沖擊壓路機對路基進行壓實沖擊壓實技術早是在南非興起的,二十世紀九十年代我引進該項技術,主要用于機場、道路、礦山堆場等的壓實。由于它的作用能量大,往上述工程項目建設中取得明顯的效果,因而受到工程界的普遍重視,逐漸得以推廣。沖擊式壓路機目前己廣泛地應用于各種基礎工程的壓實,如機場跑道、水庫堤壩的防滲處理,尤其在公路工程的舊路改建、軟弱基礎處理、新建路堤的補充壓實等方面的應用更為廣泛。國內臺沖擊壓路機于1996年在河南省公路局筑路機械廠試制,到目前己有十多家企業生產或試制成功。沖擊壓路機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所示的是藍派沖擊壓路機;整機重量一般在7~15噸(大多數為15噸左右),靜壓實能為8~25KJ,而以25KJ的居多。圖1 藍派3YCT25沖擊壓路機表1 藍派3YCT25沖擊式壓實機主要技術參數(三邊型)序號項目技術參數 1標準勢能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壓實效率1000m2/h 7整機重量27t 8壓實輪組件重量12t 1 沖擊壓路機的壓實機理(l)壓實機理沖擊式壓路機的作用原理是由牽引車帶動非圓形輪滾動。多邊形滾輪的大小半徑所產生的位能落差與行駛動能相結合,沿地面對路基填料進行靜壓、揉搓和沖擊的連續碾壓作業。它突破了傳統的碾壓方式,當其一角立于地面,向前碾壓時,將產生巨大的沖擊波,強烈的沖擊波向地下深層傳播,具有地震的傳播特性。由于碾邊順序連續沖擊地而,可使填筑體碾壓均勻密實。沖擊式壓路機的壓實特點是利用一定質量的物體,從一定的高度處落下,沖擊被壓實的材料,使材料產生很大的應力變化速度。與普通振動壓實不同,沖擊壓實將振動壓路機的高振頻、低振幅的“振動拍打”壓實方式改變為低振頻、高振幅的“高能量沖擊”壓實方式,這種改進的壓實方式能產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生滑動和滾動,重新排列到更穩定的平衡位置上去,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,土石混合料填筑體更加密實,從而形成更加穩定的結構。圖2 沖擊壓實這種連續式沖擊壓實技術的優越性主要表現為:(1)能高深度壓實原地基;對破損公路的修復改建亦可通過該機直接將原路面破碎并壓實,然后鋪設新路面。(2)能進行含大塊石料的填方壓實。沖擊式壓實機的巨大沖擊力作用于含大塊石料的填方層,極強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)能實現高效填方壓實。如今修建的高逮公路和機場場道常常會遇到幾十米上百米的高填方,使用這種連續沖擊式壓實機,每層填方厚度可達1~1.5m,每小時填方1000m3以上。(4)可適當放寬對含水量的要求。由于沖擊式壓路機所具有的巨大沖擊能量,對于不同土質含水量的要求可在上下兩個方向放寬3%~5%。(5)具有自檢性。沖擊式壓實機通過低頻率、大振幅、高能量沖擊土體,在路基下形成一個2m左右厚的連續穩定的加強層,這對提高公路、鐵路和機場場道壽命極為重要。而表面則憑借所獲得的沉降量直觀地檢測路基的壓實質量,并在這種檢測中使其得到補壓,這被筑路行業稱之為“檢測性增強補壓”,這種大面積的的檢測是其他任何路基檢測手段力所不及的。(3)沖擊能量及沖擊力 ① 靜能量(E0) 沖擊壓路機以其靜能量來標定,其按下式以千焦計算來 E0=mgh (2-56) 式中:m——沖擊輪質量,kg; g——重力常數(9.8m/s2) h——沖擊輪外半徑與內半徑的差值,h=R-r,m。例如三邊形沖擊式壓路機,m=kg,(R-r)=0.22m,則E0=25kJ ② 沖擊能量(E)工作中的沖擊壓路機的沖擊能量由三部分組成,靜能量(E0)、平動能量、轉動慣性能量,其計算公式如下: (2-57) 式中:m——沖擊輪質量,kg; v——沖擊輪水平速度,m/s; I——轉動貫量,1000kg·m2; ω——轉動速度。m·s-1。 ③ 沖擊力實際工作中沖擊壓路機的沖擊力是比較難計算的,它與沖擊輪接地時的加速度、與地表接觸時間、壓實體的彈塑性等多種復雜參數密切相關。一般來說,靜能量為25 kJ的三邊形沖擊壓路機以12Km/h的速度碾壓時能產生高達250t的沖擊荷載。