近年来,随着我国经济建设的发展,交通基础设施投入增大,高等级公路建设里程逐年增加,高速公路建设和路网改造质量要求也越来越高,除了注重于路面内在质量外,对路面使用性能如行车舒适性方面也提出了更高要求。由于沥青混凝土路面行车舒适、噪音小,在高等级路面中应用最为广泛。针对如何更好地提高沥青混凝土路面平整度、改善行车舒适性,徐州在近年路网改造过程中,对摊铺机找平系统的配置做了一定的尝试和分析,在ABG-423沥青摊铺机上分别配置了非接触式平衡梁和BLAW-KNOX移动式浮动梁自动找平系统,铺筑了百余公里沥青混凝土路面,并就其适用情况和铺筑效果做了对比总结。
1 非接触式平衡梁的工作原理
TOPCON公司的摊铺机非接触式平衡梁(SAS系统)1997年在美国问世,从推广以来,已逐步地在世界各地得到广泛使用。1999年4月,徐州在网化工程建设中,第一次也是全国首次在ABG-423沥青混凝土摊铺机上安装了此找平系统。
非接触式平衡梁(SAS系统)即声纳平衡系统,它由声纳追踪器和控制盒、平衡杆组成。一根平衡杆上装有四个声纳追踪器,声纳追踪器以地面为基准,每个探头每秒发射39次声脉,精确测出距离平均值,再通过传感器指挥机械本身的液压浮动装置来控制升降高度,以达到更好的光滑平整的摊铺效果。处理过程为:声纳追踪器是一个高程控制传感器,它发射高频声脉冲,并测出从物理参照物(如地面)反射回来的回脉之时间,然后发出信息给控制盒,控制盒检测此信息并控制升降油缸以维护适当的面
层厚度,达到平整的摊铺效果。
2 非接触式平衡梁的使用特点
a.外观轻巧、使用方便、易于搬运:非接触式平衡梁是采用非接触方式来测定摊铺机熨平板工作前后路面的高程,工作时展开长度为7.3 m,在摊铺机上折叠后长度为3.9 m,体积小、重量轻、结构紧凑,贮存运输方便,使用时随机性强,且压路机可紧随碾压。而BLAW-KNOX移动式浮动梁是采用接触方式即每边平衡梁上前边安装8个滑靴,后边安装8个轮子在基面上“行走”,工作时长度为16.77 m,显
得有些笨拙,不够灵巧。
b.精度高:由于非接触式平衡梁采用非接触数字处理技术,数字控制电路没有机械误差,消除了BLAW-KNOX移动式浮动梁与沥青粘层及碎石接触所产生的机械误差,精度高。
c.接缝处理好:在实际生产中,相比BLAW-KNOX移动式浮动梁而言,由于压路机能够紧随碾压,所以起步收尾接缝处理比较完美。
3 非接触式平衡梁的适用范围及与BLAW-KNOX移动式浮动梁的对比
1999年6月~11月,我们在摊铺机上安装了SAS自动找平系统,铺筑了25.2 km宁徐一级公路睢宁至龙河段沥青混凝土面层,宁徐公路基层二灰碎石为当年铺筑的,基本平整度σ=1.0~1.1 mm,铺筑完两层计9 cm沥青面层后平整度σ=0.6~0.7 mm。
1998年5月我们在摊铺机上安装了BLAW-KNOX移动式浮动梁自动找平系统,铺筑了104国道徐韩段21.3 km沥青砼路面,二灰碎石基层也为当时铺筑的,基层平整度σ=1.0~1.1 mm,铺筑完两层计9 cm沥青砼面层后平整度σ=0.7~0.8 mm。从以上结果对比可以看出,同样为新筑路面基层,在基层条件较好的情况下,采用不同的找平系统后,非接触式平衡梁(SAS系统)由于其精度高,铺筑成的路面平整度也较好。
1999年5月~9月,我们还在15.5 km的徐淮公路睢宁段采用两种找平系统对应各铺了一半路面面层,由于是跨年度工程,二灰碎石基层平整度较差,σ=1.2~1.4 mm,采用非接触式平衡梁铺筑的路面σ=0.9 mm。而采用BLAW-KNOX移动式浮动梁铺筑的路面σ=0.8 mm。两者相对比可以看出,由于非式平衡梁精度高,在路面基层平整度较差,对沥青混凝土面层平整度会带来一定的不利影响;而BLAW-KNOX移动式浮动梁却无此种情况,比较适应。
另外,BLAW-KNOX移动式浮动梁工作系统长度较大,对小半径弯道,尤其是在立交桥匝道上进行面层摊铺时,往往无法发挥其找平作用,受工作半径影响,根本无法发挥其作用,只好卸掉平衡梁,依靠摊铺机自身找平功能进行摊铺,影响面层平整度效果。在竖曲线变坡点附近切线范围采用移动式浮动梁找平系统,也经常会发现沥青砼表面拖拉严重等现象,而且无法保证摊铺厚度,究其原因,均因为此找平系统的控制电路采用模拟电路,其反应速度较慢,摊铺机来不及调整工作状态。而非接触式平衡梁,由于其平衡梁工作时长度短,控制电路采用先进的数字电路,反馈信息快,能够及时地控制摊铺机调整,保证有较好的平整度效果,这也是非接触式平衡梁的一个显著优点。
在城市市区老路改造过程中,由于受施工环境影响,经常会采用直接加铺沥青砼面层施工方案。若采用BLAW-KNOX移动式浮动梁找平系统,由于其为接触式,平衡梁前边的滑靴于粘贴黏层沥青,需经常清洗,施工非常不便,而且铺筑的沥青砼面层平整度不是很理想。
如采用非接触式平衡梁,不但可以解决上述问题,而且可以回避各种窨井、沟盖等障碍物影响,铺筑后的平整度效果也要好于KLAW-KNOX移动式浮动梁。总之,非接触式平衡梁和BLAW-KNOX移动式浮动梁各有特点,各有其适用性。
4 结论
a.非接触式平衡梁有一定的精度调整范围,如果基层表面平整度状况不理想,摊铺机行车时,会带动非接触式平衡梁颤动,严重影响非接触式平衡梁找平效果,甚至会失去自动找平功能,因而非接触式平衡梁较适用于路面基层平整度状况较好的情况,能充分发挥其精度高的优点,尤其是在高速公路路面各结构层均实行机械摊铺的良好基础条件下,面层摊铺平整度效果要好于采用BLAW-KNOX移动式浮动梁找平系统。
b.由于非接触式平衡梁较轻便,采用数字电路控制,适用于匝道、变坡、立交互通等特殊地段的铺平控制。
c.由于非接触式平衡梁,具有与老路表面黏层油无粘连的优点,同样比较适宜配置在对老路面直接进行面层加铺改造的摊铺机上。
d.接触式BLAW-KNOX移动式浮动梁也有其不可替代的优点和通用性。由于其电路为模拟电路,反应速度慢,但相对比较稳定,既适用于高速公路建设,也适用于一般公路建设,对基层表面平整度状况要求不是很严格,尤其是在下卧层表面平整度状况不是很好的情况下,采用移动式浮动梁系统要好于非接触式平衡梁找平系统。
