平整度是评价高等级公路使用质量的一个重要参数,因此平整度控制也是路面施工控制中的一个
重要环节。良好的平整度水平,来自于:①基底和各结构层的稳定性,无突变的、不均匀的沉降;②各结构层本身连续、均衡的压实度和平整度水平,较小的变异性;③施工工艺中,基准面的设定,沥青混凝土的拌和、摊铺、碾压,以及接缝处理等,各个环节的精细操作。其中,如何在路面施工过程中,为摊铺机行走提供一个准确的平整度参照系,是达到良好的平整度水平的先决条件之一。
1 规范要求及施工中规定
1.1 根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)规定,“用于铺筑高速公路和一级公路的沥青
混凝土摊铺机应……:具有自动或者半自动方式调节摊铺厚度及找平的装置……”。“摊铺机自动找平时,下面层宜采用一侧钢丝绳引导的高程控制方式。上面层宜采用摊铺层前后保持相同高差的雪橇式摊铺厚度控制方式……”。
1.2 美国沥青协会《路面铺装手册》中提出,如果下面层已经非常接近容许误差,走雪撬也可以提供出光滑的面层。在高等级公路施工中,及采用进口摊铺机械的情况下,摊铺厚度较为容易控制;而高程误差经底基层、基层、下面层施工,已相对消除,对于上面层,平整度要求成为主要控制因素,高程要求相对次要;再之,一侧钢丝绳的引导对于灵敏度相对较高的进口摊铺机械来说,当然是不够的。
1.3 因此建议各路面施工单位:一般情况下,对于全幅摊铺的摊铺机,只在基层上层和下面层摊铺时采用两侧钢丝绳引导控制方式,上面层可采用悬浮式基准梁的等厚度控制方式(即走雪撬)。这样的施工控制方法,不仅来源于实践,而且基于以下分析。
2 原理分析
2.1 采用钢丝绳引导的高程控制方式,按有关规定,应采用直径2~2.5mm的钢丝绳,200m为一段,立杆间距10m,张紧力需800~1000N。假设钢丝绳的张紧力无限大,测量设定的铁立杆上标高绝对准确,则由路线两侧钢丝绳提供的基准面将是上一面层的绝对标准面。但是,实际施工过程中,钢丝绳上所受的张紧力不可能无限大,而且因两侧路缘带上底基层、基层已硬化成型,承受张紧力的拉力支撑杆难以设置,规定800~1000N的张紧力也不能保证;再加上路面摊铺一天的工作量在1~2km甚至更多,其每天两条钢丝绳的测设任务相当艰巨;另外摊铺机行走过程中引发的钢丝绳振动难以消除,人为的触、碰及破坏更是难以避免,甚至可能发生因摊铺机方向走偏,熨平板刮挤拉线桩的情况,使以钢丝绳引导的高程控制方式的准确性大打折扣。
2.2 采用以雪撬式控制摊铺厚度的方式,是以下层为基准面,在摊铺机行走过程中,尽力减小其传递到
上面层的波动及突变误差,以达到上面层良好的平整度的目的。其原理类似于杠杆,即将杠杆的支点安置于受外界因素影响较小的新摊铺层上,而下一层次的许多不平整因素被梁体结构分解、缩小若干倍,使传感器得到一个相对稳定或波动幅度较小的控制信号。与上一方法比较,在下层的平整度良好的前提下,走雪撬的方法显然优于钢丝绳控制方法。
2.3 国外产的摊铺机均配有自动找平梁这一配件,但是因其价格高(约人民币35万元左右,如美国BLOW KNOX公司的浮动找平装置,售价34万元),所以国内施工单位大都采用自己加工生产的自动找平梁。
3 结构分析
从其结构看,单片自动找平梁主要由四个部分组成:一是前着地部分(轮式或雪橇板),二是后着地
部分(一般两组雪橇板),三是前后的联接横梁,四是牵引横架。前三个部分中各结点均采用可任意旋转的轴联接。
一般前着地部分至少由4组轮子(或雪橇板)组成,其中一个轮子若遇到高程的突变,例如:遇到一
颗2cm的石子,传递到摊铺机的反应装置时只有1—1.2mm,这对于摊铺机的平整度反应装置来说已微乎其微。
各路面施工单位自行加工生产找平梁的过程中,也遇到各种问题,归结起来有以下几个技术要点:
(1)第一部分前着地部分的轮组运转灵活,轮径一般40~50cm为宜,不宜太小,否则其稳定性不足;
(2)第二部分后着地部分的雪橇板宜大,一般60cm×35cm有利于分散其承受的重量,应当注意,雪橇板上的支点应略向后置,使其在行走过程中不致栽头,向引起新铺路面上的深沟滑痕;
(3)第三部分前后联接的横梁长度一般10~12m,刚度要大,但其重量要适中,因摊铺机的传感仪头与横梁为线接触,横梁挠度的振动将引起传感仪上得到上下波动的信息;而且因其重量由前后两个着地点承担,特别是后着地部分,若承担的份量过重,对已铺新路面的平整度不利;
(4)第四部分牵引装置为一横架,其连接摊铺机侧壁和找平梁的前端主体,在摊铺机行车过程中与
摊铺机形成一个整体,需要有良好的刚度,防止振动(摇荡)前进的情况发生;
(5)就整体而言,整个自动找平梁的各结点及轮轴应摩擦力小,利于灵活运转;材料可选用轻质材
料,若选用2~3mm厚的钢材加工成矩形截面梁体也可以,并且结构型式上参照桁架的设计方法,配以斜撑固定,加强其刚度,减少其中因自身振动引起的误差变化。
根据以上原理分析,及各路面施工单位的实践,各施工单位自己加工生产了形式多样的自动找平
梁,一般花费不到10万元人民币,其质量和使用效果却与国外产品相当,完全可以取代进口的配件。
