工程實務:黑色路面施工整體解決方案
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到2005年，我國高速公路將僅次于美國，躍居世界第二位;2010年,“五縱七橫”國道主干線將基本建成，到2020年，公路總里程將達到145萬公里，其中高等級、次高級路面占公路總里程的50%以上。
在已通車的高速公路中，剛性和半剛性基層瀝青路面約占80% 。與國外瀝青路面相比較，我國瀝青路面的整體質(zhì)量不高，包括高速公路在內(nèi)的絕大部分瀝青路面在交付使用2～3年后就出現(xiàn)路面早期損壞，嚴重影響道路的使用率和通行率，同時帶來巨大的經(jīng)濟損失。因此，提高瀝青路面的施工質(zhì)量，延長道路的使用壽命，已經(jīng)成為我國公路行業(yè)發(fā)展的當務之急。
1、目前瀝青路面施工中存在的問題
傳統(tǒng)的瀝青路面鋪筑施工工藝是將瀝青混合料設備生產(chǎn)的瀝青混合料由自卸卡車運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，并卸至瀝青攤鋪機的料斗中，經(jīng)攤鋪機進行攤鋪后，由壓路機對路面進行最終壓實。國內(nèi)外的施工實踐證明，用這種傳統(tǒng)工藝鋪筑成形的路面早期破損現(xiàn)象比較嚴重，致使道路的維修費用大大增加，壽命縮短，使用率降低。造成路面早期損壞的主要原因有如下三個方面：
(1)自卸車在裝料、運輸及卸料過程中導致瀝青混合料出現(xiàn)三次材料離析和溫度離析。
(2)因攤鋪機料斗容量小、自卸卡車數(shù)量少等因素導致攤鋪機停機待料，攤鋪工作不能連續(xù)進行，造成路面結合處粘接力及其他力學性能的差異。
(3)自卸車卸料時對攤鋪機進行碰撞和頂推，造成的路面的橫向接縫(即縱向波)。
影響瀝青混凝土路面鋪筑施工質(zhì)量及施工成本的因素除施工工藝外,單機性能及機群協(xié)同性方面也有重要作用。國外在上世紀90年代就已開展了機群智能控制技術的研究。由歐盟Brite-EuRam III計劃支持，法國、芬蘭、德國、英國、瑞典五個國家的七家單位合作，歷時兩年(1997~1999)實施“計算機集成道路建設計劃(The Computer Integrated Road Cons- truction project)”，旨在為瀝青路面施工提供全新的控制與監(jiān)測工具。整個控制系統(tǒng)由地面子系統(tǒng)(GSS)、定位子系統(tǒng)(PSS)和機載子系統(tǒng)(OBSS)組成[1]。
三一重工股份有限公司于2002年開始，在國家863計劃“機群智能化工程機械”重大專項經(jīng)費支持下，以追求最終產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu)為目標，分別從“瀝青路面施工工藝”、“單機智能化”和“機群監(jiān)控與優(yōu)化調(diào)度”三個方面，研究生產(chǎn)過程中各要素的約束機制及影響產(chǎn)品質(zhì)量的工藝因素，尋求生產(chǎn)線中各環(huán)節(jié)的最優(yōu)匹配與協(xié)調(diào)及單機最優(yōu)狀態(tài)調(diào)整的控制策略，旨在為施工企業(yè)和業(yè)主提供瀝青路面施工的整體解決方案。
2、瀝青混合料轉運車及轉運―攤鋪工藝
為了提高瀝青路面面層的施工質(zhì)量，歐美國家提出了轉運攤鋪的施工工藝。三一重工股份有限公司在國內(nèi)率先倡導這種工藝，并開發(fā)了國內(nèi)第一臺瀝青混合料轉運車LHZ25。
新工藝是在運料汽車與攤鋪機之間增加轉運車。轉運車的二次攪拌使得在前面環(huán)節(jié)中造成的溫度和級配離析的瀝青混合料得到充分的拌合。同時，避免了運料汽車對攤鋪機的碰撞。轉運車的供料速度不受其它因素的干擾，保證攤鋪機上的混合料數(shù)量始終是恒定的，拌和機和運料汽車在供料方面的不均衡通過轉運車的料斗儲存量得以調(diào)節(jié)，確保了攤鋪機勻速穩(wěn)定的攤鋪，使施工路面平整度得到明顯提高。
2002年9月三一重工路面機械公司研制了我國第一臺瀝青混合料轉運車LHZ25。在此基礎上于2003年9月推出了改進型的瀝青混合料轉運車LHZ25A。LHZ25A瀝青混凝土轉運車主要由機身、動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、物料儲存系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)、物料攪拌系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等九大部分組成。
機身用來聯(lián)接行走系統(tǒng)并支撐動力系統(tǒng)及各工作系統(tǒng)，主要由機架和料倉構成。
液壓系統(tǒng)實現(xiàn)整機行走、入料、攪料、出料及輔助運動的傳動及控制。
電氣系統(tǒng)主要功能有：保證轉運車柴油機安全、可靠地啟動;實現(xiàn)轉運車各功能部件的單動及聯(lián)動工作狀態(tài);實現(xiàn)轉運車與瀝青攤鋪機的配套作業(yè);實現(xiàn)轉運車工作狀況的監(jiān)控、故障診斷及報警的功能。
行駛系統(tǒng)采用了全液壓驅(qū)動的輪胎行走方案。
2003年9月6日，LHZ25A參與長沙市市政工地聯(lián)合攤鋪施工，完成了長沙市勞動東路五十米瀝青路面的攤鋪。2003年9月下旬，浙江寧波交通建設集團公司租賃了LHZ25A樣機參與杭州繞城高速公路的施工，完成了杭州繞城高速公路南線8標25公里瀝青面層的攤鋪。
2003年12月中旬在南昌新余滬內(nèi)高速公路昌京段，完成12公里的瀝青路面攤鋪。國內(nèi)40多家施工企業(yè)技術負責人及行業(yè)協(xié)會和國家科技部863老師觀摩了施工過程。
LZH25A型瀝青混合料轉運車被科技部863計劃“先進制造及自動化”領域推薦為2003年國家科技計劃項目重大進展,2004年已正式推向市場。
3、轉運車對瀝青混合料溫度和級配分布的影響
2003年12月17日至2003年12月24日長沙理工大學公路工程試驗檢測中心對LHZ25型瀝青混合料轉運車在新余滬內(nèi)高速公路昌京段瀝青路面施工中的應用情況進行了現(xiàn)場測試。施工中瀝青混合料為AC25Ⅰ，兩臺攤鋪機平行作業(yè)，一臺使用轉運車，一臺沒有使用轉運車，以比較兩臺攤鋪機的攤鋪效果和差異。
用紅外攝像儀分別攝取了卡車內(nèi)瀝青混合料及未采用和采用轉運車后的路面溫度分布情況。從圖中明顯看出，有轉運車時攤鋪表面的溫度分布非常均勻，隨時間變化溫度均勻、穩(wěn)定，同一時刻沿不同的攤鋪寬度溫度也非常均勻，差異很小，基本消除了溫度離析現(xiàn)象。
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