中大機械：水穩結構層雙機組同步分層大厚度連續攤鋪碾壓整體成型施工工法在濟青改擴建中的應用

高速公路改擴建及新建工程
水穩結構層雙機組同步分層大厚度
連續攤鋪碾壓整體成型
施工工法及應用

目 錄

一、雙機組同步分層大厚度連鋪連壓整體成型工法的創新背景

二、濟（南）至青（島）高速改擴建工程概述

三、傳統施工工法概述及質量通病、施工難題

四、創新施工工法概述及主要特點、主要創新點

五、工程質量檢測結果及質量評價

六、施工機械科技創新和集成創新

七、結論和工法推廣應用
八、結語

一、雙機組同步分層大厚度連鋪連壓整體成型工法的創新背景

(一)我國經過近30年基礎設施投資建設，高速公路裏程已達到14萬公裏，穩居世界第一。隨著國民經濟的大發展，高速公路建設形式也隨之改變，從原設計的4車道變為6車道、8車道，把既有的4車道改擴建為8車道，這一改變將成為未來20幾年或是更長時間高速公路建設的主要形式。

(二)高速公路改擴建施工必須保證社會車輛通行，無法封閉交通，社會影響大，所以要求建設工期短和施工周期短。按照傳統施工機械、施工工法進行組織施工，存在幾乎不可避免的質量通病和施工難題。

(三)通過機械設備集成創新,來促進施工工法創新，根本解決改擴建工程及新建工程的質量通病和固有“頑疾”就十分必要，且對後續的高速公路改擴建和新建工程施工具有重大示範作用和廣泛推廣價值，具有不可估量的影響。

(四)依托國家重點改擴建高速公路項目(濟青高速四改八擴建工程)，由建設單位牽頭，山東高速、山東路橋、中大機械、長安大學等幾家業界實力單位共同立項，聯合進行重點課題攻關,成功創新了高速公路路麵水穩結構層雙機組同步分層大厚度連續攤鋪碾壓整體成型施工工法。

二、濟（南）至青（島）高速工程概述

（一）工程基本情況

濟青高速公路改擴建工程全長309公裏，原路為四車道標準,現按設計速度120公裏/小時、雙向八車道高速公路標準擴建，項目施工主要采用“兩側拚寬為主、單側分離為輔”的加寬方式。路麵結構形式為：54（56）cm，水泥穩定碎石+10cmATB-25瀝青穩定碎石+8cmAC-25+6cm改性AC-20+4cmSBS改性SMA13。

（二）施工重點和難點

1、質量通病難以有效遏製
關鍵部位和薄弱部位施工存在的質量通病,無法得到有效遏製和徹底解決，如路麵反開挖部位54（56）cm水穩結構層回填施工空間狹窄，工序銜接複雜，人為因素幹擾多，水穩結構層分層攤鋪和碾壓對下承層的擾動，水穩養生環節影響等，都難以保證施工質量、縮短施工周期。

2、最大的施工難題是如何保暢

作為不中斷交通的“四改八”高速公路擴建工程，其政治和社會影響較大，“邊通車，邊施工”的建設特點決定了工程的特殊性、複雜性，在改擴建期間始終保證四車道通行，解決通行受限問題是一條硬性指標。

3、施工周期長的問題無法根本解決。

設計水穩基層厚度為54（56）cm，需要分三層攤鋪施工，每層養生時間7天，增加層間結合處理工序，施工周期長就成為一個無法回避的難題。

（三）反開挖等關鍵部位的水穩結構層回填基本情況

1、為保證“邊通車，邊施工”，首先在高速一側采取硬拚接方式修建一條兩車道的新路，然後封閉另一側的兩車道老路，讓兩車道新路與兩車道老路形成四車道保證通行。根據工程施工要求，對封閉後的老路基與新修道路進行層層搭接處理。

2、根據路麵施工圖設計要求，對新舊道路的硬拚接部分全部采用反開挖路麵水穩結構層回填工藝。54cm厚的水泥穩定碎石結構層分三層連續分層攤鋪、分層碾壓。

3、拚接部位處理
(1)在硬拚接部位銑刨出第一層3.15m寬18cm厚，第二層3.55m寬18cm厚，第三次3.95m寬18cm厚的台階式路槽。
(2)反開挖部位結構圖。

三、傳統施工工法概述及存在的質量通病、施工難題

（一）傳統施工工法概述

簡單地講，傳統施工工藝就是采用傳統的機械設備和設備組合，進行三層分層攤鋪、分層碾壓的工藝。每層厚度18cm。

1、傳統工藝是由一台攤鋪機在第一層攤鋪100米後，提機等待碾壓，碾壓完成後倒回起點攤鋪第二層，第二層攤鋪碾壓同樣長度後，再倒回攤鋪碾壓第三層。第三層攤鋪碾壓完成後在進行下一段落的攤鋪碾壓。

2、反開挖部位較深較窄，僅能容納一輛料車倒行，常規做法是采用墊坡道的方式，讓運輸料車從坡道倒行至攤鋪機後再駛出坡道，下一輛車繼續倒行卸料，每隔一段距離就需墊設坡道，施工至坡道位置時就需要進行及時清理後再繼續攤鋪。

（二）傳統工法使用的施工機械

傳統施工機械沒有側向物料轉運車配合，沒有大型抗離析攤鋪機，沒有智能控製可調向的大噸位的碾壓設備，施工工效極低，質量通病無法遏製，無法在水泥初凝期內完成水穩基層的連續攤鋪和壓實，不能實現連鋪連壓整體成型。

（三）存在的問題和質量通病

1、施工工效低，施工周期長；

（1）開挖槽遇見天氣下雨積水，積水無法及時排除，延長施工周期。

（2）由於開挖槽寬較窄，僅能容納一輛料車通行，若采用常規的墊坡道方式，則料車從坡道倒行至攤鋪機後再駛出坡道，下一輛料車才能繼續倒行卸料。料車的行駛時間長，嚴重降低攤鋪施工效率。

（3）墊設坡道環節複雜，坡道距離攤鋪機遠，料車倒行時間長；坡道距離攤鋪機近，墊設工程量大，且施工至坡道位置時還需要進行及時清理，大大降低施工效率。

（4）攤鋪機、壓路機來回倒行等待時間長，二次攤鋪接頭處理費時、費工，整體工序銜接不暢，施工效率大幅下降。

2、工程質量通病

（1）由於料車載重較大，所有的料車輪跡在開挖槽底重合，若釆用常規的攤鋪方式，槽底老路床將難免會出現彈簧和翻漿現象，同時槽底行車反複碾壓對老路床的擾動嚴重。

（2）采用三層連續攤鋪存在層間結合處理差的弊病，上層壓實時必然形成對初凝下層的擾動破壞，根據現場時間測定，三層連鋪終壓時間太長對下層的破壞幾乎不可避免。

（3）采用三層連鋪反複提機，路麵接頭接縫多，路麵平整度差。

四、創新施工工法概述及主要特點、主要創新點

（一）主要考慮和主要思路

擺脫傳統施工工法的思路，通過特種高端成套組合設備的集成創新，來實現施工工法創新，真正意義上解決薄弱部位和關鍵部位水穩基層回填的施工難題，徹底消除路麵水穩施工的質量通病，根本解決施工周期長的頑疾弊病。

對創新工法簡單來說，就是采用雙機組同步分層大厚度連續攤鋪碾壓整體成型施工工法。

（二）創新施工工法的主要特點、主要創新點

1、研製特種高端成套機械設備（側向物料轉運車＋自帶水泥漿噴灑裝置的抗離析大厚度攤鋪機＋超重噸位、智能控製可調向振動壓路機＋超重噸位、霧化補水、強力揉搓膠輪壓路機）實現水穩結構層雙機組同步分層大厚度連續攤鋪、連續碾壓、整體成型，確保在水泥初凝期內完成，克服多層攤鋪問題、碾壓對下層的擾動問題，層間結合處理問題、減少水穩層養生環節問題、克服工程周期短的弊病，提高施工質量，保證工程品質。

2、物料實現側（橫）向輸送，運輸料車避開開挖槽內通行；

（1）運輸料車在拚寬的新路行駛，不允許在施工槽底通行，料車長距離在開挖槽內倒行的困難和帶來的質量隱患徹底消除。

（2）省略給運輸料車墊設坡道環節，解決了通行受限的問題，節省了人力和倒車時間，大大提高了攤鋪作業效率。

（3）避免開挖槽底行車反複碾壓對老路床下承層的擾動。

3、攤鋪工藝實現大厚度、抗離析，連續作業不間斷。攤鋪機是施工作業的核心設備之一，要求必須具有二次攪拌原理、抗離析效果好、大厚度、大寬度攤鋪功能。

（1）采用抗離析、大厚度攤鋪

把三層連續分層攤鋪合並為兩層大厚度連續攤鋪，單層厚度由18cm增加至27cm,使得水穩結構層之間的整體性更加良好，提升了整體承載力。

（2）采用雙機組攤鋪作業

可以保證施工設備不用來回倒行，節約提機倒行時間、等待下承層碾壓時間、攤鋪機就位調試時間、二次攤鋪處理接頭的時間，可以形成連續不間斷作業，在施工效率上獲得大幅提升。連續不間斷攤鋪沒有接頭沒有接縫、可有效提高結構層的平整度。兩層連續不間斷在短時間內攤鋪完成，減少水穩層間結合處理環節，可以增強兩層水穩基層之間的粘結，便於形成整體板塊。

4、碾壓工藝應實現大厚度碾壓、連續作業不間斷，既能滿足大厚度壓實要求，又不能過壓。壓路機是壓實工藝的核心設備之一，壓路機應有大噸位、智能控製可調向功能。

（1）采用大噸位壓路機碾壓，提高了混合料的壓實效果。采用39t重單鋼輪振動壓路機的水平振蕩碾壓功能可提高混合料與台階之間的嵌擠密實；通過37t膠輪壓路機的揉搓作用，更加增強了混合料骨料之間的嵌擠密實效果。

（2）消除超出水泥初凝時間後碾壓上一層所產生的擾動。

（3）壓路機不用來回倒行，節約施工時間。

5、水穩層間結合處理實現同步和智能作業。

（1）高速循環攪拌係統可以保證水泥漿時刻處於均勻懸浮狀態，不會出現水泥漿靜置條件下的沉澱和分層。

（2）噴頭安裝在攤鋪機履帶上，高度與台階高度吻合，且在豎向上傾斜安裝，多個噴嘴可以將台階側麵和頂麵全覆蓋。

（3）通過管道和噴頭將水泥漿均勻的灑布在台階的側麵和頂麵，隨即混合料便將其覆蓋，可以同混合料中的水泥同步上強度，提高了台階部位的粘結效果。

（4）主機前方推輥部位的水泥漿噴灑裝置，可以和攤鋪同步進行作業。增強了層間的粘合，保證了水穩基層整體成型。

五、工程質量檢測結果及質量評價

（一）施工、監理、業主單位質量證明

（二）關鍵指標檢測結果

1、壓實度檢測結果

2、鑽芯取樣情況：芯樣完整、密實，上下均勻性好

（1）厚度36厘米(超厚度一次成型攤鋪)。

（2）厚度54厘米(雙機組同步分層連鋪27cm+27cm)。

3、無側限抗壓強度結果

4、平整度檢測結果

（三）質量評價

從采用雙機組同步分層大厚度連續攤鋪碾壓整體成型施工工法的檢測結果來說，鑽芯取樣的完整性、密實性、均勻性更高；平整度、壓實度和無側限抗壓強度完全滿足工程質量要求，水穩結構層整體性更好。

（四）專家評價

六、施工機械科技創新和集成創新

（一）中大機械創新產品DT係列大厚度、大寬度、抗離析攤鋪機

有效解決了物料的橫向、豎向、縱向、片狀離析，真正意義上實現大厚度、大寬度攤鋪需要，可實現最大寬度23米、最大厚度60厘米的水穩結構層攤鋪。

1、DT1360主要技術參數

產品名稱

名稱

參數

DT1360

主要技術參數

發動機

DEUTZ BF06M1013CP

控製方式

機械式調速

振搗方式

調頻變幅雙振搗

攤鋪寬度

2.5~13m

攤鋪厚度

600mm

攤鋪速度

0~14.3m/min

行走速度

1.85km/h

整機質量

31T

額定功率/轉速

181kw/2300r/min

熨平裝置形式

機械加寬式

振動方式

調頻振動

理論生產力

960t/h

平整度

б≤1.2mm(瀝青硜) б≤3 mm(混凝土)

攤鋪密實度

≧88%(瀝青硜) ≧85%(混凝土)

運輸尺寸(長×寬×高)

6430×3240×3200

主機質量

23T

2、DT1800主要技術參數

產品名稱

名稱

參數

DT1800

主要技術參數

高壓共軌電噴發動機

IVECO F2CE9687D

控製方式

閉環數字控製

振搗方式

調頻變幅雙振搗

攤鋪寬度

3~18m

攤鋪厚度

600mm

攤鋪速度

0~13.1m/min

行走速度

1.85km/h

整機質量

39.8T

額定功率/轉速

306kw/2100r/min

熨平裝置形式

機械加寬式

振動方式

調頻振動

理論生產力

1500t/h

平整度

1.2mm(瀝青硜) б≤3 mm(混凝土)

攤鋪密實度

≧88%(瀝青硜) ≧85%(混凝土)

運輸尺寸(長×寬×高)

7365x3460x3200

主機質量

26T

3、DT2000主要技術參數

產品名稱

名稱

單位

參數

DT2000

主要技術參數

基本攤鋪寬度

mm

3000

自動伸縮寬度

mm

2500x2

最大攤鋪寬度

mm

20000

最大攤鋪厚度

mm

600

攤鋪速度

m/min

0~14.3

行駛速度

km/h

0~2.05

熨平板型式

/
20米機械加寬段及9米液壓伸縮段 共29米

夯錘類型（單、雙夯）

/

雙夯

夯錘振搗頻率

Hz

0~25

加熱方式

/

燃氣加熱 / 電加熱（選配）

履帶接地長度

mm

3790

推輥伸縮行程

mm

600

刮板輸送裝置運行速度

m/min

0~37

螺旋分料裝置轉速

r/min

0~127

理論生產率

t/h

1600

平整度

mm/3m

≤3攤鋪穩定土 ≤1.2攤鋪瀝青

預壓密實度

%

≥85%攤鋪穩定土 ≥88%攤鋪瀝青

拱度調節範圍

%

-1— +3

發動機品牌

/

IVECO CURSOR9

發動機型號

/

F2CC9687A*E

發動機功率

kW

306

冷卻方式

/

水冷

尾氣排放標準

/
Tier3

螺旋輸送器直徑×螺距

/
D480、D420、D360、D320、D280 螺距280

螺旋料槽寬度

mm

600、640、680、720

螺旋整體升降高程

mm

250

螺旋分料器離地最大間隙

mm

700

料鬥容量(容積/噸位)

m³/t

12 / 24

燃油箱容量

L

700

主機運輸尺寸（長*寬*高）

mm

10500x3460x3400

主機運輸重量

t

31.5

附件運輸重量（包括2.5米伸縮）

t

32

2.5米伸縮包裝箱尺寸

mm

3600x1900x1250

2.5米伸縮包裝總重量

t
9.5

（二）中大機械創新產品重型振動壓路機

YZZT39智能控製可調向振動壓路機，具有水平震蕩和超大壓實功能，可根據壓實實際需要調節壓實功，保證壓實後上下層的密實均勻度，滿足壓實功能又保證不過壓，充分滿足大厚度壓實需要。

YZZT39主要技術參數

產品名稱

名稱

單位

參數

YZZT39

主要技術參數

工作質量

kg

39000

前輪分配質量

kg

26500

後輪分配質量

kg

12500

靜線載荷

N/cm

1083

振動頻率

Hz

22-26

名義振幅

mm

3.3

激振力

kN

930

激振力方向

/
0-90°無級可調

行駛速度

km/h

0-4.1/0-7.9

爬坡能力

%

40

最小轉彎半徑

mm

7500

油箱容量

L

400

輪胎參數

/
26.5-25

工作電壓

V

24

整機尺寸

mm

7081*2690*3300

型號

/
依維柯F2CC7687A*E

形式

/

直列、水冷、渦輪增壓、電噴

額定轉速

rpm

2100

額定功率

kw

285

活塞排量

L

8.71

最大扭矩

N.m/rpm

1600/1500

轉向方式

鉸接式

轉向操縱

/
液壓助力方向盤

轉向角

°

±34

擺動角
°
±12
 

（三）中大機械創新產品超重噸位膠輪壓路機

YL27/37變質量輪胎壓路機，具有霧化補水，強力揉搓功能，可以實現骨料強嵌擠級配，有效避免表層鬆散。

YL27/37主要技術參數

產品名稱

名稱

參數

YL27/37

主要技術參數

最大工作質量

37000Kg

最小工作質量

27000Kg

前輪分配重量

16800Kg

後輪分配重量

20200Kg

最小轉彎直經

18000mm

軸距

4000mm

輪胎重疊量

≥ 45mm

壓實寬度

2730mm

離地間隙

290mm

行使速度

I=0～5； II=0～11Km/h
爬坡能力

20%

輪胎數量｛前+後(個)

5+6

輪胎規格

11.00-20-16

發動機功率

160kW

額定轉速

2200r/min

外形尺寸｛(mm) 長X 寬X高｝

5200x2766x3275

（四）中大機械創新產品側向物料轉運車

側向物料轉運車可以實現橫向和其他方向供料，可在反開挖的基槽側麵均衡、連續、平穩供料。

ZYH1000橫向物料轉運車主要技術參數

產品名稱

名稱

參數

單位

ZYH1000橫向物料轉運車

產量

1000

t/h

橫（側）向輸送距離（中心距）

5.3

m

輸送（出料）高度

2

m

帶速

無級可調

輸送帶寬度

1

m

整機長度

7
m

（五）中大機械創新產品水泥漿同步噴灑裝置

水泥漿噴灑裝置安裝在攤鋪機上，實現噴灑和攤鋪同步作業，可以給反開挖台階側麵和頂麵全覆蓋均勻噴灑水泥漿，隨即混合料便將其覆蓋，可以同混合料中的水泥同步上強度，提高層間粘結效果。

水泥漿噴灑裝置主要技術參數

產品名稱

名稱

參數

水泥漿

噴灑裝置

主要技術參數

水泥漿箱體容量

1立方米

水泥前噴頭數量

8個

側噴頭數量

左/右各3個

最大流量

5立方米/小時

工作噴灑量

無級可調

工作寬度

3.15米～3.9米

攪拌裝置轉速

100轉/分鍾

（六）中大機械設備集成創新與工藝配套

(側向物料轉運車+帶水泥漿噴灑裝置的抗離析大厚度攤鋪機+超重噸位智能控製可調向振動壓路機+超重噸位霧化補水強力揉搓膠輪壓路機)特種高端成套組合集成設備有效地與創新施工工法進行匹配，徹底保證雙機組同步分層大厚度連續攤鋪碾壓整體成型施工工法的作業要求。

七、結論和工法推廣應用

（一）高速公路改擴建工程及新建工程水穩結構層施工的雙機組同步分層大厚度連續攤鋪碾壓整體成型工法是一次重大的工藝工法創新，是國內首創。它解決了傳統施工工法中幾乎無法避免的施工難題，有效遏製了質量通病，省掉部分工序縮短了施工周期，有力保證了了改擴建工程及新建工程的工程品質和建設品質。

（二）雙機組同步分層大厚度連續攤鋪碾壓整體成型工法有重要的社會意義和經濟價值。

創新施工工法的成功應用，不僅解決了四改八擴建路麵反開挖回填連續攤鋪碾壓整體成型施工難題，而且為新建工程水穩結構層同步分層大厚度整體成型攤鋪與壓實提供實踐經驗和根治方案，對縮短施工周期、遏製質量通病有重要的社會意義！

創新施工工法的成功應用，大大提高了施工效率、節省了大量的人工和機械、材料成本，減少了工序成本，帶來極高的經濟價值。

（三）雙機組同步分層大厚度連續攤鋪碾壓整體成型工法在濟青高速公路改擴建工程的成功應用，具有重大的示範作用和廣泛推廣價值，此“又好、又快、又省”的創新工法，將代表未來高速公路建設的發展趨勢，將在未來高速公路建設中得到廣泛應用。

（四）特種高端成套機械設備的集成創新是創新施工工藝工法的前提條件，它不但是單一設備的重大技術改進，更是一次設備集成創新，對實現創新新工藝、新工法起到了重要保證作用。

八、結語

設備科技創新和集成創新積極促進了重大施工工法創新，推動了工程品質和建設品質革命。在課題聯合攻關階段，業主重視、專家指導、設備研發、施工組織、監理監督，各實力單位相互配合，取得了事半功倍的效果，為雙機組同步分層大厚度連續攤鋪碾壓整體成型工法的創新和推廣打下了堅實的基礎。