施工设备种类、规格繁多,各种机械又有着自身独特的技术性能和作业范围。一种机械可能有多种用途,而某一施工内容往往可以采用不同机械去完成,或者需要若干机种联合作业。为了获得最佳的技术经济效果,根据具体的施工条件,对施工机械的合理选择和组合,使其发挥尽最大可能的功效,是机械化施工中的一个非常重要的环节。
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道路工程如何进行机械选型
二、桩机设备选型
1、概述
随着经济的不断发展,交通运输行业也发展得很迅速。车辆荷载不断地加大,这对路基提出了更高的要求。路基处理技术及加固方法在道路工程施工中显得越来越重要。路基是路面的基础部分,其受到周围环境和荷载扩散的双重影响,保证路基的稳定性和强度及工后沉降是路基加固的最终目的。自然条件下的路基往往无法满足稳定性和强度的需求,需要进行加固,以符合承载力的要求。其中路基加固中的深层搅拌法、桩基加固法常采用到的桩机机械有:预制桩桩机、双轴水泥搅拌桩机、三轴水泥搅拌桩机、深层水泥搅拌桩机、旋喷桩机等。
2、预制桩桩机
预制桩沉桩方法采用打入法、振动法和静压法三种方法施工。所用的机械:打入法主要用落锤、柴油锤、液压锤等;振动法用振动锤;静压法则用静力压桩机;各种桩锤和桩架合起来称为打桩机。
2.1 锤击桩机
锤击沉桩设备包括桩锤、桩架和动力设备。
锤击法沉桩施工,桩锤选择是关键。首先应根据施工条件选择桩锤的类型,然后决定锤重,一般锤重大于桩重的1.5~2倍时效果较为理想(桩重大于2t 时可采用比桩轻的锤,但不宜小于桩重的75%)。
施工中应“重锤轻击”(锤的重量大而落距小),这样桩极易打入土中,不会打坏桩头,也不会产生桩身回弹;桩锤过轻时,则会出现“轻锤高击”, 极易损坏桩头,桩也难以打入土中。
锤击桩
2.2 静压桩机
静力压桩是利用静压力将桩压入土中,施工中无振动、无噪音,但存在挤土效应。适用于软弱土层和邻近有怕振动的建(构)筑物的情况。
静力压桩多选用顶压式液压压桩机或抱压式液压压桩机,压力可达8000kN。场地地基承载力应≥压桩机接地压强的1.2 倍,且场地应平整。
振动法是将振动锤吊至预制桩顶,将桩头套入与振动箱连接的桩帽或液压夹桩器内夹紧,振动锤产生的激振力通过桩身带动土体振动,使土颗粒间的摩擦力大大减小,桩在自重和机械力作用下沉入土中。振动法沉桩设备构造简单、使用方便、效率较高。
主要用于钢板桩、钢管桩的沉桩施工,借助起重设备可以拔桩。钢筋砼预制桩一般不得使用
振动沉桩机工作时,选用的频率和振幅随桩而异,在砂石类地层施工大直径钢管桩一般采用低频、大振幅;钢板桩一般采用中高频、中振幅。频率高则能与桩的自振频率产生共振,使沉桩速度快而噪声小,宜于城市施工。
2.4 水泥搅拌桩机
水泥搅拌桩按主要使用的施工做法分为单轴、双轴和三轴搅拌桩。
水泥搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、素填土、粉土、粘性土以及无流动地下水的松散砂土等土层。加固深度一般大于5.0m。
高压旋喷桩在施工方法上,可分别采用单管法、双重管法、三重管法;在喷射形式上又可分为旋喷、定喷和摆喷三种。
高压旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、素填土、粉土、砂土、碎石土等土层,而当土层中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较多的有机质以及地下水流速过大时,则需慎重使用或根据现场试验结果来确定其适用性,加固深度一般大于5.0m。
三、土方机械选型
1、概述
土方机械化开挖应根据项目的工程规模、开挖深度、地质、地下水情况、土方量、运距、现场和机具设备条件、工期要求以及土方机械的特点等合理选择挖土机械,以充分发挥机械效率,节省机械费用,加速工程进度。
土方机械化施工常用机械有:推土机、铲运机、平地机、挖掘机(包括正铲、反铲、拉铲、抓铲等)、装载机、自卸车等。
2、推土机
推土机是路基施工最常用的机械之一,装有推土铲刀,主要对土石方或散装物料进行切削或短距离搬运。具有灵活机动、所需作业面小.转移方便、干湿地均可作业等特点,主要用于纵向短距离运土和横向推土,还可用于平整场地、挖基坑、填埋沟槽及其他辅助作业。推土机适用于填挖高度在3m以下,运距50m—l00m以内短距离作业,如:路基修筑、基坑开挖、平整场地、土方挖运、清除树根。
3、铲运机
铲运机主要用于铲运土方,分拖式和自行式两种。铲运斗容量一般为6m3~l0m3。当铲运机行进时,可做自挖、自装、自运、自卸等各项工作,并有铺平及初步压实的作用。铲运机一股用于填筑路堤、开挖路堑、填挖和平整场地等。其通行坡度不应大于15%,经济运距为400m~600m。铲运机作业分为一般铲土、波浪式铲土、跨铲铲土及下坡铲土等。
适用于中短距离的土体挖运,不适用于潮湿的粘性土和干燥的粉砂土或陡坡路段。小型和中型的合理运距为100~350m,大型和特大型的合理运距为800~1500m。
4、平地机
平地机是道路工程施工的专用机械之一,路基施工时主要用于平整场地、修整路基顶面和路拱,还可用于修筑高度为0.75m以下的矮路堤及深度为0.5m以下的浅路堑及平整边坡,开挖边沟或排水沟等。平地机的刀片铲切深度视土类和施工要求可在0.08m~0.25m范围内确定。平地机的主要工作装置是刮刀,它可以调整成四种作业动作,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.分别做刮刀刀角铲土侧移以开挖边沟、刮刀刮土侧移以填筑路基及回填沟渠、刮刀刮土以平整路基顶面、刮刀机外倾斜以清刷路基边坡等作业。
4. 挖掘机
挖掘机主要用于挖土和装土,必须配备运土机械与之共同作业,适用于工程量大而集中的土石方挖掘,路基工程中常用全圆回转履带式挖掘机,土斗分反铲和正铲两种。反铲挖掘机的工作面可低于其停留面以下3m~6m,常用于挖基坑、沟槽等;正铲的挖掘机主要用来挖掘高出挖掘机停留面的土堆。反铲挖掘机可进行沟端开挖和沟侧开挖作业。沟端开挖时挖掘机从沟的一端开始,沿沟中线倒退开挖,运输车辆停在沟侧。正铲挖掘机可采用侧向开挖或正向开挖的方式作业。
适用于各种场合挖掘各种土体和软石
四、压实机械
压实机械是一种利用机械自重、振动或冲击的方法,对被压实材料重复加载,排除其内部的空气和水分,使之达到一定密实度和平整度的作业机械。
根据工作原理的不同:静力式,冲击式,振动式。
按碾压轮的材料和表面形状:钢制光面压轮、凸块压轮、羊脚压轮、格栅压轮和充气轮胎橡胶压轮等。
工作装置:几个钢板卷成或用铸铁铸成的圆柱形中空滚轮(内部可装配重材料)。
特点:压实深度不大,一般用于分层压实;
应用:静力光轮压路机依靠机重对被压材料进行压实。可用来压实路基、路面等各类工程的地基,使之达到足够的承载力和表面平整度。
分类:(1)按机械自重:小型(3~5t)、轻型(5~8t)、中型(8~10 t)、重型(10~15t)和超重型(>15t) 。
(2)按碾压轮和轮轴的数目:二轮二轴式、三轮二轴式和三轮三轴式。
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。
3、轮胎压路机
利用充气轮胎的特性来进行压实的机械。利用其垂直压实力与水平压实力压实路面和路基被压实材料,适于压实沥青混凝土路面面层材料,只能用于AC普通沥青混凝土,严禁用于SMA沥青玛蹄脂沥青混凝土,防止泵吸影响混凝土质量。
除利用充气轮胎与被压实材料接触时间长的特性来进行压实外,因“揉搓”作用及水平压实力,沿行驶方向有压实力及沿机械的横向压实力的作用。使沿各个方向移动材料粒子可得到最大的密实度。
五、路面机械
路面机械是指在公路建设中完成路面材料的生产与施工的机械设备。由于路面是用多种材料铺筑而成的多层建筑物,以及公路等级及地理位置的不同造成采用的筑路材料种类繁多加之施工方法多样,因此路面工程施工机械的品种多种多样。主要为沥青混凝土摊铺机、沥青洒布车、水泥混凝土摊铺机、路面铣刨机等。
沥青混凝土摊铺机是沥青路面专用施工机械。它能够准确保证摊铺厚度、宽度、路面拱度、平整度。因而广泛用于公路、城市道路、大型货场、停车场、码头和机场等工程中的沥青混凝土摊铺作业,也可用于稳定材料和干硬性水泥混凝土材料的摊铺作业。按摊铺宽度,可分为小型、中型、大型和超大型四种。
小型:最大摊铺宽度一般小于3600mm,主要用于路面养护和城市巷道路面修筑工程。
中型:最大摊铺宽度在4000~6000mm之间,主要用于一般公路路面的修筑和养护工程。
大型:最大摊铺宽度一般在7000~9000mm之间,主要用于高等级公路路面工程。
超大型:最大摊铺宽度为12000mm,主要用于高速公路路面施工。使用装有自动调平装置的超大型摊铺机摊铺路面,纵向接缝少,整体性及平整度好,尤其摊铺路面表层效果最佳。
沥青洒布车是一种使用历史最长的路面工程机械。在采用沥青贯入法或沥青表面处治法铺筑、养护沥青路面时,沥青洒布车可用来运输和喷洒各种液态沥青 (热态沥青、乳化沥青等),也可向就地破碎的土壤喷洒沥青结合料,以修建稳定土路面。主要用于沥青贯入法表面处治,喷洒透层、粘层、封层、混合料就地拌和、沥青稳定土等施工和养护工程。
滑模摊铺工艺是采用滑模摊铺机铺筑水泥混凝土面层的施工工艺。其特征是不架设边缘固定模板,布料、摊铺、振捣密实、挤压成型、抹面装饰等施工流程在摊铺机行进过程中连续完成。滑模摊铺技术在我国自1991年开始,经过多年推广应用,已经成为我国在高等级公路水泥混凝土路面施工中广泛采用的工程质量最高、施工速度最快、装备最现代化的高新成熟技术。
路面铣刨机是沥青路面养护施工机械的主要机种之一,主要用于公路、城镇道路、机场、货场等沥青混凝土面层的开挖翻新,也可以用于清除路面拥包、油浪、网纹、车辙等缺陷,还可用来开挖路面坑槽及沟槽,以及水泥路面的拉毛及面层错台的铣平。