¿Cuáles son las máquinas comúnmente utilizadas durante la construcción de carreteras?

La maquinaria utilizada durante la construcción de carreteras es diversa, cada una con su función y propósito únicos, asegurando conjuntamente la eficiencia, seguridad y calidad de la construcción de carreteras. Aquí hay una introducción a algunas máquinas comúnmente utilizadas:

1. Maquinaria de Construcción de Subrasante

1.1 Bulldozer

El bulldozer corta principalmente o transporta a corta distancia tierra y materiales sueltos. Es una máquina autopropulsada para movimiento y transporte de tierras, caracterizada por una operación flexible, rotación conveniente y un pequeño frente de trabajo requerido. Dependiendo del dispositivo de desplazamiento, los bulldozers se pueden dividir en tipos de oruga y neumáticos. Su capacidad de producción se determina principalmente por la potencia del motor, y los bulldozers utilizados en la construcción de carreteras se dividen en medianos (59~103kW), grandes (118~235kW) y extra grandes (más de 235kW). Los bulldozers son generalmente adecuados para entornos de construcción con fuerte estacionalidad y carga de trabajo concentrada. Se utilizan principalmente para operaciones a corta distancia de 50~100m, como construcción de subrasante, excavación de zanjas, nivelación de terrenos, eliminación de raíces de árboles, empuje de escoria de piedra, etc., y también pueden aflojar el suelo para maquinaria de transporte de cucharones y maquinaria de excavación, ayudar en la excavación y remolcar varios dispositivos de trabajo remolcados. Cuando un bulldozer empuja cuesta arriba, utiliza la distancia operativa económica mínima, y cuando empuja cuesta abajo, utiliza la distancia operativa económica máxima. La distancia operativa económica del bulldozer, cuando se elige adecuadamente, puede maximizar su eficacia. En circunstancias normales, el bulldozer tiene una productividad más alta dentro de una distancia de 100m, pero la productividad disminuirá significativamente más allá de 100m. Dentro de la distancia operativa económica, el bulldozer tiene una productividad más alta que la máquina de transporte de cucharones. Los bulldozers generalmente son operados por dos conductores.

1.2 Rasqueta

La rasqueta es una maquinaria de transporte de movimiento cíclico de tierras, que se puede dividir en remolcada y autopropulsada según el método de desplazamiento. Su pala se encuentra entre los dispositivos de movimiento hacia adelante y hacia atrás, y su método de trabajo es de operación cíclica, compuesto por tres partes: excavación de tierra, transporte de tierra y retroceso. La capacidad de producción de la rasqueta se determina principalmente por el volumen de la pala. Generalmente se divide en pequeña (menos de 5m³), mediana (5~15m³), grande (15~30m³) y extra grande (más de 30m³) según el volumen de la pala. La distancia operativa económica para volúmenes de pala pequeños y medianos es de 100~350m, mientras que para volúmenes de pala grandes y extra grandes es de 800~1500m. La rasqueta se utiliza principalmente para proyectos de transferencia de tierras a gran escala a distancia media y se utiliza ampliamente en la construcción de carreteras y ferrocarriles. La rasqueta debe trabajar en suelos de Clase I, y si se encuentra con suelos de Clase II o III, se debe aflojar previamente. En cuanto a la humedad del suelo, es más adecuada para la construcción en arena suelta y arcilla con una humedad baja (contenido de agua por debajo del 25%), pero no es adecuada para trabajar en arena limosa seca y arcilla húmeda, y mucho menos en áreas con niveles freáticos altos, humedales y zonas rocosas. La rasqueta generalmente es operada por dos conductores.

1.3 Excavadoras

Excavadoras se utilizan principalmente para la excavación y carga de tierra y piedra, incluyendo excavadoras de un solo cucharón y excavadoras de varios cucharones (tipo de cucharón de rueda), con las excavadoras de un solo cucharón generalmente utilizadas en la construcción de carreteras. Una excavadora de un solo cucharón trabaja con un cucharón continuo rígido o flexible en un ciclo intermitente y repetitivo, y es un tipo de maquinaria autopropulsada para movimiento de tierras que opera en ciclos. Las excavadoras de un solo cucharón son adecuadas para excavar y cargar todo tipo de tierra, así como roca volada. La capacidad de producción de una excavadora se determina principalmente por la capacidad del cucharón, que varía de 0.1 a 3m³, con más de veinte modelos diferentes. Según el tipo de tren de rodaje, las excavadoras de un solo cucharón se pueden dividir en tipo de oruga, tipo de neumático y tipo de camión. Según el dispositivo de trabajo, se pueden categorizar en cuatro tipos: excavadoras de pala frontal, excavadoras de retroexcavadora, excavadoras de arrastre y excavadoras de cucharón.

Las características de la excavación con una excavadora de pala frontal son: excavar hacia arriba mientras se mueve hacia adelante, con corte forzado en el suelo. Estas excavadoras tienen una gran fuerza de excavación y alta productividad, y pueden excavar tipos de tierra I a IV sobre la superficie de la máquina.

Las características de la excavación con una excavadora de retroexcavadora son: excavar hacia abajo mientras se mueve hacia atrás, con corte forzado en el suelo. Estas excavadoras tienen una fuerza de excavación más pequeña en comparación con las excavadoras de pala frontal y pueden excavar tipos de tierra I a II por debajo de la superficie de la máquina, adecuadas para excavar pozos, zanjas y cunetas de aproximadamente 4 metros de profundidad, así como para la excavación en áreas con un alto nivel freático.

Las características de la excavación con una excavadora de arrastre son: excavar hacia abajo mientras se mueve hacia atrás, cortando en el suelo con su propio peso. Estas excavadoras tienen mayor profundidad y radio de excavación, capaces de excavar tipos de tierra I a II por debajo de la superficie de la máquina, pero no son tan flexibles y precisas como las excavadoras de retroexcavadora. Son adecuadas para excavar grandes pozos y suelos submarinos.

Las características de la excavación con una excavadora de cucharón son: moverse recto hacia arriba y hacia abajo, cortando en el suelo con su propio peso. Estas excavadoras tienen una fuerza de excavación más pequeña y solo pueden excavar tipos de tierra I a II, utilizadas para excavar pozos y zanjas estrechas y profundas, cajones, y son adecuadas para la excavación submarina, así como para cavar zanjas para la construcción de muros continuos.

Las excavadoras de un solo cucharón tienen una fuerte capacidad de excavación, buena versatilidad y pueden satisfacer diferentes requisitos operativos. En la construcción de carreteras, al encontrarse con grandes volúmenes de excavación, es razonable utilizar excavadoras en combinación con vehículos de transporte para una construcción organizada.

Las excavadoras de un solo cucharón generalmente requieren dos operadores.

1.4 Cargadores

Los cargadores se utilizan comúnmente en la construcción de carreteras para la carga y transporte de tierra y piedra, así como para el bulldozing, elevación y diversas otras operaciones. Según las características del tren de rodaje, se pueden dividir en tipo neumático y tipo oruga.

Cuando la distancia de transporte es corta o cuando la distancia y la pendiente de la carretera cambian con frecuencia, como al utilizar cargadores en combinación con camiones volquete para operaciones de transporte, la eficiencia del trabajo puede disminuir y los costos pueden aumentar. En tales casos, los cargadores pueden utilizarse de forma independiente como equipos de auto-carga. Según la experiencia, si todo el ciclo de operación de carga y transporte es inferior a 3 minutos, entonces es aconsejable utilizar el cargador como equipo de auto-carga.

La capacidad del cucharón del cargador debe coincidir con el volumen del contenedor del camión volquete, y generalmente es apropiado llenar el camión con 3 a 5 cucharones.

Los cargadores de tipo oruga generalmente requieren dos operadores, los cargadores de tipo neumático con una capacidad de 2m³ o menos generalmente requieren un operador, y los cargadores de tipo neumático con una capacidad de 3m³ o más y equipados con funciones de excavación generalmente requieren dos operadores.

1.5 Niveladora

Una niveladora es una maquinaria de construcción de carreteras equipada principalmente con una cuchilla de raspado de suelo y otros dispositivos de trabajo intercambiables para operaciones continuas de nivelación y conformado de terrenos. Según los diferentes modos de locomoción, se puede dividir en tipos remolcados y autopropulsados. El tipo remolcado, debido a su mala movilidad y operación extenuante, rara vez se utiliza. La niveladora autopropulsada tiene un dispositivo de marcha con neumáticos, es flexible y móvil, tiene una alta productividad y se utiliza ampliamente. La productividad de una niveladora está determinada por la longitud de la cuchilla y la potencia del motor, que se dividen en tipo ligero: longitud de la cuchilla inferior a 3m, potencia del motor 44~66kW; tipo medio: longitud de la cuchilla 3~3.7m, potencia del motor 66~110kW; tipo pesado: longitud de la cuchilla 3.7~4.2m, potencia del motor 110~220kW.
La niveladora se utiliza principalmente para nivelar la sub-base y la superficie de la carretera de grava, dar forma al sitio en proyectos de movimiento de tierras y operaciones de nivelación. También se puede utilizar para nivelar la sección transversal de la sub-base, reparar los terraplenes y taludes de la carretera, excavar cunetas laterales y surcos de la carretera, etc. Además, se puede utilizar para mezclar y estabilizar el suelo u otros materiales de pavimento en la sub-base, esparcir materiales, reparar y mantener caminos de tierra, aflojar el suelo, rellenar, eliminar malas hierbas y limpiar la nieve, etc. Las niveladoras autopropulsadas suelen ser operadas por dos conductores.

1.6 Rodillo

1.6.1 Clasificación de Maquinaria de Compactación

Según el principio de la fuerza de compactación, se puede dividir en maquinaria de rodillo estático, maquinaria de rodillo vibratorio y maquinaria de apisonamiento.

Maquinaria de rodillo estático

Incluye varios modelos de rodillos lisos, rodillos de neumáticos (comúnmente conocidos como rodillos de neumáticos), rodillos de patas de oveja (comúnmente conocidos como rodillos de patas de oveja), rodillos de bloque (comúnmente conocidos como rodillos de bloque) y varios tipos de rodillos remolcados.

Maquinaria de rodillo vibratorio

Los rodillos vibrantes de un solo tambor suelen pesar entre 10~25t o 30~50t. Con el desarrollo de las carreteras, los rodillos vibrantes de gran tonelaje son ampliamente utilizados.
Los rodillos vibrantes de un solo tambor se dividen principalmente en tipos ligeros (2~4t), medianos (5~8t) y pesados (10~14t).

Maquinaria de apisonamiento

Principalmente utilizada para compactar suelo, se puede dividir en compactación vibratoria y compactación por impacto. Principalmente utilizada para compactar capas de suelo en superficies de trabajo estrechas.

1.6.2 Alcance Aplicable de Maquinaria de Compactación

Rodillo liso

Los rodillos lisos tienen una pequeña presión lineal por unidad y una profundidad de compactación superficial. Los rodillos lisos ligeros y medianos son adecuados para compactar sub-bases de suelo general, grava y capas de base de piedra triturada. Los rodillos lisos pesados y extra pesados pueden compactar sub-bases rellenas de piedra bloque y capas estructurales de piedra triturada.

Rodillo de Patas de Oveja

Los rodillos de patas de oveja tienen una gran presión unitaria (incluida la fuerza de compresión de la pata de oveja), una profundidad de compactación grande y uniforme, y pueden triturar bloques de suelo, por lo que tienen un buen efecto de compactación y una alta productividad. Se utilizan ampliamente para el rodillo en capas de suelo cohesivo. Debido a estas ventajas, los rodillos de patas de oveja también pueden ajustar la presión unitaria de la pata de oveja agregando o quitando pesos, y a menudo se utilizan para rodar suelos cohesivos impermeables en la construcción de presas de tierra. Los rodillos de patas de oveja no son adecuados para compactar suelos no cohesivos y arcilla con alto contenido de agua debido a su pobre efecto de compactación.

Rodillo de Neumáticos

El rodillo de neumáticos tiene una buena maniobrabilidad y es fácil de transferir. Durante el trabajo de compactación, tanto el suelo como los neumáticos se deforman simultáneamente, lo que resulta en una larga duración de presión total, una gran área de contacto y un efecto de amasado, lo que conduce a una buena compactación. Los rodillos de neumáticos son adecuados para compactar suelos cohesivos y no cohesivos, como arcilla, arcilla arenosa, arena y grava.

Rodillo Vibratorio

El rodillo vibratorio tiene una alta presión de línea unitaria y la fuerza vibratoria afecta a una gama profunda, por lo que tiene una mayor profundidad de compactación y se reduce correspondientemente el número de pasadas de rodillo. Hay muchos tipos de rodillos vibratorios y tienen una amplia gama de aplicaciones. Los rodillos vibratorios de rueda lisa son adecuados para compactar suelos no cohesivos (arena, grava), piedra triturada y rocas. Este tipo de maquinaria de compactación también se puede utilizar como maquinaria de compactación estática para operaciones de nivelación cuando se desactiva el mecanismo de vibración.

Maquinaria de Compactación

Los apisonadores vibratorios son adecuados para compactar arcilla arenosa no cohesiva, grava y piedra triturada, mientras que los apisonadores de impacto son adecuados para compactar arcilla, arcilla arenosa y loess.

Se requiere un solo operador para un rodillo liso, mientras que los rodillos de patas de oveja remolcados, los rodillos vibratorios remolcados y los rodillos vibratorios requieren dos operadores.

1.7 Maquinaria de Perforación de Rocas y Aburridoras

La maquinaria de perforación de rocas y aburridoras incluye taladros de roca, máquinas aburridoras y su equipo auxiliar. Estas son las máquinas de excavación de rocas utilizadas para perforar agujeros de voladura, siendo los taladros de roca adecuados para perforar agujeros de voladura de pequeño diámetro y las máquinas aburridoras adecuadas para perforar agujeros de voladura de gran diámetro.

En la construcción de carreteras, los taladros de roca son comúnmente utilizados. En comparación con la maquinaria de movimiento de tierras grande, los taladros de roca se consideran herramientas pequeñas. Por lo tanto, en la cuota de ingeniería de carreteras, sus costos se incluyen en el uso de herramientas pequeñas y no se enumeran como maquinaria principal.

Los taladros de roca se clasifican según el tipo de energía de trabajo y se dividen en cuatro tipos: taladros de roca neumáticos (comúnmente utilizados en ingeniería de carreteras), taladros de roca hidráulicos, taladros de roca eléctricos y taladros de roca de combustión interna.

2. Maquinaria de Ingeniería de Pavimentos

La maquinaria de ingeniería de pavimentos incluye principalmente mezcladoras de suelo estabilizado y equipo de mezcla de plantas, equipo de emulsión asfáltica, camiones de transporte de asfalto y esparcidores, mezcladoras de agregados negros, equipo de mezcla de mezcla de asfalto y pavimentadoras, así como pavimentadoras de concreto de cemento, etc.

2.1 Mezcladoras de Suelo Estabilizado y Equipo de Mezcla de Plantas

El equipo de mezcla de plantas de suelo estabilizado viene en formas estructurales como móviles y estacionarias. Sus capacidades de producción se categorizan en tamaños pequeños (<200t/h), medianos (200-400t/h), grandes (400-600t/h) y extra grandes (>600t/h). Se utilizan ampliamente para la construcción de capas base y sub-base en carreteras y calles urbanas. El equipo de mezcla de plantas móviles se utiliza a menudo para proyectos de construcción de carreteras dispersos que requieren reubicaciones frecuentes, mientras que el equipo de mezcla de plantas estacionarias es adecuado para la construcción de calles urbanas o para proyectos de construcción grandes y concentrados.

La capacidad de producción de las mezcladoras de suelo estabilizado se determina por el ancho de mezcla, la profundidad y la velocidad de desplazamiento de trabajo. El ancho de mezcla general es de 2100 mm, con profundidades de mezcla que van desde 100 hasta 485 mm, y una velocidad de trabajo de menos de 1.5 km/h. Son principalmente adecuados para métodos de construcción de mezcla in situ.

El equipo de mezcla de plantas de suelo estabilizado generalmente requiere un equipo de tres operadores, mientras que las mezcladoras de suelo estabilizado típicamente requieren dos operadores.

2.2 Mezcladoras de Suelo Estabilizado y Equipo de Mezcla de Plantas