限制多,因此在小型工地较少采用。

(3)“之”字形运行路线

实际上是若干“8”字形首尾相接的路线。这种路线优点是:适应于较长的地段施工,并宜于机群作业,即各机列队(每机间隔20m)依次行进填挖到尽头,作180°转弯后反向运行,只是所填挖的地段应与上次错开。这种运行路线有以下缺点:一次循环时间太长,施工面太长,在多雨季节很难施工。

(4)穿梭形与螺旋形运行路线

穿梭形运行路线,与上述几种运行路线相比,这种运行路线优点是:使铲运机空载行驶距离短,全程也较短,在一个循环中可以两次铲运作业,因此施工组织简单。缺点是:对一侧取土坑有局限性,运行路线中完成一个循环有四次转弯,增长了运行时间,另外铲运机单侧磨损较重。螺旋形运行路线实际上是穿梭形的一种变形,铲运机纵向铲土后,转向路堤上横向卸土,随后驶到路堤的另一侧取土坑再行铲装。

4.铲运机填筑路堤

利用铲运机进行路堤施工时,其取土距离应在路堤100m以外,而填筑高度在2m以上较为合理。2m以下的路堤最好采用推土机、铲运机联合作业,使两者各自发挥自己的优势。

利用铲运机填筑路堤时,按卸土方向不同,分为纵向填筑和横向填筑两种。

(1)纵向填筑和程序

首先检查桩号,边坡处应用明显的标杆标出其准确的位置,再根据施工规定进行基底处理,然后按照选定的运行路线进行施工。填筑高度在2m以下时应采用椭圆运行路线,如运行地段较长也可采用“之”字形。填筑高度在2m以上时,应采用“8”字形,这样可以使进出口的坡道平缓些。填筑路堤时应从两侧分层向中间填筑,使填筑层始终保持两侧高于中间,这样可以防止铲运机向外翻车,如图2-14所示。

铲运机填筑路堤时,其自重通过轮胎对土壤有良好的压实作用,因此在卸土时应将土壤均匀分布于路堤上,同时铲运机在运土和回驶过程中,车轮应使路堤上铺卸的土都能压到,以保证路基的压实质量。当路堤两侧填筑到标高时,再把中部填平,并使其具有一定的拱度,此时即完成路堤的粗坯工程。

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图2-14 纵向填筑路堤由两侧向中间填筑

当路堤填筑高度在1m以上时,应修筑上堤运行通道。高度大于2m时,则每隔50~60m修筑上下通道或缺口,通道的最小宽度为4m,转弯半径不小于6m,上坡通道的坡度一般15%~20%,下坡道的极限坡度为50%。当路堤填筑竣工后,所设的进出口通道和缺口都应封填。

(2)横向填筑路堤

其填筑方法与纵向相同,只是运行路线应根据施工现场的条件采用横向卸土的螺旋运行路线进行施工。

5.铲运机开挖路堑

铲运机开挖路堑有两种作业方式,一种是横向弃土开挖,另一种是纵向移挖作填。路堑应分层开挖,并从两侧开挖,每层厚15~20 cm,这样做既能控制边坡,又使取土场保持平整,同时还应沿路堑两侧纵向做出排水坡度。

路堑在下列情况中,应采用横向开挖:堑顶地面有显著横坡,而上游一侧须设置弃土堆,阻挡地面水流入路堑;路堑中纵向运土距离太长,严重影响工效;不需要利用土方或利用不完时;长路堑由于施工条件的限制,机械只承担一段,而两端又无法纵向出土时。横向开挖路堑的施工方法与横向取土填筑路堤相似。

铲运机纵向移挖作填,当路堑须向堑口外相接的路堤处作填方时,铲运机应当利用地面纵坡,自路堑端部开始下坡铲土,并逐渐向堑内延伸挖土长度,而填筑路堤也应延伸。

一般铲运机可在路堑内作180°转向,从路堑的两端分别开挖。当延伸到路堑的中部,而长度在300m以内时,可改用直线迂回运行的方法,作纵向贯通运行,往返交替向两端挖。如果地面的纵坡过陡,铲运机不能运行时,应先用推土机在路堑的端部推出15°左右的缓坡。此外在挖土区内每隔20~30m宽度为铲运机开通一条回驶上坡道,并延伸至填土区内。这样铲运机可用较大功率下坡铲土,在空驶上坡道两侧卸土填方逐步扩大通道宽度,直到工作面的全宽普遍具备正常运行条件。

铲运机在开挖路堑时,应先从两边开始,这样不致造成超挖或欠挖,否则将大大增加边坡修整工作量。特别是在边坡大于13∶,而又不能用机械修整时尤应注意,如图2-15所示。

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图2-15 铲运机开挖路堑的顺序

6.铲运机提高效率的途径

提高铲运机生产率通常采用下列措施:

对于Ⅲ级以上的土壤或冻土,应先用松土器预松,每次的松土深度不宜超过20~40 cm,否则会影响铲运机的牵引力。此外,应清除铲土地段的树根、树桩、灌木林和孤石等,以免影响铲运机铲装的运行时间。为了缩短铲运机的运行时间,在确定运行路线时,应尽可能地缩短运距,减少转弯次数,并尽量采用空车转弯和上坡;尽可能地采用高速挡,以保证铲运机特别是自行式铲运机高速行驶;应经常保持运土道路处于良好状态。此外,应尽量做到下坡铲土以增大铲土深度、缩短铲土时间和提高充满系数。

2.1.3 平地机施工

1.平地机的使用范围和基本作业

平地机是一种能够从事多种作业的土方工程机械,其主要用途有:从线路两侧取土、填筑不高于1m的路堤;修整路堤的横断面;修刷边坡;开挖路槽和边沟;以及大面积的场地平整等。此外,还可以在路基上拌和、摊铺路面材料;对碎石路面和土路面进行养护;清除路肩上的杂草以及冬季道路除雪等,如图2-16所示。

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图2-16 平地机

平地机是一种铲土、运土、卸土能同时进行的连续作业机械。主要工作装置是一把刮刀,它可以调整四种作业动作,即刮刀平面回转,刮刀左右端升降、刮刀左右引伸和刮刀机外倾斜,来完成刮刀刀角铲土侧移、刮刀刮土侧移、刮刀刮土直移和机外刮土等作业。

(1)刮刀刀角铲土侧移

这种作业方法适用于开挖边沟,并利用开挖出的土修整路基断面或填筑低路堤。

作业时,应先根据土壤的性质调整好刮刀的铲土角和平面角。平地机以低速挡前进,将刮刀的前端下降,后端升起,形成较大的倾斜角切土。被铲起的土壤沿刀身外移,铺于左右轮之间。在运行过程中,根据刮刀阻力大小,可适当调整切土深度,每次调整量不宜太大,以免开挖后的边沟产生波浪形纵断面,给下一行程作业造成困难,如图2-17所示。

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图2-17 平地机刀角铲土侧移

为了便于掌握平地机的方向,刮刀的前置端应正对前轮之后,遇到特殊情况,也可将刮刀前端置于机身外。但必须注意,此时刮出的土壤也应卸于前轮内侧,避免后轮压上,影响平地机的牵引力。

(2)平地机刮刀刮土侧移

这种操作方法适用于侧向移土修筑路堤、平整场地、回填沟渠、在路基上拌和铺开路面材料等作业。

作业前应根据施工对象要求和土壤条件,调整好刮刀的平面角和铲土角。作业时,平地机以二挡速度前进,将刮刀的两端同时放下,使其切入土中或其他材料中。被刮起的物料即沿刀身平面侧移,卸在一端形成土埂。根据刮刀侧向引伸的位置,土埂可以位于机械的外侧,如图2-18(a)所示,或机械的两轮之间均可,如图2-18(b)所示,如修筑低路堤,可卸土于机械的内、外侧,但用于回填时则必须卸于机械的外侧。对于平地机的平面角、侧向引伸的大小以及倾斜角的大小,都应根据铲土阻力的大小和施工要求随时调整。但是不论将土壤卸到内侧或外侧,都不允许卸下的土壤位于平地机后轮行驶的轮迹上。否则,不但影响平地机的牵引力,还会因后轮的抬升而形成作业面高低不平。为了达到上述要求,有时根据施工对象不同可将刮刀做切向引伸后,再将牵引架作侧向摆出。对于全轮可以转向的平地机,也可将前后轮同时向一侧偏转,使平地机在机身斜置的情况下运行作业。使用全轮转向的平地机在弯道上作业是十分方便的,因为前后轮可根据弯道的情况配合转向,从而提高作业效率,如图2-19所示。

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图2-18 平地机刮刀刮土侧移作业

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图2-19 全轮转向弯道工作情况

刮刀可以全回转的平地机,为了提高作业效率,可将刮刀前的齿耙卸下,由于刮刀可回转180°,因此平地机后退时,刮刀仍旧可以作业。这种方法,特别适用于狭长工地,采用“穿梭”式往复作业,如图2-20所示。

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图2-20 刮刀全回转倒退作业

平地机刮刀刮土侧移,特别适用于大面积场地的平整作业,只要将刮刀位于不同的平面角,平地机往返几次作业,就可以把土壤刮得相当平整。

(3)平地机刮土直移

这种作业适用于修整不平度较小的场地,在路基施工中可用于路拱的修整和材料的整平。作业前首先调整刮刀的铲土角,为了增大刀身的高度,一般铲土角为60°~70°。再将刮刀平置(平面角为90°),平地机用一、二挡前进后,将刮刀两端等量下降,使之少量切入土中;被刮起的土堆积在刀身前,并且大部分随刀向前推送,少量的土从刮刀的两端溢出。溢出的土可在最后阶段,将刮刀切入标准高度后,以快速前进的方法将其全部铺散,如图2-21所示。

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图2-21 平地机刮土直移作业

(4)平地机机外刮土

这种作业主要用于修刷路堤、路堑边坡、边沟边坡等。作业时,首先将刮刀倾斜于机外,再将刮刀的上端向前倾,平地机以一挡前进;放下刮刀切入土中,被刮下的土壤即沿刀身卸于两轮之间,然后再用刮刀将土运走。当刷边沟的边坡时,如图2-22(a)所示,刮刀的平面角应小些。刷路堑边坡时,如图2-22(b)所示,平面角应大些。

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图2-22 平地机机外刮土作业

从上述各种作业中可以看出,平地机刮刀的各种角度调整是比较频繁而费时的,特别是刮刀上下升降控制切土深度。而带有自动找平装置的平地机,可以按照施工对象的要求,沿着一条基准线自动调整刮刀高度。这样不但提高了生产率,而且保证了工程质量。

2.平地机施工作业

(1)修整路形

这种作业就是按照路堤、路堑的横断面图要求,将边沟开挖出的土送到路基中部,修成路拱。其施工顺序是,由路基的一侧开始前进,达到路段的终点后调头从另一侧驶回。开始平地机以较小的平面角采用刮刀刀角铲土侧移,将土壤从边沟处挖出,再以较大的平面角将

土壤送到路基中间,最后用平刀将土堆刮平,使之达到设计标高。铲土与送土的次数,应视路基宽度、边沟的大小、土壤的性质以及平地机的技术性能而定。通常,应先根据路基施工图纸的要求,设计好必要的工序及边坡土方铲出量,从一侧边沟挖出的土量应足够填铺同一侧路拱横坡所需的填土量,最后只需平整2~3次,即可达到设计要求,如图2-23所示。

由于从边沟挖出的土是松的,当平地机驶过后,必然会出现轮胎印迹,这样在平地机第二层刮送土壤时,就很难掌握正确的标准,而且又不易把印迹刮平。为了使土壤铺筑达到要求,在刮第二层土壤时,最好用平地机在松土上反复行走,压实一遍。对于全轮转向的平地机,在刮送第一层土壤时,就将前后轮都转向,让机身侧置,这样前后轮刚好错开位置,此时平地机经过一次刮送,就可将前一行程的松土全部碾压一遍,则有利于第二层的刮平,并容易掌握路拱横坡的标准。这也是全轮转向平地机的优点。

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图2-23 平地机修整路形时的施工顺序

(2)修刷边坡

在修刷路拱的同时,还要修刷边坡,如图2-24所示。这种作业多用机外刮土法进行。当路堤边坡坡度为11.5∶~10.5∶,高度在1.8m以下时,用一台平地机单独作业;当路堤的高度在4m左右时,则用两台平地机上下联合作业。此时,堤上的平地机应先行约10m,堤下的平地机再开始工作。这样堤上平地机刮下的土壤不会影响堤下平地机的作业,同时也便于堤下平地机按照堤上平地机刮出的坡度进行修刮,从而使两作业面很好吻合。

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图2-24 平地机修刷边坡施工

(3)开挖路槽

当修筑路面时,应首先在路基上开挖路槽,根据不同的设计方案,路槽的开挖有三种方式:第一种是把路基中间的土铲除,形成路槽,将挖出的土弃掉;第二种是在路基的两侧用土堆起两条路肩,形成路槽,使用这种方法,可以利用整形时的余土或预备土来堆填;第三种方式是将路槽开挖到设计深度的一半,把挖出的土修成路肩,这样挖填的土方量相等(设计时计算好),因此比前两种方式更经济合理。施工程序如图2-25所示。

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图2-25 平地机在现有路面开挖路槽程序

(4)路拌路面材料

在修筑碎石路面、加固土路面和路面的稳定土层施工中,除了采用专用路拌机械外,也可用平地机的刮刀进行拌和作业。用平地机在路基上拌和路面材料有三种方法。

当土壤和拌和料(石灰或水泥)分层摊铺在路基上施工时,施工顺序是,首先用平地机齿耙把土壤耙松,并用刮刀刮平,再在其上摊铺结合料,也用刮刀刮平,然后开始拌和。第一次先将料向外刮。第一行程平地机先用刮刀沿路槽中线铲入,将土与结合料向外刮送,刮送时刮刀一定要触及硬土层,此时被铲除的土与结合料就在路肩上列成一堆。第二行程,刮刀沿路槽中线铲入,又把土和结合料堆向路肩另一边,形成第二土堆。所需铲刮次数视路槽宽度而定,这是第一次拌和。第二次拌和是将各列土堆依次向路槽中心刮回,以后各次拌和依此类推,直到拌和均匀为止。最后用大平面角刮刀将拌和材料刮平并修成路拱。

当结合料堆置在路基中线上时,其拌和方法应先将路基中部的土翻松,再将结合料堆置在已翻松的土上。此后用刮刀将土壤和结合料向两边铲开,这样一次就能完成初拌和的效果。

此后和前述相同,向内外交替刮拌,直至拌和均匀为止,再将路面修成一定拱度。当结合材料堆置在两侧路肩时,由于两种材料成长条堆形状,应首先将一侧材料刮至路基中间铺平,再将另一侧的材料刮入,铺在第一层材料上。然后,按照在路基上拌和土壤和结合料的方式进行拌和,并铺平,如图2-26所示。

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图2-26 平地机路拌材料程序
Ⅰ~Ⅵ 平地机刮刀向外向内交替刮土次序
1—石;2—路基土壤

3.平地机提高效率的途径

平地机虽属连续作业机械,但仍可把它在单位距离或单位时间内所行驶的一个工作行程视为一个工作循环。只是这种循环与前述几种机械的作业循环有所不同,它是在一个循环内连续不断的完成多项工作过程(铲、运、卸),例如在修整路形时,可将其沿路基两侧行驶的一个来回算作一个循环。而在平整场地时,也可把它行驶的一个单趟算一个循环。平地机每次的行程长度越长,所刮的土壤也多,相对的行程次数减少,调头也减少。因为平地机轴距大,每次调头所需的时间较其他机械要长得多,因此应尽可能地减少调头次数。工作过程中切土深度、平面角、铲土角以及切土宽度都视土壤性质而定。其中铲土角和平面角在刮刀调整后,在一个行程中是不变的,只有切土深度在一个行程中视土壤性质进行调整。只有土壤性质不同、移送距离不同时,才对铲土角和平面角进行调整。

施工中如果只用一台平地机修整路形,这样就必须经常停车去调整各个角度,从而使非生产时间增加。如果选用2~3台平地机联合作业,分别承担不同的作业内容,这样工作中就不要停车进行调整,可以大大提高工作效率。

2.1.4 挖掘机施工

1.挖掘机使用范围和基本作业

挖掘机是土方工程施工的主要机械,它的特点是效率高、产量大、但机动性较差,如图2-27所示。因此选用大型挖掘机施工时要考虑地形条件、工程量的大小以及运输条件等。在公路、铁路工程施工中,遇到开挖量较大的路堑和填筑高路堤等大工程量时,选用挖掘机配合运输车辆组织施工比较合理。为了使挖掘机发挥最大效能,在使用挖掘机时应考虑最小工程量和最低工作面高度。

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图2-27 挖掘机

如果工程量较小,但又必须用挖掘机施工时,可选用斗容量较小,机动性强的轮式全液压挖掘机比较经济合理。

挖掘机的主要工作条件如下:

工作物为Ⅰ~Ⅳ级土壤和松动后的Ⅴ级以上土壤和物料。

可用于装载和开挖爆破后的石方以及不大于斗容的石块。

机械传动的正铲挖掘机,其工作面只能在停机面上,而机械传动的反铲挖掘机,其工作面只能在停机面以下。液压传动、液压操纵的正反铲挖掘机,其工作面不受这种限制。

(1)正铲挖掘机的基本作业

1)正铲挖掘机侧向开挖

所谓侧向开挖,就是车辆的运行路线位于挖掘机开挖路线的侧面,如图2-28所示。它的主要特点是,卸土时平均回转角小于90°,而且车辆可以直线进出,不需调头和倒驶,缩短了循环时间,效率高。

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图2-28 正铲挖掘机侧向开挖

2)正铲挖掘机正向开挖

装车时车辆停在挖掘机的后方。它的主要特点是,挖掘机前方挖土,回转至卸土处,其转角大于90°,从而增加了循环时间,但其开挖面较宽。此外,由于车辆不能直接开进挖掘道,而要调头和倒驶,增加了施工现场的拥挤,挖掘机不能连续作业,效率降低。因此这种方式只宜于挖掘进口处使用。如图2-29所示。

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图2-29 正铲挖掘机正向开挖

(2)反铲挖掘机的基本作业

1)反铲挖掘机沟端开挖法

开挖时挖掘机从沟的一端开始,然后沿沟中线倒退开挖。运输车辆在沟侧,此时动臂只回转40°~50°即可卸料。如挖的沟宽为机械最大回转半径的两倍时,车辆只能停在挖掘机的侧面,动臂要回转90°处,方可卸料,如图2-30(a)所示。

如挖掘的沟渠较宽时,可分段进行。当开挖到尽头时,可调头开挖相邻的一段,这种分段法每段的挖掘宽度不易过大,以车辆能在沟侧行驶为原则,这样可以减少每个循环的时间,提高效率,如图2-30(b)所示。

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图2-30 反铲挖掘机沟端开挖法

2)反铲挖掘机沟侧开挖法

它与前者不同的是,车辆停在沟端,挖掘机停在沟侧,动臂只需回转小于90°处即可卸料。由于每循环所用的时间短,所用效率高。但挖掘机始终沿沟侧行驶,因此开挖过的沟边坡较大,如图2-31所示。

(3)拉铲挖掘机基本作业

拉铲挖掘机的开挖方法与反铲基本相同,只是挖掘的半径大,深度深。

1)沟侧开挖法

挖掘机位于沟侧,挖宽可等于或大于甩斗法的挖掘半径。此外,在弃土场工作时,可以使土壤甩出的距离较远。这种开挖方法主要用来取土填筑路堤和开挖基坑,如图2-32(a)所示。

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图2-31 反铲挖掘机沟侧开挖法

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图2-32 拉铲挖掘机开挖路线

2)沟端开挖法

挖掘机停在沟的一端,开挖的宽度可达挖掘半径的两倍。此法可挖出陡峭的边坡,又可以两侧卸土,如图2-32(b)所示。

2.挖掘机施工作业

用挖掘机施工时,不论是开挖路堑还是填筑路堤,都必须与运输车辆配合,只是前者开挖要符合路堑横断面的要求,而后者则不受限制。下面着重介绍挖掘机与运输车辆配合进行路堤和路堑施工作业。

(1)开挖路堑

1)正铲挖掘机开挖路堑

它有两种方法,即全断面开挖和分层开挖。如路堑的深度在5m以下时,可采用全断面正向开挖,挖掘机一次向前开挖路堑设计标高。运输车辆在同一平面上,它可以布置与挖掘机并列或在其后。这样施工比较简单,但挖掘机必须横向移位,方可挖掘到设计宽度。当路堑深度超过5m时,应分层开挖。即挖掘机在纵向行程中先把路堑开挖一部分,运输车辆布置在一侧与挖掘机开挖路线平行。这样往返开挖几个行程,直至将路堑全部开通。第一开挖道工作面的最大高度不应超过挖掘机的最大挖土高度。一般以停在路堑边缘的车辆能装料即可。至于其他各次的开挖道都可以按要求位于同一水平之上。这样可利用前次开挖好的开挖道作业运输路线。挖掘机各次开挖后在边坡上留下的土角,可以用推土机修整。

2)反铲挖掘机开挖路堑

由于反铲挖掘机适于开挖停机面以下的土壤,因此挖掘机应布置在路堑顶两侧进行。根据情况选用沟端或沟侧法开挖。

3)拉铲挖掘机开挖路堑

开挖时,如卸料半径能及至两侧的弃土堆,则挖掘机可停置在路堑中心线上。否则应采用双向开挖道。当开挖一侧弃土的路堑时,挖掘机应沿路堑边缘进行,为了确保施工安全,挖掘机内侧履带应与路堑边缘保持1.0~1.5m的距离。拉铲斗容量的选择,应根据所筑路堤或填挖高度而定。

(2)挖掘机填筑路堤

1)正铲挖掘机与运输车辆配合填筑路堤

挖掘机由取土坑或取土场取土填筑路堤时,对挖掘机来说工作是比较简单的,只要按照以上所介绍的几种形式进行作业,并在选定的取土场开辟有利地形的工作面,挖出所要求的土壤即可。但是挖掘机如何与运输车辆配合,则应很好组织。挖掘机在取土场有四个掘进道,而汽车的运行路线是根据路堤边桩分层,有序地填筑,每层厚度30~40cm。填土可用汽车本身压实,或用羊角碾和振动压路机碾压。挖掘机与运输车辆配合作业时,所需车辆数,除与挖掘机、汽车的性能有关外,同时与运输距离、道路状况、驾驶员的素质有关。另外也与平整和压实机械的能力有关。因此应尽可能使他们之间机械发挥最大效能。一般所需运输车辆数,可以通过估算得出数量,然后通过实践再进一步落实,所需汽车数量即能满足挖掘机不断工作,又不使汽车停置不用。

为了使挖掘机与汽车更经济合理地配合,车厢的容积应为挖掘机斗容的整数倍,一般不低于1∶3~1∶4。

2)拉铲挖掘机配合运输车辆填筑路堤

拉铲挖掘机配合运输车辆填筑路堤,其运输路线、车辆需要量与正铲挖掘机基本相同,拉铲装车比正铲装车要困难,所以要求司机操作技术要更熟练。

3.挖掘机生产率提高

提高挖掘机的生产率应从以下几方面进行:

一是施工组织设计方面。与挖掘机配合运输的车辆应尽量达到挖掘机生产能力的要求,而装载的容量应为铲斗容量的整数倍。此外挖掘机装车时,应尽量采用装运“双放法”。这样可以使挖掘机装一辆,紧接着又装下一辆。由于两车分别停放在挖掘机铲斗卸土所能及的圆弧线上,这样铲斗顺转装满一车,反转又可装满另一车,从而可以提高装车效率。此外运输车辆的行驶路线,在施工组织中应事先拟定好,清除不必要的上坡道。对于挖掘机的各掘进道,必须做到各有一条空车放送道,以免进出车辆相互干扰。各运行道应保持良好状态,以利运行。

二是施工技术操作过程方面。挖掘机驾驶员应具有熟练的操作技能,以缩短每一个工作循环的时间,由于技术熟练,可以使工作过程进行联合操作,进一步缩短工作循环时间。此外挖掘机的技术状况,铲斗斗齿的锋利程度等,对挖掘机生产率都有影响,根据试验证明,当斗齿磨损到不能使用时,铲土时其切削阻力将增加60%~90%。所以在施工中应注意斗齿的磨损情况,损坏后应及时修复或更新齿。

2.1.5 装载机施工

装载机是一种工作效率较高的土方工程机械,它兼有推土机和挖掘机两者的工作能力,可以进行铲掘、推运、平整、装卸和牵引等多项作业。其优点是适应性强,作业效率高,操纵简便,是一种发展较快的循环作业式机械,如图2-33所示。

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图2-33 装载机

1.装载机的循环作业和铲装方法

装载机的基本作业是装料、运料、卸料、返回四个工作过程。其基本施工作业如下:

(1)对松散物料的铲装作业

首先将铲斗放在水平位置,并放至与地面接触,然后以一、二挡速度(视物料性质)前进,使铲斗斗齿插入料堆中。此后,边前进边装满,将铲斗升到运输位置(离地约50cm),再驶离工作面。如装满有困难时,可操作铲斗的操作杆,使铲斗作上下颤动,或稍举动臂。

(2)铲装停机面以下物料作业

铲装时应先放下铲斗并转动,使其与地面成一定的铲土角,然后前进,使铲斗切入土内。切土深度一般保持在15~20cm,直至铲斗装满。装满收斗后将铲斗举升到运输位置,再驶离工作面运至卸料处。铲斗下切的铲土角约10°~30°,随土壤性质而定,对于难铲装的土壤,可操纵动臂使铲斗颤动,或者稍改变一下下切角度。

(3)装载机铲装土丘时的作业

装载机铲装土丘时,可采用分层铲装或分段铲装法。分层铲装时,装载机向工作面前进,随着铲斗插入工作面,逐渐提升铲斗,或者随后收斗直到装满,或者装满后收斗,然后驶离工作面。开始作业前,应使铲斗稍稍前倾。这种方法由于插入不深,而且插入后又有提升动作的配合,所以插入阻力小,作业比较平稳。由于铲装面较长,可以得到较高的充满系数。如果土壤较硬,也可采用分段铲装法。这种方法的特点是铲斗依次进行插入动作和提升动作。其过程是:铲斗稍稍前倾,从坡角插入,待插进一定深度后,提升铲斗。当发动机转速降低时,切断离合器,使发动机恢复转速,在恢复转速过程中,铲斗将继续上升并装入一部分土;转速恢复后,接着进行第二次插入,这样逐渐反复,直至装满铲斗或升到高出工作面为止。有时将铲斗装满后还使铲斗继续向工作面稍稍顶进,将土顶松以利下一次铲装。这种方法可以得到较高的充满系数,但是操作比较复杂,离合器易磨损。

2.装载机施工作业

装载机施工作业,主要是与汽车配合填筑路堤。同挖掘机与汽车配合大致相同,只是挖掘机挖土后靠铲斗回转至装车处卸土,而装载机靠移动整机至装车卸土处。

在施工中装载机的转移、卸料与车辆位置配合的好坏,对生产率影响较大,因此合理地组织施工十分重要的。一般的组织原则是根据堆场的大小和料堆的情况,尽可能做到来回行驶距离短,转弯次数少。最常用的有“V”形和“穿梭”式。

“V”形是汽车停在一个固定位置,与铲装工作面的方向斜交或垂直。装载机装满斗后,在倒车驶离工作面的同时转向30°~45°,然后对准汽车向车内卸料。卸料后在驶离汽车时也同样转向30°~45°,然后对准工作面前进,进行下一次铲装。这种方法对于铰接式装载机特别有利,铲斗装满后只需后退3~5m,即可转向驶向汽车卸料。由于转向频繁,因此要求地面坚实且排水性良好。有时为了更好地配合运输车辆,也可采用双“V”形,即两台装载机分别从两侧对一台汽车装载,这样可以进一步缩短装车时间,如图2-34所示。

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图2-34 装载机“V”形作业方式

此外,装载机也可采用穿梭式装车。这种方式是装载机只在垂直工作面的方向前进、后退,而汽车则在装载机与工作面之间像穿梭一样来回接装与驶离。汽车待装位置可以平行于工作面,也可与工作面斜交。装载机驶离工作面的距离一般不超过6~10m,使汽车能安全通过即可。这种方式的优点是,装载机不需反复转向,一方面减少机械磨损,另一方面降低工人劳动强度。但是两者必须配合默契,否则对生产率和安全都会有影响。总之装载机与汽车配合装车,必须根据料场的地形、地质以及材料的类别和周围环境不同,选择不同性能的装载机和作业方法。

2.1.6 压实机械

1.静力式光轮压路机

静力式光轮压路机是用具有一定质量的滚轮慢速滚过铺层,用静压力使铺层材料获得永久残留变形。随滚压次数的增多,材料的压实度增加,而永久残留变形减小,最后实际残留变形接近零。为了进一步提高被压材料的压实度,必须用较重的滚轮来滚压。但是,依靠静载荷(自重)压实,材料颗粒之间的摩擦力阻止颗粒进行大范围运动,随着静载荷的增加,颗粒间的摩擦力也增加。因此,静作用压实,有一个极限的压实效果,无限地增加静载荷有时也不能得到要求的压实效果,反而会破坏材料的结构。滚压的特点是,循环延续时间长,材料应力状态的变化速度不大,但应力较大。

按压轮数和轴数可分为二轮两轴式、三轮两轴式和三轮三轴式;按整机质量可分为特轻型、轻型、中型、重型和超重型;按车架结构可分为整体式和铰接式;按传动方式可分为机械传动式和液压传动式。

静力光轮压路机在压实地基方面不如振动压路机有效,在压实沥青铺筑层方面又不如轮胎压路机性能好。可以说凡是静力光面滚压路机所能完成的工作,均可用其他形式的压路机来代替。所以,无论从使用范围或实用性能来分析,都是不够理想的。但由于静力压路机具有结构简单、维修方便、制造容易、寿命长、可靠性好等优点,因此,目前还在生产并在大量使用着。为了在这种压路机的压实性能、操纵性能、安全性能和减小噪声等方面有所改进,静力光面滚压路机多采用以下技术。

(1)大直径的滚轮(

国外先进的压路机中,串联压路机质量在6~8t的滚轮直径为1.3~1.4m,质量在8~10t的滚轮直径为1.4~1.5m,三轮压路机质量在8~10t的滚轮直径为1.6m,质量在10t以上的滚轮直径为1.7m。日本KD200型的压路机滚轮直径达1.8m。

增大滚轮直径不仅可以减少压路机的驱动阻力,提高压实的平整度,而且当线压在很大范围内变化时,均能得到较高的密实度。

(2)全轮驱动

由于从动轮在压实的过程中,其前面容易产生弓形土坡,其后面容易产生尾坡。所以现代压路机多采用全轮驱动。采用全轮驱动的压路机,其前后轮的直径可做成相同的,其质量分配可做到大致相等。同时还可使其爬坡能力、通过性能和稳定性均能得到提高。

另外,还可采用液力机械传动、静液压式传动和液压铰接式转向等技术。这样不仅可以提高压路机的压实效果,减少转弯半径,而且在弯道压实中不留空隙部,特别适宜压实沥青铺层。

我国生产的光轮压路机全部是机械传动,其基本结构大致相同,一般都包括动力装置、传动系统、制动系统、转向系统、压轮、电器系统和附属装置等组成。

1)二轮二轴式压路机

二轮二轴式压路机的传动系统,由主离合器、变速箱、换向机构和传动轴等组成。

2)三轮二轴式压路机

目前各种三轮二轴式压路机属同一系列产品,它们的构造除吨位不同外,其余结构基本相同。三轮二轴式和二轮二轴式压路机在结构上的主要区别是:三轮二轴式压路机具有两个装在同一根后轴上的较窄而直径较大的后驱动轮,同时在传动系统中增加了一个带差速锁的差速器。差速器的作用是压路机因两后轮的制造和装配误差所造成滚动半径的不同、路面的不平度和在弯道上行驶时起差速作用,差速锁是使两后驱动轮联锁(失去差速作用),以便当一边驱动轮因地面打滑时,而另一边不打滑的驱动轮仍能使压路机行驶。

3)压路机工作装置

压路机的工作装置主要是指压实滚轮,包括驱动轮和转向轮。

4)静力光轮压路机的施工工艺

静力光轮压路机适应在薄层罩面或在易损坏的基础或结构物上碾压使用。这是因为静力光轮压路机的滚轮与土壤的接触面积较大,单位压力小,压实能力由表面向下逐渐减少,使得上层密度大于下层密度,路基的整体密实性差。使用静力光轮压路机碾压时,宜采用“薄填、慢驶、多次”的方法,即,填土层厚度较薄(25~30cm),碾压速度先慢后快,先轻碾后重碾。实验表明,使用静力光轮压路机碾压时,土壤的密实度随填土厚度的增加而下降,随碾轮重量和碾压次数的增加而增加。碾压次数超过8次时,其密实度增加很少甚至不再增加,因此应注意选择经济合理的压实次数,一般不超过8次。

5)压路机的施工方法

①沥青混凝土铺层的压实

决定压实沥青混凝土质量的主要因素有:压路机的工作质量和类型,行驶速度,混合料温度、厚度和稠度,司机操作技术的熟练程度。静力光轮压路机压实沥青混凝土常采用先轻后重的方法:首先用5~6t轻型二轮或三轮压路机在同一位置上滚压5~6遍,然后用7~8t双轮和10~l5t三轮压路机在同一地点先后通过15~20遍滚压来完成。实践证明,这种压实方法可使混合料的原有各种成分得到合理的分配,在其温度较高、塑性较大的状态下予以压实。如有纵向起伏不平现象产生,可采用三轮三轴压路机进行纠正。

②碎石铺层的压实

压实碎石铺层,根据施工程序可分为三个阶段:

第一阶段的特点,在于压稳物料,此时碎石处于散动状态,可使用轻型压路机,无须洒水。

第二阶段碎石已被挤压得不能移动,压轮前面的碎石运动也逐渐减弱。碎石相互靠紧,所有空隙也逐渐被碎石的细颗粒填充。为减少物料颗粒间的摩擦阻力,并提高其黏结性,应使用洒水车进行洒水,但洒水不宜过多,过多将流入基础层,使路床松软。压实时,压路机的行驶速度不宜过高(1.5~2km/h),压路机质量宜用7~8t,通过25~30次滚压,达到撒布料完全压实。压实的标准可用以下方法试验:将一颗碎石投入压路机压轮下,压过以后,若石块被压碎而未压入铺层之中,即算达到第二阶段的压实要求。

在第二阶段面层压实达到要求后,即撒布石渣,并用路刷扫入面层的缝隙。当面层撒足石渣后,再撒布5~15mm厚的石屑,同样用路刷拍入小缝隙内。石渣、石屑撒布厚度约15~20mm。石渣、石屑均不能在沥青混合料未经压实前撒布,否则非但不能使其与面层上方颗粒契合,反而会落入碎石路的基层内,使石渣、石屑不起任何作用。

第三阶段是在铺撒石渣之后,使用10~l5t的重型压路机滚压。压实时,必须边洒水边滚压,洒水时洒水车要紧靠压路机之旁,使水直接洒在通道前面,以减小水分的消耗量,一般在干燥气候,每压实碎石1m3,需水150~300L。

达到压实要求的迹象是表面平滑,压路机所经之处不留轮迹,面层结合如壳(整体),敲之会发钝音。用4~5cm碎石,投入压路机滚轮下会被压碎,而不会被压入碎石层内。

2.轮胎压路机

轮胎式压路机(如图2-35所示)是利用充气轮胎的特性来进行压实的机械。它除有垂直压实力外,还有水平压实力,这些水平压实力,不但沿行驶方向有压实力的作用,而且沿机械的横向也有压实力的作用。由于压实力能沿各个方向移动材料粒子,所以可得到最大的密实度。这些力的作用加上橡胶轮胎所产生的一种“揉压作用”结果就产生了极好的压实效果。另外,轮胎压路机在对两侧边做最后压实时,能使整个铺层表面均匀一致,而对路缘石的擦边碰撞破坏比钢轮压路机要小得多。轮胎压路机还具有可增减配重、改变轮胎充气压力的特点。这样更有益于对各种材料的压实。

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图2-35 YL轮胎压路机

轮胎压路机能适应进行不同条件下的土的压实,使用范围较广压实效果好,压实影响深度较大,适用于黏土的压实作业,特别在沥青面的压实作业,更显示出其优越性。目前,轮胎压路机在国内外的公路建设中均得到了广泛的应用。

轮式压路机按行走方式可分为拖式和自行式两种;按轮胎的负载情况可分为多个轮胎整体受载、单个轮胎独立受载和复合受载三种;按轮胎在轴上安装的方式可分为各轮胎单轴安装、通轴安装和复合式安装三种;按平衡系统形式可分为杠杆(机械)式、液压式、气压式和复合式等几种;按轮胎在轴上的布置可以分为轮胎交错布置、行列布置和复合布置;按转向方式可以分为偏转车轮转向、转向轮轴转向和铰接转向三种。

(1)轮胎压路机的揉搓机理

轮胎胎面与铺层的接触面为椭圆形,胎踏面与铺层的接触面为矩形,而光钢轮与铺层的接触面为一窄条。图2-36所示为充气轮胎和光钢压轮工作时铺层中的压应力分布。

从图2-36(a)看出,钢压轮沿箭头所指的方向进行滚压时,铺层表面的压力是以铺层与钢压轮的接触点1开始增加,然后逐渐上升达到点2的最大值,再后下降到点3的零值;从2-36(b)看出,充气轮胎滚压时,铺层表面的压力同样很快地达到最大值,但由于接触区域(点1和点4)轮胎胎腔的变形,高应力可以保持在轮胎转动Φ接触角的时间内,这种作用过程与静力光轮压路机相同,且其最大表面压应力值的延续时间(可达1.5s)要视轮胎压路机的工作重力、轮胎种类和轮胎尺寸、充气压力及压路机的运行速度而定。同时轮胎压路机的充气轮胎在垂直静荷载与混合料垂直反力作用下,与被碾压混合料接触的瞬间发生变形。

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图2-36 铺层压力分布图

由于轮胎处于滚动状态,在进入结合区时轮胎在压路机自身重力作用下产生的变形,给混合料以水平向外的作用力和向前的作用力;在离开结合区时由于轮胎恢复变形,恢复力使混合料在轮胎宽度方向受到向内的水平作用力和向后的水平作用力。这些交替变化的水平作用力和垂直向下的静压力作用就形成了对混合料的揉搓作用。

轮胎压路机的揉搓作用可以延长压实力作用时间,获得高的密实度;可以保持摊铺层压实力均匀;有助于摊铺层表面返油,轮胎压路机的揉搓作用可以将多余的沥青结合料返到摊铺层表层,填补表层空隙,以达到密封表层,防止水、泥浆和空气侵入的目的,且有利于防止路面水损害,提高路面耐久性。

(2)采用的先进技术

1)传动系统

对于大型轮胎压路机。采用液力机械式或液压式传动的较多。一般来说,液力机械式传动效率较高,静液压式传动的速度调节范围较大,操作简便,因此,多种用途的轮胎压路机以采用静液压式传动较好。

轮胎压路机的终传动,大多数是通过差速器引出的驱动轴再经链传动带动驱动轮,因链传动动载大、噪声大、易磨损,需要经常调整。所以,目前采用齿轮传动的结构逐渐增多。在差速器上一般都设有自动锁紧装置。

2)悬挂系统

为了使每个轮胎的负荷均匀,并且在不平整的地面上碾压时能保持机架的水平和负荷的均匀性,轮胎上一般都设有悬挂系统。悬挂有三点支承式的液压悬挂、机械悬挂和气压悬挂三种。一般采用液压悬挂的较多。液压悬挂式其前部轮胎悬挂在互相连通的油缸上,每个轮胎均可独立上下移动,后轮分为几个轮组,可分别绕铰点摆动。气压悬挂虽较理想,但技术复杂、造价高,因此使用较少。

3)调压装置

采用轮胎气压集中调压装置,可以得到较好的碾压力效果,可以提高压路机的通过性能,使其应用范围扩大。但一般需要两台或两台以上的空气压缩机,由于充填效率低,从低压到高压需要时间较长,因此其经济效益较低。

(3)采用的先进结构

1)铰接式转向

采用铰接式机架,折腰转向,既保证了机械的机动灵活,又减少了对压实层的横向剪力,提高了压实质量。

2)前后轮垂直升降机构

采用这种升降机构可以避免假压实现象。在凹凸不平或松软地段工作时,可以使轮胎负荷在压实时始终保持一致,从而保证了压实质量。

3)格栅式转向机构

这种机构允许各个方向轮在转向时有不同的转向角度,从而避免了机械转向时,因为方向轮的滑移而影响滚压路面的质量。

4)宽幅轮胎

一般轮胎的高度之比为1.0~0.95,而宽幅轮胎则为0.65左右。宽幅轮胎具有重叠度(指前后轮胎面宽度的重叠度)较大;接地压力分布均匀,使压实表面不会产生裂纹现象;碾压深度大,能够有效地对路边进行压实等优点。但价格较高。

另外还出现了一些组合式压路机和专门用于沥青混凝土层压实的轮胎压路机等。

(3)总体结构及特点

轮胎压路机由发动机、底盘和特制橡胶轮胎组成,如图2-37所示。底盘包括机架、传动系、后驱动桥、操纵装置、轮胎气压调节装置、制动系、转向系统和液压系统等。

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图2-37 YL16型自行式轮胎压路机
1—方向轮;2—发动机;3—驾驶室;4—汽油机;5—水泵;6—托挂装置;7—机架;8—驱动轮;9—配重铁

(4)使用技术

1)轮胎压路机的适用范围

轮胎式压路机适用于压实各种土壤,对压实较为潮湿的黏性土最有效,其碾压有效深度可达30cm以上。轮胎压路机的最大特点是可以根据土质情况改变轮胎的内压力,将作用于土壤的最大应力控制在土壤的极限强度内;另一个特点是充气轮胎具有变形性,使土壤压实深度可保持在一定的深度范围之内。

2)轮胎压路机的使用注意事项

①压路机出厂时轮胎充气压力设定为0.35MPa,工作时,根据需要调整轮胎的充气压力,其调整范围在0.2~0.8 MPa 之间,并要保持每个轮胎的充气压力基本一致,其差值应﹤8~16Pa。

②在给压路机配重时,根据需要可加水、加砂、加铁以达到不同的配重要求,但并不是越重越好,否则会破坏被压实材料,产生路面缺陷。

③碾压热铺沥青混合料时,应在工艺规定的混合料温度下进行碾压作业。为防止碾压轮黏带沥青混合料,要向轮面涂刷少量柴油或其他防黏剂,但由于这些油剂有腐蚀橡胶轮胎的作用,应尽可能少用或不用。

④当轮胎压路机具有整体转向的转向压轮时,为避免转向搓移压实层材料,在碾压过程中,不应使转向角度过大和转向速度过快。

⑤终压时,可以将转向压轮定位销插入销孔中,锁死摆动,使压实层具有平整的表面。

3.振动压路机

振动压实是利用在物体上的激振器所产生的高频振动传给被压材料,使其发生接近自身固有频率的振动,颗粒间的摩擦力实际上被消除。在这种状态下,小的颗粒充填到大的颗粒材料的孔隙中,材料处于容积尽量小的状态,压实度增加。振实的特点是,表面应力不大。过程时间短、加载频率大,可广泛用于黏性小的材料,如砂土、水泥混凝土混合料等。

在同一机械中,可以同时采用几种压实的方法,这样能利用每种压实方法的优点,提高压实效果和扩大机械的使用范围。

由于人们对压实方法解说的侧重点不同,对压实机理提出了不同的解说。如振动压实的内摩擦减少学说、重复冲击学说、压力波的波动学说、工作装置的激振频率等于土壤固有频率的土的共振学说、非线性振动压实学说等。

根据振动压路机工作原理、操作方法和用途的不同,有不同的分类方法,如图2-38、图2-39所示。振动压路机可有以下分类方法:

按机器结构质量可分为:轻型、中型、重型和超重型。

按行驶方式可分为:自行式、拖式和手扶式。

按振动轮数量可分为:单轮振动、双轮振动和多轮振动。

按驱动轮数量可分为:单轮驱动、双轮驱动和全轮驱动。

按传动方式可分为:机械传动、液力机械传动、液压机械传动和全液压传动。

按振动轮外部结构可分为:光轮、凸块(羊足)、橡胶压轮。

按振动轮内部结构可分为:振动、振荡和垂直振动。其中振动又可分为:单频单幅、单频双幅、单频多幅、多频多幅和无级调频调幅。

按振动激励方式可分为:垂直振动激励、水平振动激励和复合激励。垂直振动激励又可分为定向激励和非定向激励。

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图2-38 振动压路机分类

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图2-39 拖式振动压路机

(1)现代振动压路机的技术特点

1)全液压驱动

液压传动过程平稳,操纵灵活省力,并且为自动控制创造了条件。特别是压路机的行走静液压驱动,可以大大提高压路机的压实效果。全轮驱动压路机的滚轮既是行走装置又是作业装置。全轮驱动可以克服对压实材料的拥推,产生弓坡与裂纹的缺点,提高了压路机的驱动能力。

2)可调频调幅

振动轮是振动压路机的工作机构,是影响整机压实性能的核心部件。目前,绝大多数振动压路机具有高、低两种振幅,一般依靠振动轴的正、反转使固定偏心块与活动偏心块相叠加(高振幅)或相抵消(低振幅)来实现。但由于铺层材料千差万别,超薄与超厚铺层的巨大差异使得对振幅的要求范围也更宽,高、低两种振幅已不适应某些特殊工况及一些新型混合材料的压实要求。另外,目前虽然出现了多振幅结构(例如,某些产品实现了8挡振动幅度),但几乎都由人工直接操作调幅机构来实现,无法实现自动控制。近年已经出现了多种无级调幅技术,振幅的合理调节有利于对不同的铺层进行压实并解决新型材料的压实,以及实现振动方向一致的功能,提高压实表面质量,对于提高振动压路机的作业质量极其重要。一些新型的无级调幅机构结构简单,而且可以过总线和控制系统的应用,实现振动压路机控制的“智能化”。

3)压路机的智能化

如德国宝马公司采用的密实度检测管理系统,由自动变幅压实系统(BVM)、变幅控制压实系统(BVC)、全球定位系统和沥青经理 ASPHALT MANAGER、压实管理系统(BCM)等部分组成。在对压路机控制和机器工作状态实施监测的基础上,压路机将实现全面自动化,达到压实作业的最优控制。机器可以按照土质的变化情况不断调整自身各项参数(振动频率、振幅、碾压速度、遍数)的组合,自动适应外部工作状态的变化,使压实作业始终在最优条件下进行。并可应用机载计算机,进行工作过程的监测、机器技术状态的诊断、报警及故障分析。

4)超低幅振动压路机

对于薄层路面,其压实存在着大粒径集料易被压碎的危险;而且集料的破将给面上的松散、裂缝、渗水、剥落等病害埋下隐患。解决薄层路面压实方案之一是采用低振幅、高频率的振动压路机,可在现有最小幅0.35~0.45mm和频率40~45 Hz的基础上进一步减小振幅、提高频率。降低振幅提高频率,更好地控制振动能量输出,采用新的振动能量输入方式,以免发生过度压实。

5)防滑转控制系统

防滑转控制系统可防止钢轮或轮胎在上下坡或恶劣工况下打滑。机器采用先进的自动滑移控制(ASC)差速系统,通过监视所有轮胎和钢轮的转动状况,平衡各行走驱动扭矩,来提供最佳牵引力分配,提高爬坡性能,确保压实效果。使压路机的爬坡能力超过50%。

6)振荡式振动压路机

振荡压路机的振动轮内的两根偏心轴作同向同步旋转,其偏心块的相位角为180°,激振力的合力沿滚轮径向为零,滚轮在圆周方向产生一个交互扭力矩,激励土体产生水平振动。振动轮不会跳离地面,振动波不会向两侧传播,从而改善了机器本身的工作条件和减轻了对环境的振动污染。振荡压实实际上是一种振动与揉搓相结合的压实方法,在压实沥青路面和RCC路面时已显示了良好效果。

由于压路机新技术、新工艺、新材料的应用,新型压路机的性能进一步完善,作业性能与作业效率得到进一步的提高。

(2)总体结构及特点

轮胎驱动单轮振动压路机的振动滚轮与牵引部分是通过铰接车架连接的,操作人员远离振动源,而且驱动轮胎本身还能起到隔离地面传到机架上振动的作用,所以解决减振问题比较方便。轮胎驱动单轮振动压路机的振动参数选择余地较大,能适应压实多种铺层材料的需要,甚至粒径大到一米的岩石填方也能压实。而且被牵引的振动滚轮可以更换成凸块轮,进一步扩大了使用范围。另外,轮胎驱动单轮振动压实机的行驶速度快,横向稳定性好,工地转移方便,也是其显著的优点。轮胎驱动单轮振动压路机的大多数规格较重,在6~20t的范围内有着众多的规格品种。

自行式振动压路机主要由动力装置、传动系统、振动装置、行走装置和驾驶操纵等部分组成。图2-40所示为YZ18型振动压路机总体结构。该机采用全液压传动、双轮驱动、单钢轮、自行式结构,属于超重型压路机。振动轮和驱动车部分通过中心铰接架铰接在一起,车架是压路机的主骨架,其上装有发动机、行驶和振动及转向系统等各种装置。

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图2-40 YZ18型压路机总体结构
1—发动机;2—后车架;3—后桥;4—液压系统;5—中心铰接架;6—前车架;7—振捣轮;8—操纵系统;9—驾驶室;10—覆盖件;11—空调系统;12—电气系统

4.夯实机械

夯实机械适用于夯实黏性土壤和非黏性土壤,铺层厚度可达1~1.5m或更多,还可用于夯实自然土层。夯实机械按其结构和工作原理可分为自由落锤夯、爆炸夯、蛙式夯、振动冲击夯和振动平板夯。按其冲击能量可分为轻型、中型和重型。轻型夯实机冲击能量为0.8~lkN⋅m;中型冲击能量为1~10kN⋅m;重型冲击能量为10~50kN⋅m。

蛙式夯、振动冲击夯和小型振动平板夯等手扶式夯实机械属于轻型夯实机。可由内燃机和电动机驱动。这些机型的质量不大于200kg。适于夯实沟槽和基坑回填土,特别适用于墙角等狭窄地带和小面积的土方夯实作业。爆炸夯和大型振动平板夯属于中型夯实机。自由落锤式夯实机属于重型夯实机。这种机型具有很高的冲击能量,夯实板质量1~3t,提升高度1.0~2.5m,在夯实板自重作用下夯击土壤,夯击频率比较低,它取决于夯锤的提升高度。

蛙式打夯机是一种简易的夯实机械,市场拥有量较大,但工作效率很低,安全性较差,一般只能进行小面积薄辅层的平整和初步压实等工作。目前振动平板夯和振动冲击夯技术的日趋成熟,在工程施工中得到广泛应用。

(1)振动冲击夯

振动冲击夯是利用冲击振动进行作业的夯实机械,其机构如图2-41所示。由发动机(电机)、激振装置(曲柄连杆机构,上、下弹簧组)、缸筒和夯板等组成。发动机驱动曲柄转动,曲柄连杆机构在运动中产生往复作用力,使夯机跳离地面,在往复作用力和重力的共同作用下,夯板对铺层材料作连续往复式冲击。冲击频率7~1lHz;跳起高度45~65mm。夯板对铺层材料快速1冲击的同时,还使铺层材料产生振动。在冲击和振动的共同作用下,获得很好的夯实效果。适宜于砂土、黏土、三合土、砾石和沥青混合料的夯实。适用于建筑工程、水利工程和道路工程等各类地基基础的夯实作业,尤其适用于大型压实机械无法工作的小沟槽、坑穴、墙边、屋角等处的压实工程。

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图2-41 HD60型振动冲击夯机构示意图(电动式)
1—电动机;2—电气开关;3—操纵手柄;4—减速器;5—曲柄;6—连杆;7—内套筒;8—机体;9—滑套活塞;10—螺旋弹簧组;11—底座;12—夯板;13—减震器支承器

(2)振动平板夯

振动平板夯是利用激振器产生的振动能量进行压实作业,在工程量不大、狭窄场地得到广泛使用。

振动平板夯分非定向和定向两种形式,其结构简图如图2-42所示。它是由发动机、夯板、激振器、弹簧悬挂系统等组成。动力由发动机经皮带传给偏心块式激振器,由激振器产生的偏心力矩带动夯板以一定的振幅和激振力振实被压材料。非定向振动平板夯是靠激振器产生的水平分力自动前移,定向振动平板夯是靠两个激振器壳体中心(两激振器中心)所处位置的不同,使振动平板原地垂直振动或在总离心力的水平分力作用下水平移动。

振动平板夯具有前进、后退和原地振动的功能。夯内的两个偏心轴,其传动齿轮是相同的,故能使两轴作同步异向旋转,由于特定的安装角度,两偏心轴可在旋转中产生向下的垂直分力(振实分力)和向前的水平分力(运动分力),使振动夯在振动中向前运动。

第二偏心轴由偏心块套装在空心轴上构成,空心轴内装有带换向键的心轴,可改变偏心块与空心轴的相对位置。当需向后运动时,只要推动操纵手柄,使偏心块松脱,空心轴呈空套状态,在空心轴转过180°后就会使其在新的位置接合,这样虽然两传动齿轮的转向不变,但两偏心轴产生的水平分力却改变了方向,使振动夯向后运动。

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图2-42 振动平板夯机构示意图
1—夯板;2—激振器;3—V形皮带;4—发动机底架;5—操纵手柄;6—扶手;7—弹簧悬挂系统

(3)夯实机械的使用技术

1)桥涵施工中的应用

在一些扩大基础类型的桥的施工中,振动夯可以夯实其基础,同样涵洞基础的处理也可应用,在回填桥涵头时,当使用大型压路机碾压桥涵回填土时,往往有些角落无法碾压到位,这时就可以发挥振动夯小巧的特点,将这一部分夯实,根据经验,夯实3~4遍效果最佳。

2)低填浅挖路段路基弹软段处理中的应用

对于北方地区,隔年的土方工程,由于受到冬季降雪的影响,第2年春天雪融,低填浅挖路段很容易出现弹软现象,这是各施工单位比较难处理的情况。对于大面积弹软,那有可能是工程设计或施工方法的问题,对于小面积弹软的处理通常的做法是清除弹软部分的土方,分层回填,而具体操作起来就比较困难,因为面积小,大型压路机没有用武之地,做到分层回填就更困难了,有了振动夯,问题就好办了,不但弹软坑的基底可以用振动夯处理,进行基底夯实,而且可以很好地实现分层回填分层夯实,对于路基弹软处理的质量有了很大的保障。实际应用振动夯处理路基弹软取得了令人满意的效果。

3)边沟施工中的应用

在《公路工程质量检验评定标准》中对于土质、砌石边沟沟底的压实没做要求,而实际经验表明沟底的压实程度对边沟的整体质量起到非常好的作用,尤其是砌石边沟,用振动夯对基底的处理来取代人工夯实,既加快了施工进度又保证了沟底的强度,可以很好地防止砌石边沟的塌陷,同样道理,其他砌石工程的基底都可以用振动夯处理。

4)高填方路基施工中的应用

高填方路基边缘的压实一直是高填方路基质量控制的要点,当填方达到一定的高度后,压路机碾压路基边缘时,很容易出现危险,很多工程事故都出现在这一环节中,通常的做法是加宽路基宽度,当最后竣工前路基整形时,将宽的部分削掉,这固然是一种处理方法,但增加了土方量,增加了人工削坡的工程量,造成了浪费。用振动夯可以这样处理:可以少或不加宽路基宽度,增加路基边缘向内30~50cm范围内的虚方厚度,(虚方厚度可以根据不同的材质做试验段加以确定)这一范围以内的部分用压路机压实,因为外侧留有30~50cm的一条,不必担心压路机碾压时滑坡,保障了施工安全,对于外侧的这一条,用振动夯充分夯实(3~4遍),对于和压路机碾压部分的接壤部分要加以重视,错缝夯,防止出现裂缝,实际施工时应根据高填方的长度确定振动夯的数量,这样一层一层填筑,可以有效地减少多余土方量,保证高填方施工的质量。

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