第一章 绪论
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
近些年我国沥青混凝土路面的发展较快，目前新建道路基本全部以沥青混凝土路面为主，全国各地纷纷实施老路白改黑改造和升级，现有道路中沥青混凝土路面结构的比重已经到达了百分之九十以上。路面是道路不可缺少的重要的组成部分，路面质量的好坏对道路使用功能的发挥也有十分重要的作用[1]。从经济方面来看，一般路面建设占了工程整体造价的15%~30%左右。
现今我国混凝土路面存在以下几个主要问题：第一，路面的耐久性，即使用寿命。各方面道路使用年限数据显示，我国路面的使用年限大大小于设计值；第二，开裂、脱空、剥落、车辙等早期局部病害比较多；第三，路面平整度、车辆行驶的舒适性有待提高[2]。上述普遍存在的三个问题，不仅会影响车辆的行驶，又会给国家基础建设带来严重的经济损失。
随着我国经济的高速发展，特别是现在电子商业的爆炸式发展，各物流运输车辆不断大型化和渠道化，交通量也相应的迅速增长，再加车辆超载等因素导致路面负担加重，这些都考验着路面的质量。
我国的公路建设的以前所未有的速度进行建设，路面工程建设主要以机械作业为主，路面质量的控制很大程度上与机械化管理直接相关。路面施工过程中对搅拌机械、摊铺机械、碾压机械等各类机械进行合理科学的组织配置是至关重要的。机械设备的好坏与配置是否齐全等问题不仅直接影响到工程质量、工期安排，对生产综合效益的影响也是很大的。施工机械的配置、数量选择、机械工期安排，以此来实现最大的效益等现代化施工机械问题，对于公路建设起步较晚的中国来说，都是需要进一步研究的课题。 1.2 国内外研究现状
俗话说要想富先修路，我国作为世界第三大国家所修建的高速公路的建设密集程度甚至还不如周边的菲律宾、马来西亚等这些邻近的小国家。目前全球高速公路数据来看，高速公路建设最多、道路网络最发达、机械设备最完善的国家是美国。
沥青混凝土路面具有很多的优点和较高的施工技术含量，成为世界各国的建设单位和学者研究的研究热点。美国加利福利亚公路管理局在1957年美国运输交通技术协会年会上通过对45项道路机械施工的研究，得出施工时间与生产量关系的香蕉曲线理论[3]。道路机械汽车系统工作效率的研究从上世纪60年代就已经开始了。离我国最近的发达国家日本也是从60~70年代开始，重点研究施工的机械化生产，对于机械的选择、机群的组合配置、机械施工的组织计划、提高工程的
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合肥工业大学专业硕士研究生学位论文
经济性、降低工程成本等课题都是研究的主要方向。在欧盟Brite-EuRamⅢ计划下，法、芬、德、英、瑞的多家单位联合对机群协作进行了研究，成果包括GPS（RKT模式）、激光引导技术等控制系统设备。
从上个世纪六七十年代起，国外在如何合理配置施工作业机械群，在如何提高机械化作业群的工作效率领域作了大量的研究，在随机网络理论的影响下，根据施工作业均为循环作业这一特点，提出了一种循环作业网络（CYCLONE），在八十年代通过将仿真技术循环作业网络技术相结合，分析研究施工机械配套的合理性及施工机械类型、数量及作业参数的最佳选择，伴随着欧美发达国家公路建设的需要，新的机械设备被发明出来，致使全球的道路机械化施工程度迅速提高，公路施工建设的机械化机群施工也日益完善起来。机械自动化也伴随着电子计算机的应用飞速发展。如美国的工程承包单位和施工方为谋求最大的经济效益，重点对施工工程量与施工效率进行研究分析，对施工机械进行经济选型与组合，科学的配置各种机械，最大限度的对公路施工进行机械化作业，现今的机械化可以说是基本实现100%的程度。整个公路行业在控制整个施工过程中都逐步形成了一套严谨的、科学的施工管理方案[4]。
最近十多年以来，随着我国公路事业蓬勃发展，机械化施工也逐步广泛应用，施工方法和工艺越来越专业化、现代化，施工机械设备的配置也越来越先进，机械化施工发挥着越来越重要的作用。但是由于我国的基础差、起步晚，与发达国家相比较，我国公路机械化施工无论是施工程度还是机械化水平都有一定差距。特别是在机群施工配置的研究方面，于上世纪八十年代才开始，当时由于沈大、京津塘高速公路的建设需要，国内学者根据前苏联和其他国家有关文献和相关技术，开始研究中国的路面施工机械配置与作业问题。过去的15年中，交通部门对此进行了较深入的研究与应用，成立了“高等级公路机械化施工与管理”课题组，该课题组从上世纪八十年代末年开始涉足公路机械化施工，九十年代中期开始重点研究高速公路路面工程机群施工配置，先后承担了有关部委的多个科技项目，初步形成了“沥青混凝土路面机群施工配置理论”与“沥青混凝土路面机群施工配置技术”，从目前公路建设情况看，我国机械化并没有形成完善的、合理的成套的高级公路施工管理方案[4]。
机械化施工以机械为主，按照机械的运行规律和施工需要来进行机群配套使用的研究也才刚起步，如何科学合理地管理好、组织好施工机械成为工程实践中需要解决的课题。同时，因为我国幅员辽阔，公路等基层设施的建设不完善，大批公路待建设，为使公路施工机械化、集成化更好的应用于公路建设，服务于社会经济发展，不断提高机械化程度，严格控制公路质量是当今热门的研究课题。
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1.3本文所研究的项目概况
为提升安徽某市国省干线公路通行能力，改善市区出口路通行条件，发挥中心城市辐射作用，推进城镇化建设，对境内国道G206全线沿老国道进行拓宽改造。
项目设计全线长为13.9公里，设计标准为一级公路兼顾城市主干道。其设计路基宽度为60米，主车道宽48米，全线设计时速为80公里，双向6车道；辅道宽12米，辅道设计时速为40公里，双向2车道。工程造价为3.02亿元，设计工期18个月。
该施工段位于安徽省西南部，属于亚热带季风性湿润气候。气候特征为四季分明，气候温和，雨量适中，霜少雪稀。年平均气温：约为17℃，夏季平均气温为25-28℃左右（极端最高温未超过40℃），冬季平均气温为5℃左右。无霜期大约250天。年平均降水量在1300mm-1500mm，4月-8月占年降水总量的70%以上，每年6月-7月是梅雨季节，常出现大到暴雨。
交通荷载组成：该路段为连接相邻城市主干道，经调查分析：小于2t的车占70%左右；大于2t的车占30%，特别是10t以上占调查总数20%。调查交通量为：N＝1046辆/d（双向）。按设计使用年限内累计标准轴次进行验算和设计，本段路面结构形式分为两种：第一种是利用原有省路的旧混凝土路面结构，铺设沥青混凝土。另一种是在设计加宽的路基上铺设沥青混凝土。本课题所依托项目的路段设计参数如表1.1和表1.2所示，主要工程数量如表1.3所示。
表1.1 填方路段设计 Table 1.1 Embankment Design 部 位 路面上面层 路面中面层 路面下面层 下封层 基层 0.8cm沥青表面处治 8cm粗粒式沥青混凝土AC-25C 材 料 4cm改性沥青玛蹄脂碎石SMA-13 6cm中粒式沥青混凝土AC-20C 36cm水泥稳定碎石和18cm水泥稳定碎石 3
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表1.2 挖方路段设计 Table 1.2 Excavation design
表1.3 主要工程数量
Table 1.3 Quantities of major projects 材 料 4cm厚SMA-13细粒式SBS改性沥青玛蹄脂
上面层
6cm厚AC20C中粒式沥青混凝土中面层 8cm厚AC25C粗粒式沥青混凝土下面层
36cm厚水泥碎石基层 18cm厚水泥稳定碎石底基层 15cm厚未筛分碎石垫层
透层沥青 粘层沥青 旧路面翻新及病害处理 110.430 km2 110.700 km2 76.020 km2 78.470 km2 36.340 km2 108.870 km2 212.120 km2 32.760 km2 工程量 110.430 km2
路面下面层 下封层 基层
8cm粗粒式沥青混凝土AC-25C
0.8cm沥青表面处治
36cm水泥稳定碎石、18cm水泥稳定碎石和15cm未筛分碎石的结构型式 部 位 路面上面层 路面中面层
材 料 4cm改性沥青玛蹄脂碎石SMA-13 6cm中粒式沥青混凝土AC-20C
1.4主要研究内容
本论文针对目前沥青混凝土路面的施工工艺和方法，在总结前人做法和自己实际施工经验为基础上，通过对各施工要素的综合分析，把握控制施工质量的关键点、对施工机械群的科学配置进行研究和路面施工质量各环节的分析，提出合理可行的防治措施和科学的施工机械组织设计，为施工过程争取最大的经济效益
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为实际工程提供便利，更好实现项目的质量目标、成本目标、进度目标以及安全目标，提供保障。
（1）第一章绪论主要介绍了沥青混凝土路面的施工质量、机械化施工的研究意义、国内外的研究现状，还介绍了本文研究的主要内容，所研究的项目属于在建工程。
（2）第二章是沥青混凝土路面施工的前期准备和混合料的配合比设计，材料的选择直接决定路面的质量，施工前期的准备工作也是非常重要的。另外论文根据现场数据计算配合比，并对其进行试验，已用于本项目的实际施工中，得到现场的验证。
（3）第三章本文结合项目现场特点和环境，为施工过程中提供了切实可行的施工方案和施工工序，对路面材料及分部分项工程的检测和质量控制等方面进行了论述。在实际工程运用中已得到共同认证。
（4）第四章、第五章主要针对沥青混凝土路面如何机械化配置机具、如何科学计算出施工机群租的配置进行了理论研究。在第五章的最后，为所研究项目进行了施工机群组的机群配置，附有相关的计算书，并按照实地调研所得的各机械的品牌、功能等方面来选择施工机械，并提出了“联合作业”的新机械工艺方法，合理配置搅拌机租、摊铺机组、运输车辆组，根据现场使用情况来看，按照此种使用方法，大大提高了施工设备的利用率，避免了人工和机械设备的浪费，节约了施工成本。
（5）最后一章论述了本文研究上面的不足之处以及需要改进的方面，同时也指出了进一步研究的方向。
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