沖擊壓路機(jī)對(duì)路基進(jìn)行壓實(shí)沖擊壓實(shí)技術(shù)早是在南非興起的,二十世紀(jì)九十年代我引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù),主要用于機(jī)場(chǎng)、道路、礦山堆場(chǎng)等的壓實(shí)。由于它的作用能量大,往上述工程項(xiàng)目建設(shè)中取得明顯的效果,因而受到工程界的普遍重視,逐漸得以推廣。沖擊式壓路機(jī)目前己廣泛地應(yīng)用于各種基礎(chǔ)工程的壓實(shí),如機(jī)場(chǎng)跑道、水庫(kù)堤壩的防滲處理,尤其在公路工程的舊路改建、軟弱基礎(chǔ)處理、新建路堤的補(bǔ)充壓實(shí)等方面的應(yīng)用更為廣泛。國(guó)內(nèi)臺(tái)沖擊壓路機(jī)于1996年在河南省公路局筑路機(jī)械廠試制,到目前己有十多家企業(yè)生產(chǎn)或試制成功。沖擊壓路機(jī)目前多采用牽引行走式,沖擊輪一般有三邊形、四邊形、五邊形、六邊形等,而以三邊形為主,圖1所示的是藍(lán)派沖擊壓路機(jī);整機(jī)重量一般在7~15噸(大多數(shù)為15噸左右),靜壓實(shí)能為8~25KJ,而以25KJ的居多。圖1 藍(lán)派3YCT25沖擊壓路機(jī)表1 藍(lán)派3YCT25沖擊式壓實(shí)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)(三邊型)序號(hào)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù) 1標(biāo)準(zhǔn)勢(shì)能25kJ 2沖擊力250-350t 3有效作用深度1.0-2.0m 4影響深度3-5 5工作中行駛速度12-15km/h 6壓實(shí)效率1000m2/h 7整機(jī)重量27t 8壓實(shí)輪組件重量12t 1 沖擊壓路機(jī)的壓實(shí)機(jī)理(l)壓實(shí)機(jī)理沖擊式壓路機(jī)的作用原理是由牽引車帶動(dòng)非圓形輪滾動(dòng)。多邊形滾輪的大小半徑所產(chǎn)生的位能落差與行駛動(dòng)能相結(jié)合,沿地面對(duì)路基填料進(jìn)行靜壓、揉搓和沖擊的連續(xù)碾壓作業(yè)。它突破了傳統(tǒng)的碾壓方式,當(dāng)其一角立于地面,向前碾壓時(shí),將產(chǎn)生巨大的沖擊波,強(qiáng)烈的沖擊波向地下深層傳播,具有地震的傳播特性。由于碾邊順序連續(xù)沖擊地而,可使填筑體碾壓均勻密實(shí)。沖擊式壓路機(jī)的壓實(shí)特點(diǎn)是利用一定質(zhì)量的物體,從一定的高度處落下,沖擊被壓實(shí)的材料,使材料產(chǎn)生很大的應(yīng)力變化速度。與普通振動(dòng)壓實(shí)不同,沖擊壓實(shí)將振動(dòng)壓路機(jī)的高振頻、低振幅的“振動(dòng)拍打”壓實(shí)方式改變?yōu)榈驼耦l、高振幅的“高能量沖擊”壓實(shí)方式,這種改進(jìn)的壓實(shí)方式能產(chǎn)生峰值極大的力脈沖(2000KN),而且輸出的能量大,作用深度大。沖擊式壓路機(jī)以這樣巨大的沖擊力沖擊填筑體,并輔以滾壓、揉壓等綜合作用,能夠使土石混合料更好地克服顆粒之間的摩阻力而產(chǎn)生滑動(dòng)和滾動(dòng),重新排列到更穩(wěn)定的平衡位置上去,減少孔隙體積;另一方面,在巨大的沖擊力作用下,土石混合料中的塊石顆粒被剪切、破碎而互相填充、緊密,從而使土體深層隨著沖擊波的傳播得到壓實(shí),土石混合料填筑體更加密實(shí),從而形成更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。圖2 沖擊壓實(shí)這種連續(xù)式?jīng)_擊壓實(shí)技術(shù)的優(yōu)越性主要表現(xiàn)為:(1)能高深度壓實(shí)原地基;對(duì)破損公路的修復(fù)改建亦可通過(guò)該機(jī)直接將原路面破碎并壓實(shí),然后鋪設(shè)新路面。(2)能進(jìn)行含大塊石料的填方壓實(shí)。沖擊式壓實(shí)機(jī)的巨大沖擊力作用于含大塊石料的填方層,極強(qiáng)的沖擊波能大大提高塊石顆粒之間的嵌鎖緊密程度,并使小顆粒充分充填于大顆粒間的孔隙中,減少路堤沉降變形和沉降差異。(3)能實(shí)現(xiàn)高效填方壓實(shí)。如今修建的高逮公路和機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道常常會(huì)遇到幾十米上百米的高填方,使用這種連續(xù)沖擊式壓實(shí)機(jī),每層填方厚度可達(dá)1~1.5m,每小時(shí)填方1000m3以上。(4)可適當(dāng)放寬對(duì)含水量的要求。由于沖擊式壓路機(jī)所具有的巨大沖擊能量,對(duì)于不同土質(zhì)含水量的要求可在上下兩個(gè)方向放寬3%~5%。(5)具有自檢性。沖擊式壓實(shí)機(jī)通過(guò)低頻率、大振幅、高能量沖擊土體,在路基下形成一個(gè)2m左右厚的連續(xù)穩(wěn)定的加強(qiáng)層,這對(duì)提高公路、鐵路和機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道壽命極為重要。而表面則憑借所獲得的沉降量直觀地檢測(cè)路基的壓實(shí)質(zhì)量,并在這種檢測(cè)中使其得到補(bǔ)壓,這被筑路行業(yè)稱之為“檢測(cè)性增強(qiáng)補(bǔ)壓”,這種大面積的的檢測(cè)是其他任何路基檢測(cè)手段力所不及的。(3)沖擊能量及沖擊力 ① 靜能量(E0) 沖擊壓路機(jī)以其靜能量來(lái)標(biāo)定,其按下式以千焦計(jì)算來(lái) E0=mgh (2-56) 式中:m——沖擊輪質(zhì)量,kg; g——重力常數(shù)(9.8m/s2) h——沖擊輪外半徑與內(nèi)半徑的差值,h=R-r,m。例如三邊形沖擊式壓路機(jī),m=kg,(R-r)=0.22m,則E0=25kJ ② 沖擊能量(E)工作中的沖擊壓路機(jī)的沖擊能量由三部分組成,靜能量(E0)、平動(dòng)能量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣性能量,其計(jì)算公式如下: (2-57) 式中:m——沖擊輪質(zhì)量,kg; v——沖擊輪水平速度,m/s; I——轉(zhuǎn)動(dòng)貫量,1000kg·m2; ω——轉(zhuǎn)動(dòng)速度。m·s-1。 ③ 沖擊力實(shí)際工作中沖擊壓路機(jī)的沖擊力是比較難計(jì)算的,它與沖擊輪接地時(shí)的加速度、與地表接觸時(shí)間、壓實(shí)體的彈塑性等多種復(fù)雜參數(shù)密切相關(guān)。一般來(lái)說(shuō),靜能量為25 kJ的三邊形沖擊壓路機(jī)以12Km/h的速度碾壓時(shí)能產(chǎn)生高達(dá)250t的沖擊荷載。