壓實機械壓實特性和最新技術(shù)進(jìn)展

權(quán)江輝

（上海宏信設(shè)備工程有限公司，上海 201806）

高速公路的路基填土一般使用200k N級振動壓路機進(jìn)行壓實，對于像橋墩等建筑周圍回填區(qū)域則需使用小型壓實機械。因回填區(qū)域和其它構(gòu)造物接壤，容易產(chǎn)生段差和沉降現(xiàn)象，壓實作業(yè)時需非常注意。然而，不同壓實作業(yè)使用的小型機械其壓實特性也往往不同。高速公路構(gòu)筑物回填區(qū)域主要指橋墩或箱型的混凝土構(gòu)筑物與路基接壤的部分。無沉降的構(gòu)筑物和允許一定程度沉降的土方接壤部位，容易產(chǎn)生段差，因此該區(qū)域的回填材料需比其它區(qū)域材料高一等級，同時有必要采取更加慎重的對策?；靥钔罙指地表開鑿建筑構(gòu)筑物后重新填充的部分，回填土B指的是除A以外的重新填充部分。考慮到開鑿部位周圍材料強度較大，按材料匹配的原理回填土A的等級更高。表1為路基回填材料規(guī)定。

國內(nèi)外壓實技術(shù)與機械設(shè)備的發(fā)展迅速，振動壓實、振蕩壓實，振動與靜碾、振蕩相結(jié)合的復(fù)合壓實，連續(xù)沖擊壓實，智能壓實等技術(shù)與設(shè)備已在工程中廣泛使用。

表1 路基回填材料

1 壓實機械壓實特性

1.1 大型振動壓路機的壓實特性

一般用于高速公路的200kN級振動壓路機的壓實特性。利用JIS A 1217-2000《土壤壓實試驗方法》中的基準(zhǔn)值為分母，得到土方工程現(xiàn)場的干燥密度。對于30cm的壓實厚度，隨著壓實次數(shù)的增加，干燥密度也在增加，利用200kN級振動壓路機進(jìn)行壓實容易得到超過以往的密度。

1.2 小型壓實機械的壓實特性

采用大型振動壓路機進(jìn)行壓實容易實現(xiàn)要求的壓實度。在建筑物周圍進(jìn)行壓實作業(yè)，由于空間狹窄，大型壓路機無法作業(yè)，此時只能利用小型壓實機械進(jìn)行壓實作業(yè)。下面用200kN振動壓路機同幾種小型壓實機械進(jìn)行施工比較試驗，如表2所示。試驗所使用的材料特性如表3所示。沖擊夯和1t壓路機、4t壓路機對于不同的壓實厚度和壓實度也不同，并且?guī)追N機型作業(yè)后的壓實度均隨壓實次數(shù)增加而增大。但是，這種增加的傾向是有區(qū)別的。對于該壓實材料，1t壓路機壓實4次以后得到80%左右的壓實度。4t壓路機對30cm厚度的壓實度也能達(dá)到90%以上。此外，沖擊夯的壓實次數(shù)計算較難，一般以操作者來回作業(yè)的次數(shù)計算，因此沖擊夯一次作業(yè)可能對同一位置進(jìn)行反復(fù)壓實?？傊ㄟ^試驗施工可以得出以下結(jié)論：（1）當(dāng)厚度為20cm時，4t壓路機的壓實效果較好，當(dāng)厚度為30cm時壓實效果很低。（2）厚度即使為20cm，1t壓路機由于壓實力不足，壓實度較低。（3）沖擊夯對于20cm、30cm。

表2 壓實機械種類及規(guī)格

表3 壓實機械試驗1的材料特性

2 全面提升壓路機的綜合性能

提升壓路機的綜合性能主要是指壓實性能、可靠性與舒適性的提升，這是一項基礎(chǔ)性的研究，需要將理論分析、試驗研究與仿真分析結(jié)合起來，作大量的分析與試驗工作。研究表明，振動壓路機的壓實特性不僅與振動方式、振動頻率、振幅及振動強度等振動參數(shù)有關(guān)，而且與質(zhì)量、質(zhì)心、前后輪質(zhì)量分配、振動輪機架與振動體的質(zhì)量分配，以及線壓力等質(zhì)量參數(shù)有關(guān)。此外，還與牽引性能、行走速度與穩(wěn)定性等工作參數(shù)、鋼輪直徑等幾何尺寸有關(guān)。必須指出，良好的壓實性能要求振動輪的振幅必須均勻，機架沒有偏振與擺振，這主要取決于振動輪的質(zhì)心、幾何中心、激振力的作用中心、機架的質(zhì)心與減震器剛度中心的重合度。整機可靠性不僅與設(shè)計、制造過程、材料與工藝有關(guān)，也與試驗體系與試驗手段有關(guān)。在工程機械綜合性能試驗臺上，除了可以開展試驗土槽內(nèi)的整機壓實性能試驗和振動壓實試驗外，還可以完成振動輪與整機的疲勞試驗和長壽命試驗，大大縮短了試驗周期，保證了振動輪與整機使用。除操控外，壓路機的舒適性主要是指減振與降噪的水平。

雙鋼輪振動壓路機前后輪的振動頻率很難完全一致，往往會引起“拍振”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響路面的壓實質(zhì)量，良好的減振性能有助于減輕拍振的程度與危害。

3 壓實機械最新技術(shù)進(jìn)展

洛建GYS30機械單鋼輪壓路機（30t）“壓得實”源于超強的激振力；“敢碰硬”源于新型振動輪結(jié)構(gòu)，敢于挑戰(zhàn)復(fù)雜惡略工況；技術(shù)含量高，源于多項技術(shù)專利，包括發(fā)明專利。配備Ⅲ階段發(fā)動機，動力強勁、性能可靠；擁有自主研發(fā)專利的振動輪結(jié)構(gòu)，具備超強激振力，壓實效果好。GYS30壓路機8大核心特點專利技術(shù)——發(fā)動機功率自適應(yīng)系統(tǒng)，節(jié)能環(huán)保；電控油門離合器聯(lián)動，提高了離合器摩擦片使用，大制動扭矩重載驅(qū)動橋，制動性能好，安全可靠；重型壓路機專用變速箱，前、后擋位同速壓實，確保壓實密實度的一致性和穩(wěn)定性；同步換擋系統(tǒng)，排擋與換向更加輕松，倒順操縱桿直線操作，簡單方便；加強型振動輪設(shè)計能夠適應(yīng)更加惡劣工況的壓實，雙偏心室振動機構(gòu)長效節(jié)能，對稱的激振器布局設(shè)計，壓實效果好；新型鉸接機構(gòu)，擺動角度大，使壓路機振動輪始終貼緊路面，牽引力大，壓實效果好；冷熱風(fēng)隔離系統(tǒng)，有效改善動力系統(tǒng)的散熱，適應(yīng)更高的環(huán)境溫度。標(biāo)配進(jìn)口集中潤滑系統(tǒng)和免維護(hù)電瓶。

徐工XS395全液壓單鋼輪振動壓路機屬于超重型全液壓壓路機，全輪驅(qū)動，定位于大深度巖石填方壓實和超厚鋪層壓實，能兼顧常規(guī)鋪層壓實。該設(shè)備能實現(xiàn)自決策無人操控，實現(xiàn)路徑規(guī)劃、自動變道、自動駛?cè)胧┕^(qū)域、自動躲避障礙物等功能。

寶馬格公司早在20世紀(jì)90年代就已經(jīng)開始并成功推出能夠自動調(diào)整振動能量輸出的壓實系統(tǒng)，并成功應(yīng)用在瀝青路面壓實的雙鋼輪振動壓路機上。該系統(tǒng)也包括了自動檢測功能，使得操作手可以隨時監(jiān)控壓實過程。該系統(tǒng)經(jīng)過不斷改進(jìn)更新，使得寶馬格壓路機成為同級別產(chǎn)品中高效的壓實設(shè)備。該系統(tǒng)作為智能壓實系統(tǒng)，關(guān)鍵在于在碾壓過程中對壓實狀態(tài)進(jìn)行直接的評估。鋼輪被用來檢測壓實的狀態(tài)。工作時，系統(tǒng)監(jiān)測到鋼輪與瀝青層間的相互作用力以及鋼輪的振動路徑。伴隨激振器輸出軸每次旋轉(zhuǎn)繪制加載和卸載曲線，并根據(jù)承載曲線計算出瀝青層的剛度。該測量方法與路基施工中經(jīng)常用到的平板承載試驗類似。該系統(tǒng)使用動態(tài)變形模量EVIB值來衡量瀝青層的剛度，該物理量的單位為MN/m2，在工作時會不間斷的顯示。寶馬格多年使用瀝青壓實專家系統(tǒng)的實地經(jīng)驗證明理論和實踐是統(tǒng)一的，當(dāng)混合料溫度在100℃～150℃范圍內(nèi)，系統(tǒng)的檢測結(jié)果具有相關(guān)性。檢測的動態(tài)變形模量和瀝青層的密實度具有直接相關(guān)性和一致性。

寶馬格智能壓路機實現(xiàn)了不間斷實時檢測，檢測快，并且做到無損檢測。智能系統(tǒng)可自動調(diào)整壓實能量輸出，在壓實已經(jīng)達(dá)到要求的地點將自動調(diào)整振動幅方向為水平，從而避免過振對壓實場層松散的危險。

4 結(jié)束語

文章對大型和小型壓實機械性能做了闡述，并對壓路機綜合性能參數(shù)提升做了描述，結(jié)合國內(nèi)外壓路機技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)展，對于行業(yè)在壓實機械領(lǐng)域的研究有一定參考意義。