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冲击压路机对路基进行压实冲击压实技术最早是在南非兴起的,二十世纪九十年代我引进该项技术,主要用于机场、道路、矿山堆场等的压实。由于它的作用能量大,往上述工程项目建设中取得明显的效果,因而受到工程界的普遍重视,逐渐得以推广。冲击式压路机目前己广泛地应用于各种基础工程的压实,如机场跑道、水库堤坝的防渗处理,尤其在公路工程的旧路改建、软弱基础处理、新建路堤的补充压实等方面的应用更为广泛。国内第一台冲击压路机于1996年在河南省公路局筑路机械厂试制,到目前己有十多家企业生产或试制成功。冲击压路机目前多采用牵引行走式,冲击轮一般有三边形、四边形、五边形、六边形等,而以三边形为主,图1所示的是蓝派冲击压路机;整机重量一般在7~15吨(大多数为15吨左右),静压实能为8~25KJ,而以25KJ的居多。图1 蓝派3YCT25冲击压路机表1 蓝派3YCT25冲击式压实机主要技术参数(三边型)序号项目技术参数 1标准势能25kJ 2最大冲击力250-350t 3有效作用深度1.0-2.0m 4影响深度3-5 5工作中行驶速度12-15km/h 6压实效率1000m2/h 7整机重量27t 8压实轮组件重量12t 1 冲击压路机的压实机理(l)压实机理冲击式压路机的作用原理是由牵引车带动非圆形轮滚动。多边形滚轮的大小半径所产生的位能落差与行驶动能相结合,沿地面对路基填料进行静压、揉搓和冲击的连续碾压作业。它突破了传统的碾压方式,当其一角立于地面,向前碾压时,将产生巨大的冲击波,强烈的冲击波向地下深层传播,具有地震的传播特性。由于碾边顺序连续冲击地而,可使填筑体碾压均匀密实。冲击式压路机的压实特点是利用一定质量的物体,从一定的高度处落下,冲击被压实的材料,使材料产生很大的应力变化速度。与普通振动压实不同,冲击压实将振动压路机的高振频、低振幅的“振动拍打”压实方式改变为低振频、高振幅的“高能量冲击”压实方式,这种改进的压实方式能产生峰值极大的力脉冲(2000KN),而且输出的能量大,作用深度大。冲击式压路机以这样巨大的冲击力冲击填筑体,并辅以滚压、揉压等综合作用,能够使土石混合料更好地克服颗粒之间的摩阻力而产生滑动和滚动,重新排列到更稳定的平衡位置上去,减少孔隙体积;另一方面,在巨大的冲击力作用下,土石混合料中的块石颗粒被剪切、破碎而互相填充、紧密,从而使土体深层随着冲击波的传播得到压实,土石混合料填筑体更加密实,从而形成更加稳定的结构。图2 冲击压实这种连续式冲击压实技术的优越性主要表现为:(1)能高深度压实原地基;对破损公路的修复改建亦可通过该机直接将原路面破碎并压实,然后铺设新路面。(2)能进行含大块石料的填方压实。冲击式压实机的巨大冲击力作用于含大块石料的填方层,极强的冲击波能大大提高块石颗粒之间的嵌锁紧密程度,并使小颗粒充分充填于大颗粒间的孔隙中,减少路堤沉降变形和沉降差异。(3)能实现高效填方压实。如今修建的高逮公路和机场场道常常会遇到几十米至上百米的高填方,使用这种连续冲击式压实机,每层填方厚度可达1~1.5m,每小时填方1000m3以上。(4)可适当放宽对含水量的要求。由于冲击式压路机所具有的巨大冲击能量,对于不同土质最佳含水量的要求可在上下两个方向放宽3%~5%。(5)具有自检性。冲击式压实机通过低频率、大振幅、高能量冲击土体,在路基下形成一个2m左右厚的连续稳定的加强层,这对提高公路、铁路和机场场道寿命极为重要。而表面则凭借所获得的沉降量直观地检测路基的压实质量,并在这种检测中使其得到补压,这被筑路行业称之为“检测性增强补压”,这种大面积的100%的检测是其他任何路基检测手段力所不及的。(3)冲击能量及冲击力 ① 静能量(E0) 冲击压路机以其静能量来标定,其按下式以千焦计算来 E0=mgh (2-56) 式中:m——冲击轮质量,kg; g——重力常数(9.8m/s2) h——冲击轮外半径与内半径的差值,h=R-r,m。例如三边形冲击式压路机,m=12000kg,(R-r)=0.22m,则E0=25kJ ② 冲击能量(E)工作中的冲击压路机的冲击能量由三部分组成,静能量(E0)、平动能量、转动惯性能量,其计算公式如下: (2-57) 式中:m——冲击轮质量,kg; v——冲击轮水平速度,m/s; I——转动贯量,1000kg·m2; ω——转动速度。m·s-1。 ③ 冲击力实际工作中冲击压路机的冲击力是比较难计算的,它与冲击轮接地时的加速度、与地表接触时间、压实体的弹塑性等多种复杂参数密切相关。一般来说,静能量为25 kJ的三边形冲击压路机以12Km/h的速度碾压时能产生高达250t的冲击荷载。www.tmgc8.com