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国内沥青摊铺机的演变与革新
发布时间:2020-01-15浏览次数:5

   沥青混凝土这一路面结构形式的出现,引发了路面材料摊铺方式的改革,过去人工摊铺的方法在平整度和生产率方面都已达不到施工要求。

   摊铺机是将已经拌制好了的混合料(包括基层稳定土和沥青混凝土等)均匀平整地摊铺在已经平整好的基层或者路基上的专用设备。现代摊铺机工作原理如下:刮料板把料斗中的沥青混合料传送到螺旋布料器,然后由螺旋布料器把沥青混合料沿全宽方向均匀的进行摊开,再由可调高度的熨平板把混合料刮到了预铺的高度。再经振捣器、振动器、压实梁进行振实,形成一条有一定厚度、宽度和形状的铺层。

   在20世纪30年代之前,一般是依靠人工来完成对各种类型的沥青路面的铺筑。20世纪的30年代,美国BLAW-KNOX、BARBERGREEN公司就已生产出早期的专用摊铺机,用于当时道路的摊铺作业。1931年,BARBERGREEN公司在圣路易斯道路展览会上首次展出了其研制的沥青混合料摊铺专用设备。1933年,BARBER-GREEN公司对摊铺机又进行了重大改进,制成了BG-79型摊铺机,形成了现代摊铺机的雏形。该机设置了料斗、刮板输料器、螺旋分料器,能将混合料从料斗中输送到螺旋分料器。

   20世纪70年代以前,我国沥青路面的摊铺是用人工摊铺的。70年代初期,我国公路沥青路面的结构形式,由过去单一的表面处治发展到贯入式、上拌下贯式、沥青碎石和沥青混凝土。尤其是沥青混凝土这一路面结构形式的出现,引发了路面材料摊铺方式的改革,过去人工摊铺的方法在平整度和生产率方面都达不到施工要求。

   70年代中期,我国公路交通部门开始研制小型沥青混凝土摊铺机。如当时的上海市政工程管理局机械修配厂、无锡市政机械修造厂和天津市政机械修造厂都生产过小型机械传动的摊铺机,但这些产品都仅用于本系统使用,未在国内道路施工普及应用。1974年,交通部公路科学研究所、交通部第一公路工程局和西安筑路机械厂联合开始着手研制LT6型沥青混凝土摊铺机。1976年,西安筑路机械厂完成LT6型沥青混凝土摊铺机样机制作。LT6型摊铺机是我国自行研制的第一台摊铺机,该机采用机械轮胎式传动,配机械加宽熨平板,采用振动器振动,不带熨平板加热装置及自动找平装置,左右刮板、螺旋分料器采用取力器同步传动,发动机最大功率35kW,最大摊铺宽度4.5m。1982年和1984年又先后两次对LT6型摊铺机进行改型,改型后的LT6A型摊铺机能够加装自动调平装置,LT6B型摊铺机熨平装置为液压伸缩式熨平装置。

   LT6系列的摊铺机连续生产了十几年,共生产了2000余台,是我国20世纪80年代沥青路面机械化摊铺的主要机械,直至2000年左右,该产品还在国内一些乡村道路中应用。为了适应施工规范要求,提高施工效率,20世纪80年代,国内施工企业开始通过现代国际、维昌洋行等代理公司购买进口摊铺机。随着我国交通建设事业不断发展,人们对路面施工质量和施工效率提出了更高要求。1986年,国标GBJ92-86《沥青路面施工及验收规范》颁布,该规范规定沥青路面平整度应不大于2.5mm。

   为了适应施工规范要求,提高施工效率,20世纪80年代,国内施工企业开始通过百莱玛、圣大德、现代国际、益雅基、维昌洋行等国外品牌代理公司购买进口摊铺机,从事国内沥青路面摊铺。这些摊铺机产品品牌众多、型号各异,以德国、瑞典、日本为主,但总体数量不大,全国也不过在百台左右。品牌包括福格勒、ABG、德马格、戴纳派克、BLAW-KNOX、玛连尼、比泰利、新泻等,产品型号主要包括ABG311、ABG355、ABG411、福格勒1700、福格勒1704等。与国产摊铺机相比,其鲜明特点便是行走采用电液控制,配装自动找平装置、熨平板振捣振动装置、熨平板加热装置等。

   在此期间,国内各生产厂家争相展开与国外知名品牌摊铺机厂商的合作,引进较为先进的技术,在国内开始生产摊铺机。1988年,西安筑路机械厂从德国戴纳派克公司引进了先进技术生产了LTY8型摊铺机。该机采用轮胎式全液压传动,配装液压伸缩式熨平装置,采用振捣+振动夯实技术,发动机功率82kW,最大摊铺宽度7.25m。1989年,镇江路面机械制造总厂引进日本新泻摊铺机技术,制造了2LTLZ45型沥青混凝土摊铺机。该机采用轮胎式机械传动,配装液压伸缩熨平板,最大摊铺宽度5m。1989年,徐州工程机械制造厂引进德国福格勒摊铺机技术,生产了S1700型沥青摊铺机。该机采用履带式全液压传动,可选配液压伸缩或机械加宽熨平装置,熨平板采用电加热,可选配液压脉冲压实梁,最大摊铺宽度8m。

   纵观20世纪90年代,国产摊铺机虽然在工况适应性和施工效率取得了长足进步,但在产品品系、可靠性、平整度等方面仍与进口摊铺机存在较大差距。

   随着我国国民经济的快速发展,公路客货运输量急剧增加,公路交通长期滞后所产生的的后果充分暴露出来。在此背景下,改扩建省道、国道以及建设高速公路,以缓解日益严重的交通交通拥挤、行车缓慢,逐渐成为行业的共识。20世纪90年代,国家第一次制订了以五纵七横国道主干线为骨架的国家公路网规划。1990年,被誉为“神州第一路”的沈大高速公路全线建成通车,标志着我国高速公路发展进入了一个新的时代。

   国内公路交通的快速发展,进一步推动了摊铺机的普及应用与技术升级。此价段,国内摊铺机厂商一方面继续展开与外资品牌合作,另一方面在吸收国外先进技术的基础上,开始自主研发工况适用性更强、性能更加可靠的摊铺机。

   1992年,陕西建设机械集团有限责任公司通过技贸合作,与德国ABG公司联合生产摊铺机,先后组装生产了ABG411、ABG323、ABG325、ABG423、LTL60等多种型号摊铺机。同一年英格索兰收购了ABG,使其成为英格索兰旗下的全资子公司,陕建和ABG的合作也因此变为同英格索兰的合作。1998年西安筑路机械厂自行研制出LT1200型摊铺机,该机采用履带式全液压传动,配装双夯锤振捣机构,摊铺速度恒速控制,最大摊铺宽度12m,最大摊铺厚度30cm,能摊铺沥青混合料和稳定土材料。20世纪90年代中后期,以镇江华通、三一、中联重科为代表的一批实力厂商进入摊铺机行业,进一步丰富了国产摊铺机的产品品系。

   当时一级公路、高速公路等高等级公路沥青摊铺中,进口摊铺机仍处于绝对垄断地位,其中典型的代表产品是ABG411、ABG423、福格勒1800等。ABG411型摊铺机采用液压机械传动方式,即液压泵—液压马达—机械变速机构—左右离合器、制动机构—左右终传动—履带。这种传动方式结构复杂,机械部分容易出现故障,不能实现全自动转向,操作性能较差,弯道转向轨迹过度不圆滑。ABG423型摊铺机为履带全液压传动,采用机电液一体化技术,可实现全自动转向。配装双夯锤振捣机构,两侧履带、螺旋输料器、刮板分别采用单独回路,可选配液压伸缩熨平板或机械加宽熨平板,采用燃气加热熨平板,机械加宽熨平板最大摊铺宽度达到12m。福格勒1800型摊铺机与ABG423型摊铺机技术上相近,主要不同之处在于它通常采用单夯锤+压实梁,配装一台16kW发电机,用电加热代替燃气加热预热熨平板。国产摊铺机包括多功能摊铺机在内,多用于摊铺高等级公路的基层材以及二级以下公路的沥青材料。ABG423、福格勒1800摊铺机作为20世纪90年代经典产品,在国内公路建设中得到了广泛应用,直到目前仍有一些企业还在使用这两种设备。 

   纵观整个90年代,国产摊铺机虽然在工况适应性和施工效率方面取得了长足进步,但在产品品系、可靠性、平整度等方面仍与进口摊铺机存在较大差距。如摊铺机熨平板制作、安装工艺不过关,造成加热后变形量较大;刮板和螺旋料位控制器的输出信号与控制比例泵和电磁阀的控制信号死区不一致,造成液压系统冲击较大;振捣梁和振动器相位不一致,导致压实效果差、能量利用率低、横向均匀性差。

   多功能摊铺机是一定程度上市场需求的产物,从国情上具有一定优势,但由于其在技术性能和使用效果存在一些不足,导致它在高等级公路沥青摊铺中应用非常有限。 

   1993年,交通部颁布的JTJ034-93《公路路面基层施工技术规范》中规定,一级公路和高速公路的稳定土层都应用集中厂拌法拌制混合料,并用摊铺机摊铺基层混合料。施工技术规范的改变,使得摊铺机在路面施工中的市场豁然广阔,市场得到迅猛发展。伴随着这一路面施工工艺重大改革,催生了另一摊铺机机种——稳定土摊铺机的诞生。 

   采用普通沥青摊铺机水稳、二灰等基层材料时,摊铺机输分料机构阻力较大,影响摊铺机的整体作业性能。同时输料刮板、输料底板、螺旋分料器叶片、熨平板底板等结构件磨损快,更换费时费力。基于以上因素,用户急需找到一种新型摊铺机。水稳摊铺机的出现,不仅满足了高等级公路等基层材料高标准施工要求,而且大幅度降低了解用户的使用成本。

   当时的水稳摊铺机多是在低档沥青摊铺机上改造而来,总体结构简单,价格偏低。其中代表产品包括徐工WTU75稳定土摊铺机、镇江 华通WLTL7000型稳定土摊铺机、鼎盛WTB7500型稳定土摊铺机、西筑WT750型稳定土摊铺机等。此类产品虽然称之为稳定土摊铺机,但在在抗离析、大厚度、高效率、密实等方面并不完全符合摊铺稳定土的要求。

   沥青混凝土和水稳材料2种材料都采用摊铺机摊铺,就需要用户购买2种摊铺机。但这对于中小施工企业来讲,同时购买2种摊铺机显然费用过高。在此背景下,催生了可以同时摊铺2种材料多功能摊铺机的诞生。这种摊铺机结构复杂,技术性能等级较高,基本采用全液压传动,左右履带、刮板、螺旋分料器采用独立驱动,并带熨平板加热装置。多功能摊铺机是一定程度上市场需求的产物,从国情上具有一定优势,但由于其在技术性能和使用效果存在一些不足,导致其仅用于摊铺公路基层材料或二级以下公路沥青混合料,而在高等级公路沥青材料摊铺中很少应用。

   鉴于规范要求以及宽幅摊铺在应用中出现一些弊端,很多施工企业在相当一段时间内对宽幅(12m左右)摊铺机并不认可,致使宽幅摊铺机市场短暂升温便陷入低迷。

   《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)中规定:高速公路和一级公路宜采用2台以上摊铺机成梯队作业进行联合摊铺。当混合料供应能满足不间断摊铺时,也可采用全宽度摊铺机一幅摊铺。

   鉴于此,在20世纪90年代以前,对于宽幅路面一般都采用2台以上摊铺机成梯队摊铺。但在90年代后期,这种摊铺作业模式发生了一些变化,少数施工企业开始尝试在某些高等级公路面层、基层材料摊铺中,采用宽幅(12m左右)摊铺机单机作业代替传统的多机梯队作业。其中较为典型的设备有ABG423、福格勒1800等。对于施工企业来讲,采用宽幅摊铺机单机作业简单,没有纵向接缝,路面外观更好,只需一台摊铺机就可完成作业,有效提高了施工效率,大幅降低了施工成本。 

   20世纪90年代后期建成的高等级公路投入使用后,人们普遍反映,采用大宽度摊铺的沥青混合料离析现象严重,道路投入使用运营后不久,很快出现如坑塘,松散、车辙等病害,道路平整度也不好,影响行车舒适性,且道路正常使用寿命严重缩短。鉴于以上原因,《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)5.6.2才做了适当更改,取消了“当混合料供应能满足不间断摊铺时,也可采用全宽度摊铺机一幅摊铺”这一规定。鉴于规范要求以及宽幅摊铺在应用中出现一些弊端,很多施工企业在此后相当一段时间内对宽幅(12m左右)摊铺机并不认可,致使宽幅摊铺机市场短暂升温便陷入低迷。

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