據(jù)德興銅礦公路設(shè)計(jì)、施工養(yǎng)護(hù)多年的經(jīng)驗(yàn)，闡述應(yīng)合理優(yōu)化道路參數(shù)，強(qiáng)化道路養(yǎng)護(hù)工藝，并采取一些切實(shí)可行的措施保證公路質(zhì)量，提髙輪胎使用壽命，降低輪胎消耗，節(jié)約礦山開采成本。

關(guān)鍵詞：型露天礦山    公路設(shè)計(jì)    使用壽命    

1 概述

汽車運(yùn)輸是當(dāng)今露天礦山開采的一項(xiàng)極為重要的內(nèi)容，它與高效率的鉆機(jī)、大型電鏟共同組成了礦山生產(chǎn)的三大部分。近幾年世界上許多現(xiàn)代化的大型露天礦山都普遍采用大噸位汽車運(yùn)輸，因?yàn)榇髧嵨黄囘\(yùn)輸具有效率髙、運(yùn)量大、機(jī)動(dòng)靈活、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)。德興銅礦作為亞洲最大的銅礦之一，在80年代初就從美國(guó)尤克里德公司(EUCLID)引進(jìn)了載重量154t的R170電動(dòng)輪自卸汽車。大噸位汽車的引進(jìn)，對(duì)露天采場(chǎng)運(yùn)輸公路的設(shè)計(jì)參數(shù)、施工工藝和養(yǎng)護(hù)措施提出了更高的要求，該礦針對(duì)電動(dòng)輪汽車的特點(diǎn)，圍繞降低輪胎消耗, 提高輪胎使用壽命, 在公路設(shè)計(jì)和養(yǎng)護(hù)方面進(jìn)行了大量的實(shí)踐和研究，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 公路對(duì)輪胎的影響

輪胎是礦山運(yùn)輸設(shè)備最易報(bào)廢和價(jià)格昂貴的部件之一，其費(fèi)用占新車費(fèi)用的10%左右，占運(yùn)輸成本的30%左右，因此提高輪胎的使用壽命至關(guān)重要。輪胎使用的好壞，費(fèi)用的高低和其壽命的長(zhǎng)短，除正確選用合適的輪胎型號(hào)外，還直接與運(yùn)輸?shù)缆窢顩r有關(guān)，如路面寬度不夠、過陡的縱坡、彎道上的反向超高、路面排水不暢等。如果汽車在這樣的路段上行駛，極易造成輪胎損壞，降低輪胎使用壽命。

3 電動(dòng)輪汽車的特性與公路設(shè)計(jì)3.1 汽車特性及輪胎

德興銅礦采場(chǎng)目前使用的電動(dòng)輪自卸汽車主要有R170和630E型汽車，其特點(diǎn)是駕駛室平臺(tái)位置高(3.85m), 近車處盲區(qū)大；最大載重總量(含自重)為284t，單輪支承靜載重達(dá)45~47t;輪胎直徑為3.2m, 具有爬坡、沖坡能力大等特點(diǎn)(有關(guān)性能參見表 1)。

生產(chǎn)實(shí)踐表明，斜膠輪胎在該礦氣候條件和路面巖石性質(zhì)下輪緣損壞特別嚴(yán)重，運(yùn)行中發(fā)熱量大，不太適合使用。現(xiàn)在主要使用子午線輪胎，子午線輪胎的主要優(yōu)點(diǎn)是側(cè)幫較厚，具有很大的抗割裂和抗刺穿能力，在大負(fù)荷、高速或長(zhǎng)距離運(yùn)行時(shí)具有相對(duì)低的輪胎溫度，輪胎與路面有較大的接觸面、較好的越野能力、較小的滾動(dòng)阻力和對(duì)路面的良好粘著性。該礦現(xiàn)用電動(dòng)輪輪胎的型號(hào)及產(chǎn)地見表 2。

3.2 合理設(shè)計(jì)運(yùn)輸?shù)缆?

電動(dòng)輪汽車的輪距、軸距、外型尺寸和最大允許行駛速度等直接關(guān)系到公路的幾何參數(shù)的選取和輪胎使用壽命的長(zhǎng)短，通過多年的摸索和借鑒巴布亞-新幾內(nèi)亞的布干維爾銅礦使用R170車公路設(shè)計(jì)、修筑的成功經(jīng)驗(yàn)，該礦采場(chǎng)公路主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)如下。公路設(shè)計(jì)橫斷面參見圖 1。

3.2.1 路面寬度

大型礦用汽車公路的寬度不是根據(jù)通用型而是根據(jù)特殊車型來確定的，車速越大越難以保證自卸汽車沿路面中線行駛，此時(shí)車輛只是沿路面中心線的某一擺幅寬度內(nèi)前進(jìn)。此外，會(huì)車時(shí)兩車廂間應(yīng)保持有足夠的安全距離，而且為了補(bǔ)償因大型車輛寬度引起增大的察覺間隙，分配給邊隙的距離也應(yīng)隨車輛的外型尺寸增加而增大[1]。

根據(jù)電動(dòng)輪的特點(diǎn)，雙車道路面寬度取25~35m, 主干公路一般取30~35m, 支線公路雙車道取25~30m。單車道路面寬度取15~20m, 主干公路單車道一般不小于20m (隧道除外，單行隧道寬為9m), 支線公路上的單行道不小于15m。

3.2.2 公路平曲線半徑

R170汽車設(shè)計(jì)最小轉(zhuǎn)彎半徑為12.5m, 考慮安全及減少重車彎道輪胎磨損等因素，一般取不小于40m以上的整數(shù)，如40、50、60m等。

3.2.3 公路縱坡

縱坡確定是否合理，直接影響到筑路費(fèi)用、運(yùn)輸成本、汽車行駛安全和輪胎使用壽命等。德興銅礦連接兩臺(tái)階斜坡道的縱坡一般取8%; 臺(tái)階斜坡道首尾相連，一般選擇3個(gè)臺(tái)階為一組，組內(nèi)平均縱坡為8%; 在坡底應(yīng)設(shè)一小坡度(≤3%)的緩和坡段，其長(zhǎng)度不宜太短，一般取80~150m, 緩和坡段連接處均設(shè)平滑的豎曲線連接；超過3個(gè)臺(tái)階的連續(xù)斜坡道，其平均縱坡應(yīng)小于80%。

3.2.4 公路橫坡和曲線超高

公路斷面一般設(shè)計(jì)成弧拱形，中間高、兩邊低，橫坡有利于排水，其坡度一般為1%~3%。彎道應(yīng)按規(guī)定設(shè)置彎道外側(cè)超髙、內(nèi)側(cè)加寬，超高橫坡坡度一般取3%~6%，加寬值一般取3~8m。

3.2.5 路基和路面

大型汽車要求路基良好，路面平整，能承受強(qiáng)大的動(dòng)、靜載荷的沖擊。采場(chǎng)公路路基典型結(jié)構(gòu)圖參見圖 2。路基材料采用料徑150~500mm的千枚巖和花崗閃長(zhǎng)斑巖，f=5~8, 平均抗壓強(qiáng)度為54.7MPa，內(nèi)摩擦角為78°59', 屬中等硬度，能夠支承電動(dòng)輪碾壓。路基墊層根據(jù)路基底情況，選用路料塊度，一般取厚度400~1500mm。路面一律采用泥結(jié)碎石路面，泥結(jié)好的髙等級(jí)碎石路面具有足夠的剛性和一定的塑性；面層材料采用粒徑為20~80mm的料石，面層厚度為100~200mm, 同時(shí)鋪設(shè)15~30mm厚的磨耗層保護(hù)輪胎和路面。

3.2.6 水溝設(shè)計(jì)

礦區(qū)年降雨量2000mm左右，并大多數(shù)集中在3~6月，且暴雨較多。如不能及時(shí)排除路面積水，雨水將浸蝕路面，使其表面被毀，造成骨料外露、細(xì)料被雨水沖走，致使公出現(xiàn)凹槽、翻漿、鼓包和缺口等不良現(xiàn)象，將嚴(yán)重地影響公路運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定和暢通，同時(shí)也會(huì)加快輪胎的磨損與消耗。因此，設(shè)計(jì)合適的排水溝，對(duì)保證汽車安全有效的行駛是完全必要的。

排水溝的斷面一般設(shè)計(jì)成“V”形，見圖 3所示。水溝縱坡一般設(shè)計(jì)為3%~5%，在全挖方路段采用兩邊排水；在全填方路段兩邊采用平行截水溝保護(hù)坡腳；在半填半挖方路段使運(yùn)輸?shù)缆烦诜降囊贿厓A斜(保持1%~2%橫坡)，采用單水溝排水，排水溝的出口均穿過安全擋土墻，出口間距不超過150m。

4 注重道路養(yǎng)護(hù)

路面質(zhì)量和裝卸場(chǎng)地對(duì)輪胎的磨損程度和生產(chǎn)費(fèi)用都有很大的影響。加強(qiáng)公路的日常維護(hù)有利于保證路面的完好和減少輪胎的割裂與刺破。德興銅礦露天采場(chǎng)現(xiàn)有運(yùn)輸公路約30km，經(jīng)常使用的路段約占90%。通往排土場(chǎng)的最大運(yùn)距為3.6km，礦石最大運(yùn)距為1.9km，近幾年來隨著露采范圍的擴(kuò)大和線路的增長(zhǎng)，為了保證道路密實(shí)平整，清除路面的窩穴、車轍、洼地、凸突等不良因素，減少汽車零部件的磨損和輪胎消耗，該礦設(shè)有專門的養(yǎng)路防塵工段，并配備了一些大型筑路養(yǎng)路設(shè)備(主要有：推土機(jī)、平路機(jī)、壓路機(jī)、裝載機(jī)和路料車等)，專門負(fù)責(zé)筑路養(yǎng)路、道路巡査及道路防塵，對(duì)道路實(shí)施了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)法。主要措施如下。

(1) 對(duì)主干道路的養(yǎng)護(hù)實(shí)行了平地機(jī)責(zé)任區(qū)劃分制度，將責(zé)任區(qū)路段的工作質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)利益掛鉤，規(guī)定養(yǎng)路設(shè)備每天有效作業(yè)時(shí)間不得小于6h。做到四勤：勤平刮路面、勤清除附近汽車外溢物料、勤修復(fù)擋墻、勤檢査路況，對(duì)存在問題較嚴(yán)重的路段，由工段集中整治。

(2) 在電鏟鏟裝作業(yè)區(qū)域，每處配一臺(tái)推土機(jī)平整場(chǎng)地和集料，設(shè)立機(jī)臺(tái)長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，并制訂了《機(jī)臺(tái)長(zhǎng)、作業(yè)人員獎(jiǎng)金分配考核辦法》，工段每周一對(duì)電鏟作業(yè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢查，現(xiàn)場(chǎng)打分評(píng)定，并及時(shí)處理檢査中發(fā)現(xiàn)的問題。

(3) 為減少淤泥積聚堵塞水溝，防止雨水損害路面，應(yīng)經(jīng)常清理排水溝，保持排水溝暢通。

(4) 做好雨季路面防滑施工。經(jīng)多次試驗(yàn)，采取在泥結(jié)好的光滑濕路面上鋪粒徑5~15mm的料石來增大路面的摩擦力，降低路面光滑度，有效防止了輪胎打滑。

(5) 及時(shí)清理撒落到路面上的浮石，在有效防塵的同時(shí)適當(dāng)控制灑水量，采用了較先進(jìn)的MPS型路面抑塵劑，路面的大氣粉塵濃度低于2mg/m3, 起到了較好的防塵作用。

5 效果

實(shí)踐證明，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求，實(shí)行4次壓實(shí)3次平整修筑的公路不易出現(xiàn)凹槽、鼓包、翻漿等不良現(xiàn)象，且承載能力大。德興銅礦祝家廢石運(yùn)輸公路于1991年設(shè)計(jì)，次年施工完成，局部路段填方量超過200萬m3, 最大填筑高度超過90m。盡管該公路已使用6a多，且通過該路段的運(yùn)輸量(廢石)超過1.2億t, 但該公路的路基、路面狀況至今仍然良好。

公路設(shè)計(jì)改進(jìn)后，加強(qiáng)了道路施工和養(yǎng)護(hù)，建立了班檢査、日維護(hù)、一月兩次驗(yàn)收制度，及時(shí)削髙填洼、清除路面浮石，保證路基路面平整。近幾年來，公路好路率一直保持在85%以上，減少了汽車零部件的磨損和維修費(fèi)用及停機(jī)時(shí)間，僅1996年電動(dòng)輪汽車的有效利用率就比1994年提髙了4.2%, 節(jié)約運(yùn)輸成本1739.6 8萬元，1996年R170車使用的各種輪胎平均使用壽命達(dá)到了3456h, 最高壽命達(dá)到了4898.4h，運(yùn)輸成本和輪胎消耗均逐年下降(見表 3)。