沖擊式壓路機

沖擊式壓路機

新型的拖式壓路機
沖擊式壓路機又名沖擊式壓實機、沖擊碾壓機,是隸屬于壓路機的一種新型的拖式壓路機。沖擊式壓路機是利用沖擊碾壓技術發明的一種新型的壓實設備。不同于傳統的壓實設備,沖擊式壓路機由于結合沖擊、滾壓和搓揉功能,從而達到比傳統的壓實設備更好的壓實效果。[1]沖擊式壓路機所使用的沖擊壓實技術是一種用非圓形的、大功率、連續性滾動沖擊壓實路基的技術。沖擊式壓路機具有運行速度快,施工工序少、工期短、成本低、應用範圍廣等特點,能夠提高路基強度,防止不均勻沉降造成的路面破壞。[2]沖擊式壓路機是一種新型拖式壓實機械,它與傳統的拖式壓路機的最大不同點是利用多邊形凸狀碾輪進行沖擊壓實,來提高土基的壓實度和承載力。[3]
    中文名:沖擊式壓路機 外文名:Impulse type roller 别名:沖擊壓實機、拖式壓路機、沖擊碾壓機、三邊形沖擊壓路機、五邊形沖擊壓路機 平均工作速度:每小時10~15千米 每次填方厚度:800-1200毫米

應用範圍

1.公路、鐵路、水壩、飛機場、樓房、工廠、住宅的地基壓實。

2.水泥廠廢料、灰類、煤等散狀物堆放場地的壓實。

3.含水量比較大的土石方壓實。

4.岩石、粘土、膨脹土的壓實。

5.露天煤層的阻燃壓實。

主要特點

1.采用蓄能器、液壓缸、牽引軸上的壓簧緩沖、消除沖擊對牽引車的影響。

2.操縱舉升缸,沖擊輪被拖車支承離開地面,可作短途轉場而不損壞路面。

3.液壓油來自牽引車液壓系統,通過快換接頭連接,方便,快捷。

4.工作中,可選用推土機、平地機、灑水車配合、便于更有效壓實。

優點

生産效率高

1.每小時壓實的基礎可高達20000平方米。

2.平均工作速度為每小時10~15千米。

3.壓實影響深度可高達5米,有效壓實深度1米。

4.每次填方厚度為800~1200毫米。

5.工程效益是其它設備的十倍。

效益顯著

1.采用沖擊式壓路機修複舊路面節約成本50%以上。

2.減少環境污染

3.用沖擊壓實機進行斷裂、穩固,代表了此項技術新的發展方向。

由于使用沖擊壓實機進行水泥路面斷裂、穩固施工可不中斷交通,而且造價小、速度快、效果好,在國内得到廣泛應用。

特點

振動壓路機的工程實踐表明,碾壓速度是決定壓路機面積生産率(m3/h)的重要因素之一,壓實深度和鋪層厚度也是影響壓實效果和壓實生産率的重要參數。通常,振動壓路機的最佳碾壓速度為3—6km/h,最佳壓實層厚度0.3—0.5m。要提高壓實效果和壓實生産率,增強土石體密實度,減少土石體自重的壓密沉降變形,必須改進壓實工藝,更新碾壓技術,改變碾壓方式,提高碾壓速度的壓實鋪層厚度。沖擊壓實技術是将當前振動壓實的高頻率、低振幅改為高振幅、低頻率,在壓實作用中較大地增加了對土石方的壓實功能。如25KJ三邊形沖擊壓實機的沖擊功能較振動壓實機增加10倍,壓實影響深度達5m,有效壓實厚度由振動壓實的0.20-0.30m,增加為1.00-1.50m,且SD沖擊壓實機的碾壓速度較振動壓實機提高兩倍。通過在國内不同地區與不同土石填方路基的試驗工程實踐已經得到證實。

沖擊式壓實機是用三邊形或五邊形“輪子”來産生集中的沖擊能量達到壓實土石填料的目的。沖擊壓實機可由配套的重型工業拖車在前方牽引,也可以自行。

沖擊壓實機的基本原理。沖擊壓實機以其靜能量來标定,能量按下式以千焦(爾)計算:

式中:E為能量,kJ;m為動力部件的質量,kg;g為重力常數(9.81m/s2);h為輪子外半徑同内半徑的差值,h=R-r,m。

常用的沖擊j壓實機的有25KJ-T3三邊形和15KJ-T5五邊形兩種壓實機。25KJ壓實機用于原位碾壓和層厚1m以下填料碾壓以及碾壓質量的檢驗。15KJ壓實機用于層厚50—75cm的填料碾壓,由于是五邊形輪子,可比25KJ壓實機用較少遍數獲得所需的密實度。SD沖擊壓實機在土石方壓實作業中,突破了傳統的碾壓方式,當其一角立于地面,向前碾壓時,産生巨大的沖擊波,由于碾邊順序連續沖擊地面,可使土體碾壓均勻密實。該機以9-12km/h的行駛速度碾壓作業,即沖擊碾每秒鐘沖擊地面兩次,相當于低頻大振幅沖擊壓實土體,并周期性地沖擊地面,産生強烈的沖擊波向地下深層傳播,具有地震的傳播特性,其壓實深度可随碾壓遍數遞增。25KJ壓實機的高能量可對填料作深層壓實,從而降低土的滲透性,為分層碾壓或填方材料提供堅實的基礎。在低交通量道路,對施工現場原位材料的深層壓實能形成較高強度和穩定性,而不必換填材料,在多數情況下,直接修築底基層和基層就可得到優質道路。

檢驗碾壓是沖擊壓實工作的一個重要内容,25KJ壓實機的高能量給出相當于沖擊力達250t以上的重擊,是一種極為有效的檢驗碾壓。隻要用沖擊壓實機碾壓10—15遍,所有軟弱的或含水量過多的地方都很容易發現,再碾壓幾遍就可以補救。高能量沖擊壓實機在雲南、北京、河北、福建、湖南等省、市有關工程的沖擊壓實試驗及沖擊碾壓中應用,初步認為對減少路基工後沉降,提高路基整體強度及加固軟弱地基較通常碾壓有較大作用,這對提高當前高速公路修建質量具有現實意義。

沖擊壓實減少路基工後沉降

八達嶺高速公路路基填料為風化花崗岩形成的含塊石細粒土砂礫,路基填築采用VV17040t振動壓路機分層(20cm一層)碾壓。要求達到壓實度93%的壓實标準,下路堤壓實度90%,補壓沖擊碾壓20遍,平均下沉量S=5.4cm,計算有效壓實深度1.5m,壓實度平均提高到95%。路基高度4.5m,則沖擊碾壓完成沉降率為5.4/450=1.2%。采用沖擊碾壓分層(壓實厚度1.0m一層)高填方路基高34m,每層沖碾前10遍下沉量為5.5-8.5cm,11-20遍下沉2.4-3.0cm,基本上與補壓路基的11-20遍下沉量2.2cm相當。

福建及湖南不同土質路基沖擊碾補壓20遍後,在原振動壓實路基達到規定的路床壓實度标準時,其下沉量為5-7cm,并有相當部分沉降量大于7cm,達8-12cm,則實測壓實度均不符合标準。此外,對宣大高速公路濕陷性黃土按20cm一層振碾達到壓實标準後,再用沖擊壓實機沖碾20遍,下沉量為3.9cm;填石路堤經50t振動壓實達到标準後,再沖擊碾壓20遍,下沉4-5cm;當高填方路基用沖擊壓實機分層碾壓每層20遍,其沉降率可達到4%-5%,可較好地解決高路堤的工後差異沉降問題。

沖擊壓實提高路基整體強度

雲南臨滄碎石路堤采用沖擊壓實施工,經灌砂法測定幹密度,路床頂面下80cm内平均幹密度ρd=2.136g/cm3,平均壓實度kh=100.5%;80-150cm平均幹密度ρd=2.051g/cm3,平均壓實度kh=96.5%。壓實度較規定的标準提高3.5%-5.5%,在0-150cm内完成的下沉量為6.92cm。

八達嶺花崗岩風化含塊石細粒土砂礫路基,經過20遍沖擊壓實後,計算分析地表下1.5m内,用落錘式彎沉儀(FWD)檢測,平均彈性模量值由沖碾前的180MPa提高到228MPa。

湖南沖擊壓實試驗段,用解放車測定沖擊碾壓20遍前後的彎沉值分别為141(0.01mm)與66(0.01mm),折算為黃河标準車的彎沉值分别為218.8(0.01mm)與102.4(0.01mm),按E0=2430×ι0-0.7式計算,平均由沖碾前55.9MPa提高到95.1MPa。

不同土石路基通過沖擊補壓20遍後,不但強度有所提高,而且使原來振動壓實達到路床壓實标準的路基下沉5-7cm,如果下沉量超過7cm,則原有壓實度不足;同時沖碾20遍後,在1.5m層厚範圍内壓實度均增加3%-5%。由于沖擊碾是路床頂面上全面積的均勻沖碾壓實,達到了全路基的直接檢驗與補充追加壓實,達到了全路基的直接檢驗與補充追加壓實,在路床頂面以下1.5m形成連續、均勻、密實的加固層,提高了路基路面的綜合強度與穩定性。

沖擊壓實加固軟弱地基

通常濕陷性黃土地基較多采取強夯法處理。在宣化到大同高速公路路基底層濕陷性黃土地基采用25KJ—T3沖擊壓實機在地表面沖碾40遍處理。并檢測地基下沉量、幹密度、濕陷系數、彈性模量等指标。沖碾40遍後在地表下110cm内土基平均壓實度達到kh=91%,即原來黃土的幹密度ρd=1.35g/cm3提高到1.70g/cm.,其濕陷系數由0.0438降為0.0022,消除了濕陷性。地表下土基1m内平均彈性模量達到80MPa以上。在路基底面下1m内經沖碾壓實,形成連續、均勻、密實的加固硬層,其技術指标已完全符合黃土地基加固的質量要求。

京秦高速公路玉田段有長約16km的軟土路段,1997年4—8月在K65+800、K66+100用沖擊壓實機進行了沖擊碾壓排水固結加固軟土地基試驗,沖擊碾壓對軟土地基具有加速沉降與加固的作用。軟土路段地表填砂礫層厚50cm,插塑料排水闆穿透軟土層至砂層,平均長15-16m,間距1.5-2m。在砂礫層上填土高度50cm,4月30-5月2日沖擊碾壓22遍。監測結果:地面沉降17.4mm,連續沉降17.8mm,地表下3m深處分層沉降10.1mm,地表下7m深處分層沉降5.0mm。當路基填土達2.4m時,8月18-24日進行第二次沖擊碾壓40遍試驗。監測結果:地面沉降20.6mm,連續沉降21.4mm,地表下3m深處分層沉降12.0mm,地表下7m深處分層沉降5.0mm,地表下12.5m深處分層沉降2.5mm,地表下17m深處分層沉降0.5mm。孔隙水壓力在3m深處當碾壓18遍時由11.274kPa增加到11.677kPa,此時下雨停止碾壓兩天,孔隙水壓力由11.67kPa降為11.274kPa,當繼續碾壓達33遍時,孔隙水壓力由11.274kPa增為16.766kPa,7m以下深度孔隙水壓力未發生變化。以上監測結果表明沖擊壓實機對地面施加沖擊能量,使土體受拉、壓作用,軟土自由水經塑料排水闆排出地表後土體密實度增加,加速了軟基的沉降固結。如果在軟基上填築路堤,采用沖擊壓實機分層碾壓工藝,可在施工過程中加快軟基的固結速度,有利于軟基的沉降固結。

改進

填廠材料的特性變化很大,為使施工路堤工後沉降達到最小,應壓實到理想結果。通常石料的級配越好,壓實所能達到的密實度和彈性模量就越高。填石材料的沉降是由材料特性(石料類型、級配、最大石料粒徑和形狀)和壓實處理(碾壓機型、攤鋪厚度和碾壓遍數)決定的。石料特性和壓實過程是相互聯系的,必須統一考慮,特别是在填方較厚或填方厚度急劇變化的地方,更應考慮二者的統一性。

碎石路堤采用50t以上振動壓實機分層碾壓,碾壓遍數按碾壓下沉值等于零并穩定不變時确定。由于碎石含量不同,其擊實試驗的最大幹密度也不同,碎石填料的最大幹密度需要由>5mm的碎石含量與最大幹密度曲線來确定。并采用灌砂法、表面波壓實密度儀檢測壓實度是否達到規定值。

塊石路堤由于塊石粒徑較大,經50t以上振動壓實機分層碾壓至下沉值為零後,每層厚1.5-2.0m再用25KJ-T3沖擊壓實機進行檢驗性補壓20遍,如下沉量在5-7cm,表明原來的碾壓合格。塊石路堤直接使用25KJ-T3型沖擊壓實機施工,效率高,速度快,三邊形雙輪以12km/h速度能集中産生250t沖擊荷載,連續壓實路堤深層部位的石塊。這種高振幅、低頻率的沖擊能量對路堤分層均勻碾壓後,可使石塊之間嵌鎖密實,填石體承受沖擊荷載所産生的沉降變形遠大于填石路堤建成後自重與外荷引起的變形沉降,避免路堤出現引起路面産生裂縫的差異變形沉降。根據填石工程與施工特點,采用沖擊壓實配套設備壓實效果最好。沖擊壓實的施工工藝要求如下。

填石施工控制

填石的粒徑及級配在開采料場控制,施工單位根據現場情況采用洞室松動爆破,光面爆破或小型爆破,要求填石料符合以下指标:最大粒徑<500mm,不均勻系數Cu>5(Cu=d60/d10),曲率系數Cc=1—3,[Cc=(d30)2/(d10×d60)]。

填石層厚控制

填石路堤位于水平地形時,壓實層厚度100cm;填石路堤在斜坡地帶時,壓實層厚度80cm。松鋪系數一般為1.15-1.20。

壓實沉降值控制

沖擊碾壓若幹遍後,壓實沉降值趨于穩定,同時結合落錘式彎沉儀的測定值進行分析,綜合确定需要碾壓的遍數,及其相應的壓實沉降控制值。

填石施工

石方填築的關鍵是要達到要求的級配分布。這就需要采用末端法。這種方法保證使最大的石塊居于每層的底部,而較細的顆粒則居于頂部。它能确保最佳的的嵌鎖和壓實力的傳遞。同時,提供一個不會緻使壓實碾輪及橡膠輪胎的牽引機在行進過程中受損的表面。該方法需要在填築層末端的頂部用卡車傾卸,然後用推土機從末端将填料推入下面的層,使其與正在填築的一層推成同樣的高度。

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