【沖擊壓路機(jī)】沖擊式壓路機(jī)哪種好 沖擊式壓實(shí)機(jī)影響深度

20世紀(jì)90年代，中國進(jìn)入高速公路、機(jī)場、水電站等基礎(chǔ)設(shè)施加快建設(shè)的發(fā)展時期，為了提高路基基礎(chǔ)施工質(zhì)量，國內(nèi)對新型壓實(shí)設(shè)備有了積極的需求。1995年1月，國內(nèi)出現(xiàn)了四邊形沖擊壓路機(jī)的實(shí)用新型專利申請，其后河南省筑路機(jī)械廠開始試制。同年，南非藍(lán)派公司將兩臺沖擊壓路機(jī)（三邊形、五邊形各一臺）首次引入國內(nèi)。自1995年起，國內(nèi)先后有十余家企業(yè)生產(chǎn)拖式?jīng)_擊壓路機(jī)，目前我國沖擊壓路機(jī)生產(chǎn)和銷售的數(shù)量在國際上領(lǐng)先。到2004年5月止，國內(nèi)施工中批量應(yīng)用并取得效果和國外在華施工和銷售的沖擊壓路機(jī)共有300多臺。

了解沖擊壓路同的技術(shù)性能和參數(shù)對于用戶購買時選型正確使用非常重要，下面將有關(guān)沖擊壓路機(jī)的幾個主要技術(shù)性能和參數(shù)說明如下。

沖擊壓路機(jī)的名稱

國內(nèi)沖擊壓路機(jī)名稱主要有：“沖擊式壓實(shí)機(jī)”，“高能量滾動夯實(shí)機(jī)”、“沖擊式壓路機(jī)”、“拖式壓實(shí)機(jī)”、“沖擊壓實(shí)機(jī)”，有關(guān)技術(shù)文章中還出現(xiàn)“多棱輥拖式壓路機(jī)”、“沖擊碾”等。以上名稱大都是國外上個世紀(jì)50年代末出現(xiàn)的沖擊壓路機(jī)專用名詞“ImpactRoller”轉(zhuǎn)譯派生出來的，正確名稱應(yīng)譯成“沖擊壓路機(jī)”。理由是即和國際接軌，又和國內(nèi)的“振動壓路機(jī)”（VibratoryRoller）、“振蕩壓路機(jī)”（OscillationRoller）等標(biāo)準(zhǔn)命名一致。至于“自行式（Selfpropelled）、“拖式”（Towed）或以后發(fā)展的其他形式的沖擊的沖擊壓路機(jī)，可在其名稱前加限定詞。目前“沖擊壓路機(jī)”的型號各廠多用“YCT-XX”來表示，Y、C、T分別分別是漢語拼音“壓路機(jī)—Yaluji”、“沖擊—Chongji”、“拖式—Tuoshi”等詞的第一個聲母。XX表示計(jì)算表態(tài)能量，單位是kJ（千焦耳）?！皼_擊壓路機(jī)”大多具有三邊形沖擊輪，對于非三邊形沖擊輪，則將其多邊的數(shù)目放在基本型號前加以識別，例如：20千焦耳五邊形沖擊輪的“沖擊壓路機(jī)”表示為—5YCT20，30千焦耳四邊形沖擊輪的“沖擊壓路機(jī)”表示為—4YCT30。對于單、雙沖擊輪的沖擊壓路機(jī)的標(biāo)識問題，建議只在單沖擊輪的機(jī)型號末位加識別字母“d”，這是因?yàn)槟壳啊皼_擊壓路機(jī)”大多具有雙沖擊輪。

沖擊壓路機(jī)的沖擊能量

現(xiàn)有沖擊壓路機(jī)沖擊輪的質(zhì)量范圍在6000kg~14000kg之間，靜態(tài)能量范圍在12kJ~30kJ之間。

靜態(tài)能量（N1）計(jì)算公式為（參見圖1）：

N1=M×g×（R-r）(kJ)(1)

其中：M—沖擊輪質(zhì)量（1000kg）

R—沖擊輪外接圓半徑（m）

r—沖擊輪內(nèi)接圓半徑（m）

采用靜態(tài)能量表示其參數(shù)容易測量和確定，以便用戶在選用各公司產(chǎn)品多數(shù)時，有一個相同標(biāo)準(zhǔn)。

工作狀態(tài)中的沖擊壓路機(jī)沖擊能量由三部分構(gòu)成，（1）式討論了靜態(tài)能量，總沖擊能量還應(yīng)包括平動能量和轉(zhuǎn)動慣性能量，這里不再一一詳述。

沖擊壓路機(jī)的沖擊力

國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：超重型振動壓路機(jī)的激振力上限為450kN，超重型拖式振動壓路機(jī)激振力上限1000kN。以YCT25為例，生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品廣告上稱其沖擊力達(dá)到250t~400t（2453kN~3924kN），還有文章論證為880（t）（8633kN），但都未見到試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果。沖擊壓路機(jī)的沖擊力與沖擊輪接地時的加速度、與地表接觸時間、土壤的彈塑性等多種參數(shù)密切相關(guān)。確定其沖擊力應(yīng)保證在一種工況下，才可能有較穩(wěn)定的數(shù)值，才可能有對比試驗(yàn)的再現(xiàn)性。

一般25kJ沖擊壓路機(jī)，作業(yè)行駛速度為12km/h（工作輪質(zhì)量12000kg），當(dāng)與已壓實(shí)地面沖擊作用時間為0.02秒時，根據(jù)沖量定理計(jì)算，其沖擊力計(jì)算值約為2000kN（約200t）。

2001年，杭金衢高速公路沖擊壓路機(jī)試驗(yàn)課題組在浙江高速公路工地采用應(yīng)變盒埋入法，對北京欣路特科技發(fā)展有限公司的CYZ25型25kJ沖擊壓路機(jī)的壓實(shí)影響深度進(jìn)行了現(xiàn)場測定。壓路機(jī)行駛速度為15Km/h時，在距地表面垂直0.8米深處的壓力應(yīng)變盒反應(yīng)出的壓力值在1000kPa以上，最大值1632kPa，根據(jù)土力學(xué)中的Boussinesq公式，推算出其沖擊力在1341.7KN~2189.7kN之間。

沖擊壓路機(jī)的影響深度

沖擊壓路機(jī)產(chǎn)品廣告中一般都注明沖擊影響深度為1m~5m，但無據(jù)可查。對于強(qiáng)夯機(jī)夯實(shí)土基，在工程實(shí)踐中由L Menard提出過一個影響深度經(jīng)驗(yàn)公式：

H=/10 （2）

其中：H—影響深度（m）

M—夯錘質(zhì)量（1000kg）

h—落錘高度（m）

在《港口工程技術(shù)規(guī)范》中，根據(jù)國內(nèi)實(shí)際施工情況并考慮土壤參數(shù)的影響因素，對（2）式進(jìn)行了修正：

H′= a（3）

其中：H′—加固深度（m）

a —加固系數(shù)，一般濕陷性黃土取0.34~0.5，高填方土0.6~0.8，砂性土和雜土取0.45~0.6。

根據(jù)（3）式計(jì)算，當(dāng)YCT25型沖擊壓路機(jī)行駛速度為12km/h，在濕陷性黃土工況下作業(yè)時，其加固深度為3.89m。河北宣大高速公路和浙江嘉興路段進(jìn)行沖擊壓實(shí)檢測時，分別得到了影響深度在4m以上、2.5m以上的檢測結(jié)果。國內(nèi)現(xiàn)有25kJ沖擊壓路機(jī)，當(dāng)行駛速度在12km/h左右時，其沖擊力在2000kN左右，介于現(xiàn)有超重噸位拖式振動壓路機(jī)（YZTY25）最大激振力（600kN）和強(qiáng)夯的夯擊力（10000kN以上）之間。不同土壤條件下的影響深度值，仍需要在大量施工實(shí)踐中進(jìn)行總結(jié)才能確定。

沖擊壓路機(jī)的擊實(shí)力

我國交通部標(biāo)準(zhǔn)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》和《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定，對于中級公路路基采用輕型擊實(shí)試驗(yàn)法，高級公路路基采用重型擊實(shí)試驗(yàn)法。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定前者平均單位壓實(shí)功為598kJ/m3。由于兩種擊實(shí)試驗(yàn)法做出的土壤最大干密度不同，前者最佳含水量時的土壤最大干密度數(shù)值要小于后者，而最大土壤干密度值又是評價壓實(shí)度的基礎(chǔ)，因此在一定程度上對路基加大壓實(shí)功是增加路基壓實(shí)度的有力措施之一。

特別有趣的是，沖擊壓路機(jī)的壓實(shí)過程與試驗(yàn)法中將重錘自由下落擊實(shí)被試土壤的原理是相同的。沖擊壓路機(jī)的振幅一般為200mm~300mm（擊實(shí)試驗(yàn)法中的重錘下落高度是450mm和300mm），相對于振動壓路機(jī)的振幅一般為0.6mm~2.5mm而言，擊實(shí)土壤動力的過程極為相似。

沖擊壓路機(jī)單位時間擊實(shí)功比其他類型的壓路機(jī)大，經(jīng)初步計(jì)算，25kJ的沖擊壓路機(jī)在12km/h的工作速度下，單位面積沖壓27遍（擊實(shí)試驗(yàn)法中規(guī)定有每層土樣用重錘擊實(shí)27遍），其平均單位擊實(shí)功約為1809kJ/m3。顯然，沖擊壓路機(jī)要達(dá)到重型擊實(shí)試驗(yàn)法的平均單位壓實(shí)功值增加壓實(shí)遍數(shù)、作業(yè)工作速度和沖擊壓路機(jī)的自身能量是可以達(dá)到的，而振動壓路機(jī)受自身能量的制約要達(dá)到重型擊實(shí)試驗(yàn)法的平均單位壓實(shí)功則較為困難。

沖擊壓路機(jī)的機(jī)型

目前國內(nèi)使用的沖擊壓路機(jī)多是牽引式機(jī)型，整機(jī)包括沖擊壓路機(jī)和牽引車。其優(yōu)點(diǎn)是牽引車可以一機(jī)多用，購置費(fèi)用低。不足之處是沖擊壓路機(jī)的機(jī)組長，需要的轉(zhuǎn)向場地大，在半幅路面施工時不太方便。

國外公司已開發(fā)出了自行式?jīng)_擊壓路機(jī)，并已分別在我國新疆、山東、山西、黑龍江大慶等地公路施工中使用。由于自行式?jīng)_擊壓路機(jī)只有兩個驅(qū)動輪（2×2），其行走底盤與壓實(shí)輪機(jī)架鉸接成一體，整機(jī)長度變短，轉(zhuǎn)向半徑變小，所需轉(zhuǎn)向路段大大減少，這樣就可以使遺留應(yīng)該壓實(shí)路段減少。自行式?jīng)_擊壓路機(jī)可以后退行駛（將壓實(shí)輪升起離開地面），對不便轉(zhuǎn)向的短路段和窄路施工都帶來了很大的便利。