第十三章公路施工机械 公路施工机械包括筑路工程物料拌和设备、沥青混合料摊铺机、水泥混凝土 摊铺机等筑路杋械设备,还包括路面铣刨杋及沥青路面热再生机组等路面维修机 械 第一节道路工程物料拌和设备 道路路基是用工程材料按设计要求分层铺垫碾压形成。高速或高等级重载道 路的路基要求有较髙强度和较好的稳定性,而素土分层填筑的路基很难达到设计 指标。为满足工程要求,需在素土中添加改性材料构成符合要求的路基填筑工程 物料。用于按比例添加工程物料并均匀拌和的机械设备就是工程物料拌和设备, 稳定土拌和机 稳定土拌和机又称路拌机, 工作装置 是一种在施工现场低速行驶过 程中,就地破碎土壤,并与稳 定剂(石灰或水泥等)均匀拌和 的机械,如图13-1所示
第十三章 公路施工机械 公路施工机械包括筑路工程物料拌和设备、沥青混合料摊铺机、水泥混凝土 摊铺机等筑路机械设备，还包括路面铣刨机及沥青路面热再生机组等路面维修机 械。 第一节 道路工程物料拌和设备 道路路基是用工程材料按设计要求分层铺垫碾压形成。高速或高等级重载道 路的路基要求有较高强度和较好的稳定性，而素土分层填筑的路基很难达到设计 指标。为满足工程要求，需在素土中添加改性材料构成符合要求的路基填筑工程 物料。用于按比例添加工程物料并均匀拌和的机械设备就是工程物料拌和设备。 一、稳定土拌和机 稳定土拌和机又称路拌机， 是一种在施工现场低速行驶过 程中，就地破碎土壤，并与稳 定剂(石灰或水泥等)均匀拌和 的机械，如图13—1所示
1.主要结构 稳定土拌和机由发动机与底盘系统、拌和工作装置和稳定剂喷洒控制系统等组成 稳定拌和机的传动系统主要有机械和全液压传动两种,机械传动效率较髙;全液压传 动功率大,可无级调速,易实现自动化和过载保护,操纵方便省力。全液压(液力 传动是稳定土拌和机的发展方向。现在,越来越多的稳定土拌和机采用全液压传 动 (1)铣削拌和装置 稳定土拌和机的转子用来切削土壤并将其与添加材料均匀拌合。由于转子直接 与土体接触,承受处理土体时所产生的各种载荷,因而要求转子轴具有足够的强 度和刚度。 稳定土拌和机的转子罩壳除了起防止搅起的土石飞出的作用外,还对稳定土的破 碎效果及拌和均匀性产生影响。从破碎角度,要求转子拌铲抛起的土块都能与罩 壳内壁碰撞,以增强破碎效果;从拌和均匀性角度,要求稳定剂与土块能有较大 的接触空间,以保证与稳定剂能更好地混合。所以,合理的罩壳几何尺寸和形状, 可使稳定土的破碎与拌和达到最佳效果。 (2)工作装置及布局 工作装置(转子)在稳定士拌和机上的位置有中置式和后置式两种。后置式稳定土拌和 机具有结构简单、机动性较好、使用维修方便,易于生产装配等特点,在我国的 应用很广。但由于后置式结构工作装置布置在后面,工作点与整机质量中心距离 较远,不能充分利用整机重量,其主要缺点为:
1.主要结构 稳定土拌和机由发动机与底盘系统、拌和工作装置和稳定剂喷洒控制系统等组成。 稳定拌和机的传动系统主要有机械和全液压传动两种，机械传动效率较高；全液压传 动功率大，可无级调速，易实现自动化和过载保护，操纵方便省力。全液压(液力) 传动是稳定土拌和机的发展方向。现在，越来越多的稳定土拌和机采用全液压传 动。 (1)铣削拌和装置 稳定土拌和机的转子用来切削土壤并将其与添加材料均匀拌合。由于转子直接 与土体接触，承受处理土体时所产生的各种载荷，因而要求转子轴具有足够的强 度和刚度。 稳定土拌和机的转子罩壳除了起防止搅起的土石飞出的作用外，还对稳定土的破 碎效果及拌和均匀性产生影响。从破碎角度，要求转子拌铲抛起的土块都能与罩 壳内壁碰撞，以增强破碎效果；从拌和均匀性角度，要求稳定剂与土块能有较大 的接触空间，以保证与稳定剂能更好地混合。所以，合理的罩壳几何尺寸和形状， 可使稳定土的破碎与拌和达到最佳效果。 (2)工作装置及布局 工作装置(转子)在稳定土拌和机上的位置有中置式和后置式两种。后置式稳定土拌和 机具有结构简单、机动性较好、使用维修方便，易于生产装配等特点，在我国的 应用很广。但由于后置式结构工作装置布置在后面，工作点与整机质量中心距离 较远，不能充分利用整机重量，其主要缺点为：
a)纵向稳定性较差,特别是在土质较硬、含石料较多的工程土拌和作业中,容易发生 转子跳动、牵引机头失稳等现象; b)铣削松土能力受限,有时不能满足搅拌深度要求,且多数机型更难以具备真正意义 上的路面破碎、铣刨功能 c)当一次拌和不能达到要求时需进行多次复拌,影响了生产率。 中置式稳定土拌和机具有纵向稳定性好、拌和质量髙、工作面平整等特点。既可进行 土壤拌和,又能进行旧路破碎、再生等作业,目前使用越来越多。 语盐业田p b) c a)、b)中置拖挂式c)中置自行式 中置式稳定土拌和机总体结构布置简图
a) 纵向稳定性较差，特别是在土质较硬、含石料较多的工程土拌和作业中，容易发生 转子跳动、牵引机头失稳等现象； b) 铣削松土能力受限，有时不能满足搅拌深度要求，且多数机型更难以具备真正意义 上的路面破碎、铣刨功能； c) 当一次拌和不能达到要求时需进行多次复拌，影响了生产率。 中置式稳定土拌和机具有纵向稳定性好、拌和质量高、工作面平整等特点。既可进行 土壤拌和，又能进行旧路破碎、再生等作业，目前使用越来越多。 a) 、b) 中置拖挂式 c) 中置自行式 中置式稳定土拌和机总体结构布置简图
(3)计量洒布系统 计量洒布系统用于计量喷洒液体稳定结合添加剂或水,使拌和后的稳定土达到设 计的改性要求及达到压路机压实所需要的最佳含水量。喷洒系统所用的改性液或 水从随行的罐车内抽取。 1.类型及主要性能参数 铣刀式稳定土拌和机(路拌机)是稳定土拌和机的主要机种。除了结构布局有工作装置 中置式及后置式这一主要区别外,稳定土拌和机的主要类型还有:按照走行方 式一分为履带式、轮胎式和复合式,以轮胎式为主;按动力方式一分自行式、拖 挂式,现以自行式居多。按驱动形式一分后轮驱动或四轮驱动;按车架形式一有 整体式和铰接式;按转向方式—有前轮转向、四轮转向及铰接+后轮转向等。 国外生产稳定土拌和机的主要厂商有德国 BOMAG、美国CMI、 Caterpiller等公司。 国内生产厂商较多,多生产后置式拌和机,现在也开发出中置式稳定土拌和机。 国内外几种稳定出土拌和机的主要性能参数见表13
(3)计量洒布系统 计量洒布系统用于计量喷洒液体稳定结合添加剂或水，使拌和后的稳定土达到设 计的改性要求及达到压路机压实所需要的最佳含水量。喷洒系统所用的改性液或 水从随行的罐车内抽取。 1．类型及主要性能参数 铣刀式稳定土拌和机(路拌机)是稳定土拌和机的主要机种。除了结构布局有工作装置 中置式及后置式这一主要区别外，稳定土拌和机的主要类型还有：按照走行方 式— 分为履带式、轮胎式和复合式，以轮胎式为主；按动力方式— 分自行式、拖 挂式，现以自行式居多。按驱动形式— 分后轮驱动或四轮驱动；按车架形式— 有 整体式和铰接式；按转向方式—有前轮转向、四轮转向及铰接+后轮转向等。 国外生产稳定土拌和机的主要厂商有德国BOMAG、美国CMI、Caterpiller等公司。 国内生产厂商较多，多生产后置式拌和机，现在也开发出中置式稳定土拌和机。 国内外几种稳定出土拌和机的主要性能参数见表13—1
表13—1几种稳定土拌和机的主要性能参数 参数 国产WPZ|[ BOMAG MPHIOO CMI RS425 BOMAG MPHI20 功率(kW) 265 335 276 拌和宽度mm 2100 2005 2438 「拌和深度/m「40 406 400 工作速度/km/h 行驶速度/m/h 0~24 0~197 三轮驱动0~16 0~12 四轮驱动0~9.7 转子布置 后置式后置式 中置式 中置式 转子驱动形式液压 液压 机械 液压 刀具形式数量铲刀式78铲刀式70 子弹头式232 子弹头式214 行走驱动形式后轮驱动 后轮驱动 轮驱动 四轮驱动 整机质量/t 转子直径mm 1118 1270 1120 转弯半径mm 5500 6300 转向方式 前轮转向 前轮转向 四轮转向 铰接+后轮转向
表13—1 几种稳定土拌和机的主要性能参数 型 号 参数 国产 WPZ21 BOMAG MPH100 CMI RS-425 BOMAG MPH120 功率(kW) 270 265 335 276 拌和宽度/mm 2100 2005 2438 2100 拌和深度/mm 400 356 406 400 工作速度/km/h 0~3.3 0~3.3 1~2.76 0~3 行驶速度/km/ h 0~24 0~19.7 三轮驱动 0~16 四轮驱动 0~9.7 0~12 转子布置 后置式 后置式 中置式 中置式 转子驱动形式 液压 液压 机械 液压 刀具形式数量 铲刀式 78 铲刀式 70 子弹头式 232 子弹头式 214 行走驱动形式 后轮驱动 后轮驱动 四轮驱动 四轮驱动 整机质量/t 14 18 23 20 转子直径/mm 1118 1270 1120 转弯半径/mm 6400 5500 6300 转向方式 前轮转向 前轮转向 四轮转向 铰接+后轮转向
3稳定土拌和机的技术发展趋势 (1)大马力为了适应不同的工作条件和要求,增大发动机的功率储备,从而提高机器 的可靠性和生产效率。国外一些大型稳定土拌和机发动机功率均在330kW以上 (2)多功能稳定土拌和机可进行一般的灰土拌和,也能进行铣刨、破碎及旧路再生等 作业;液体喷洒装置可从运输车上将水、乳化沥青、石灰浆等添加材料精确地喷 洒到转子罩壳内,与拌和材料均匀混合,特别适合于旧路再生作业。 (3)中置式结构增强整机工作平稳性。传动系统设置摩擦片式限矩器,遇到超大负荷 时,限矩器摩擦片产生相对滑动,以减小工作负荷对传动系统造成的冲击和破坏 (4)泗四轮驱动、四轮转向在高速行走时,通常采用二轮驱动(后轮驱动),作业走行状态 时则采用四轮驱动,提髙牵引能力。四轮转向系统可实现前轮转向、后轮转向、 前后轮转向、铰接转向等四种转向方式,使机器更为机动灵活 (5)双向工作稳定士拌和机即可在前进方向进行拌和作业,也可在倒车方向进行拌和 作业,实现了转子正转、反转工作,在施工中不需调头就可继续工作,大大提高 作业效率。 (6)微处理器控制及监测所有的操作均通过电液伺服控制系统进行工作。微电脑控制 监测系统,实现了机器拌和深度自动控制,功率自动分配以及运行参数的及时显
3 稳定土拌和机的技术发展趋势： (1)大马力 为了适应不同的工作条件和要求，增大发动机的功率储备，从而提高机器 的可靠性和生产效率。国外一些大型稳定土拌和机发动机功率均在330kW以上。 (2)多功能 稳定土拌和机可进行一般的灰土拌和，也能进行铣刨、破碎及旧路再生等 作业；液体喷洒装置可从运输车上将水、乳化沥青、石灰浆等添加材料精确地喷 洒到转子罩壳内，与拌和材料均匀混合，特别适合于旧路再生作业。 (3)中置式结构 增强整机工作平稳性。传动系统设置摩擦片式限矩器，遇到超大负荷 时，限矩器摩擦片产生相对滑动，以减小工作负荷对传动系统造成的冲击和破坏。 (4)四轮驱动、四轮转向 在高速行走时,通常采用二轮驱动(后轮驱动)，作业走行状态 时则采用四轮驱动，提高牵引能力。四轮转向系统可实现前轮转向、后轮转向、 前后轮转向、铰接转向等四种转向方式，使机器更为机动灵活。 (5)双向工作 稳定土拌和机即可在前进方向进行拌和作业，也可在倒车方向进行拌和 作业，实现了转子正转、反转工作，在施工中不需调头就可继续工作，大大提高 作业效率。 (6)微处理器控制及监测 所有的操作均通过电液伺服控制系统进行工作。微电脑控制 监测系统，实现了机器拌和深度自动控制，功率自动分配以及运行参数的及时显 示
4.影响作业的主要因素 根据施工情况、拌和材料的性质及拌和要求,适当选择工作参数,有利于提高拌 和质量和生产效率。 (1)拌和较硬的材料或拌和深度较大(>250mm)时,应适当选用较低转子速度和行走速 度 (2)当拌和较松散的材料或拌和深度较小(<200mm)时,则宜选用较高的转子速度和行 走速度,也可选用低转子速度和高行走速度或高转子速度和低行走速度。 (3)充分利用发动机功率,适当提高转子速度和行走速度,提高作业效率。 (4)调节转子出料斗门开启度,满足施工中不同混合材料所需的最佳厚度和拌和平整度。 增大转子出料斗门的高度,有利于减小罩内材料的堆积及其拌和阻力 (5)拌和作业时,两个拌和幅带之间应有150-200mm叠加宽度,以避免在二幅交接边处 岀现未拌或夹生现象;并根据施工现场情况选择最佳的作业顺序,以提高作业效 率 、稳定土厂拌设备 现代道路铺筑工程中,稳定土材料的用量约等于公路工程所用沥青混合料和水泥混凝 土材料两者之和。采用中心站集中拌和法制备路基稳定土时使用稳定土厂拌设备 作业,其特点是拌和加工配比精度髙,拌和均匀,拌和质量一般要优于路拌机的 作业质量。当对改性基层土性质有较高要求时,一般采用稳定土厂拌设备。当前, 在高速公路及高等级公路大量兴建的情况下,稳定土厂拌设备的市场需求甚至多 于沥青混合料拌合设备及水泥混凝士拌合设备
4．影响作业的主要因素 根据施工情况、拌和材料的性质及拌和要求，适当选择工作参数，有利于提高拌 和质量和生产效率。 (1)拌和较硬的材料或拌和深度较大(>250mm)时，应适当选用较低转子速度和行走速 度。 (2)当拌和较松散的材料或拌和深度较小(<200mm)时，则宜选用较高的转子速度和行 走速度，也可选用低转子速度和高行走速度或高转子速度和低行走速度。 (3)充分利用发动机功率，适当提高转子速度和行走速度，提高作业效率。 (4)调节转子出料斗门开启度，满足施工中不同混合材料所需的最佳厚度和拌和平整度。 增大转子出料斗门的高度，有利于减小罩内材料的堆积及其拌和阻力。 (5)拌和作业时，两个拌和幅带之间应有150~200mm叠加宽度，以避免在二幅交接边处 出现未拌或夹生现象；并根据施工现场情况选择最佳的作业顺序，以提高作业效 率。 二、稳定土厂拌设备 现代道路铺筑工程中，稳定土材料的用量约等于公路工程所用沥青混合料和水泥混凝 土材料两者之和。采用中心站集中拌和法制备路基稳定土时使用稳定土厂拌设备 作业，其特点是拌和加工配比精度高，拌和均匀，拌和质量一般要优于路拌机的 作业质量。当对改性基层土性质有较高要求时，一般采用稳定土厂拌设备。当前， 在高速公路及高等级公路大量兴建的情况下，稳定土厂拌设备的市场需求甚至多 于沥青混合料拌合设备及水泥混凝土拌合设备
1.主要构成及工作过程 稳定土厂拌设备主要有以下几部分:贮料系统、计量系统、搅拌系统、成品料中 贮系统、联接各系统的输送设备控制系统等。稳定土厂拌设备的构成如图13- 图13—3稳定土厂拌设备 1.砂、石料配料斗2.集料机3.粉料配料斗4.螺旋输送机5.卧式存仓 6.搅拌机7.供水系统8.带式上料机9.电器控制柜10.混合料存仓
1.主要构成及工作过程 稳定土厂拌设备主要有以下几部分：贮料系统、计量系统、搅拌系统、成品料中 贮系统、联接各系统的输送设备控制系统等。稳定土厂拌设备的构成如图13—3。 图13—3 稳定土厂拌设备 1．砂、石料配料斗 2．集料机 3．粉料配料斗 4．螺旋输送机 5．卧式存仓 6．搅拌机 7．供水系统 8．带式上料机 9．电器控制柜 10．混合料存仓
基本工作过程 稳定土厂拌设备一般釆用连续作业式叶桨拌和器进行混合料的强制搅拌。基本工作过 程为:分别裝入配料斗的各种物料(如石灰、砂石、土壤、粉煤灰等),按配比所 需计量后汇集到带式集料机上;同时,存仓中的稳定剂粉料(石灰、水泥等)由螺 旋输送机输入计量料斗,经粉料给料杋计量后也送至带式集料机上。上述材料然 后均由集料机送至搅拌杋拌和。搅拌机物料入口上方设有液体喷头,根据各种物 料原有含水量喷洒适量的水(或稳定剂),使之满足道路施工需求。搅拌后的成品 料——稳定土,经带式上料机送至混合料存仓暂时贮存,再由自卸车运往施工现 稳定土厂拌设备的主要构成部分如下 (1)配料杋与集料机配料杋由料斗、电子调速皮带称或螺旋称等组成。配料机是一个 独立的整体,可根据稳定土配比的实际需要增减其数量。配料杋中与精确级配密 切相关的是电子调速皮带称或螺旋称。与以前采用的容积式计量方式相比,电子 称或螺旋称使计量精度提高了很多, 集料机由槽形带式输送机等组成,其作用是将配料机输岀的物料送到搅拌机处。 (2)粉料给料系统其作用是将粉状稳定剂(石灰、水泥等)按确定的比例连续地供给搅拌 机,粉料给料系统由卧式粉料存仓、螺旋输送机及粉料给料机等组成。石灰或水 泥在存仓内靠自重下落,经存仓底部的螺旋杋构进入螺旋输送机,再送入粉料给 料机上方的小斗内。然后,由粉料给料机按调定的比例计量给定出料量。 粉料给料机通常为叶轮式结构,其叶片间的体积是固定的,调整驱动叶轮的调速电动 机的转速,就可控制粉料的输送量
基本工作过程 稳定土厂拌设备一般采用连续作业式叶桨拌和器进行混合料的强制搅拌。基本工作过 程为：分别装入配料斗的各种物料(如石灰、砂石、土壤、粉煤灰等)，按配比所 需计量后汇集到带式集料机上；同时，存仓中的稳定剂粉料(石灰、水泥等)由螺 旋输送机输入计量料斗，经粉料给料机计量后也送至带式集料机上。上述材料然 后均由集料机送至搅拌机拌和。搅拌机物料入口上方设有液体喷头，根据各种物 料原有含水量喷洒适量的水(或稳定剂)，使之满足道路施工需求。搅拌后的成品 料——稳定土，经带式上料机送至混合料存仓暂时贮存，再由自卸车运往施工现 场。 稳定土厂拌设备的主要构成部分如下： (1) 配料机与集料机 配料机由料斗、电子调速皮带称或螺旋称等组成。配料机是一个 独立的整体，可根据稳定土配比的实际需要增减其数量。配料机中与精确级配密 切相关的是电子调速皮带称或螺旋称。与以前采用的容积式计量方式相比，电子 称或螺旋称使计量精度提高了很多， 集料机由槽形带式输送机等组成，其作用是将配料机输出的物料送到搅拌机处。 (2)粉料给料系统 其作用是将粉状稳定剂(石灰、水泥等)按确定的比例连续地供给搅拌 机，粉料给料系统由卧式粉料存仓、螺旋输送机及粉料给料机等组成。石灰或水 泥在存仓内靠自重下落，经存仓底部的螺旋机构进入螺旋输送机，再送入粉料给 料机上方的小斗内。然后，由粉料给料机按调定的比例计量给定出料量。 粉料给料机通常为叶轮式结构，其叶片间的体积是固定的，调整驱动叶轮的调速电动 机的转速，就可控制粉料的输送量
3)搅拌机搅拌杋是稳定土厂拌设备核心部分,通常采用密闭的双卧轴强制搅拌机 搅拌时,两搅拌轴相对转动,进入搅拌机的各种物料,在叶桨的强制搅拌下,逐 步拌和均匀,并向出料口推进。 搅拌机的拌槽内安装有耐磨的衬板。搅拌叶桨以一定的倾角安装在搅拌轴上,叶桨的 倾角不同,可适应不同物料的搅拌。 2技术与发展 稳定土厂拌设备发展的总趋势如下: 设备大型化:机械化施工设备的配套性要求,促使稳定土厂拌设备的向大型化方向发 展。近年市场对稳定土厂拌设备生产率的需求已从前几年的100h,上升为300 400t/h。目前还有进一步发展到600800th的趋势。 结构模块化:可解决大型化所带来的装、拆、吊、运等不利因素,既有利于制造厂生 产和产品系列化,又符合公路工程施工的特点。结构模块化是固定式稳定土厂拌 设备的必由之路。 扩展拌和范围:稳定土厂拌设备将不仅能拌制稳定土材料,还能拌制各种属于冷拌工 艺范围的路面材料。如碾压混凝土、乳化沥青混凝土等
(3) 搅拌机 搅拌机是稳定土厂拌设备核心部分，通常采用密闭的双卧轴强制搅拌机。 搅拌时，两搅拌轴相对转动，进入搅拌机的各种物料，在叶桨的强制搅拌下，逐 步拌和均匀，并向出料口推进。 搅拌机的拌槽内安装有耐磨的衬板。搅拌叶桨以一定的倾角安装在搅拌轴上，叶桨的 倾角不同，可适应不同物料的搅拌。 2.技术与发展 稳定土厂拌设备发展的总趋势如下： 设备大型化：机械化施工设备的配套性要求，促使稳定土厂拌设备的向大型化方向发 展。近年市场对稳定土厂拌设备生产率的需求已从前几年的100t/h，上升为300— 400t/h。目前还有进一步发展到600—800t/h的趋势。 结构模块化：可解决大型化所带来的装、拆、吊、运等不利因素，既有利于制造厂生 产和产品系列化，又符合公路工程施工的特点。结构模块化是固定式稳定土厂拌 设备的必由之路。 扩展拌和范围：稳定土厂拌设备将不仅能拌制稳定土材料，还能拌制各种属于冷拌工 艺范围的路面材料。如碾压混凝土、乳化沥青混凝土等