拖式压路机
拖式压路机是一种特殊的压路机类型,它可以通过拖拉机或推土机等路面机械进行拖拽作业。这种压路机广泛应用于多种场合,包括露天煤层的阻燃压实、土石方压实、岩石、粘土、膨胀土的压实,以及水泥厂废料、灰类、煤等散状物堆放场地的压实。同时,它也在公路、铁路、水坝、飞机场、楼房、工厂、住宅的地基压实方面发挥着重要作用。
技术原理
冲击碾压技术
拖式压路机采用了最新的冲击碾压技术,这是一种岩土工程压实技术的新发展。冲击压路机通过牵引车带动非圆形轮滚动,利用多边形滚轮的大小半径产生势能落差与行驶的动能相结合,从而实现对土石材料的静压、搓揉、冲击的连续冲击碾压作业。这种技术形成了高振幅、低频率的冲击压实原理,其中25KJ三边形双轮冲击压路机最为常用,其双轮静重12吨,行驶最佳速度为12千米/小时,能够对地面产生集中的冲击力,相当于1111至1543千帕的压力。国家海洋局第二海洋研究所的研究显示,使用25KJ三边形双轮冲击压路机在杭金衢高速公路的宕渣、砂砾路基上进行冲碾30遍后,实测深度0.8米、1.5米、2.0米、2.5米的平均垂直动土压力分别为1366千帕、306千帕、272千帕、138千帕。这种高能量冲击力周期性连续冲击地面,产生了强烈的冲击波,向下具有地震波的传播特性,产生的冲击碾压功能达到超重型击实功,可使地下深层的密实度不断增加,满足重型标准90%压实度以上的有效压实厚度,视不同土石材料性状可达1.0至1.5米。相比现有振动压实机械,冲击压路机有更好的压实功效,使被冲压的土石填料更接近于弹性状态,显示出克服土石路基隐患的技术优势。15KJ五边形双轮冲击压路机适用于层厚0.50至0.75米分层压实及水泥混凝土路面改造施工。
施工工艺
拖式压路机的冲击碾压技术决定了不同于传统压路机的压实工艺。它不采用现有压路机压半轮或部分重叠碾压的施工方法,而是提出了新的冲击碾压方法与施工工艺。冲击压路机双轮各宽0.9米,两轮内边距1.17米,行驶两次为一遍,其冲碾宽度4米。每次冲击力按冲碾轮触地面积边缘与地表以45°夹角向土体内分布土压力。每遍第二次的单轮由第一次两轮内边距中央通过,形成的理论冲碾间隙双边各0.13米,当第二遍的第一次向内移动0.2米冲碾后,即将第一遍的间隙全部碾压。第三遍再回复到第一遍的位置冲碾,依次进行至最终遍数。冲击压路机向前行驶在纵向冲碾地面所形成的峰谷状态,应以单双两遍为一冲压单元,当双数遍冲压时,调整转弯半径,达到对形成的波峰与波谷进行交替冲碾,使地面峰谷减小,表面接近平整。冲击压路机一般行驶按顺时针与逆时针方向每五遍进行交换作业。各种土石路基冲碾20至40遍可以使路基形成厚1.0至1.5米的均匀加固层。
工程应用
减少路堤的工后沉降率
拖式压路机的应用显著降低了路堤的工后沉降率。通过室内模型试验与现场路堤沉降量试验观测,路基在达到规范要求的压实度时,其工后沉降率约为0.4%左右。然而,使用拖式压路机后,路堤的工后沉降率可以接近0.1%至0.15%,有效地避免了差异变形所引发的裂缝,解决了土石高填方路堤变形病害的问题。例如,北京八达岭高速公路34米高的填方路基填料为风化花岗石形成的含块石细粒土砂砾,经过冲击碾压每层压实厚度1米,平均压实度达到重型标准95%,完工一年后沉降量仅为0.14%至0.12%。广西六水线36米、34米石灰岩填石路堤的振碾与冲压对比观测结果显示,冲击碾压的密实度更强,施工期沉降量远低于振碾。
提高路基整体强度与均匀性
拖式压路机的应用显著提高了路基的整体强度与均匀性,有助于防止路面早期损坏,延长路面的服务寿命。例如,延庆八达岭花岗岩风化含块石细粒土砂砾路基的路床,经过20遍冲碾后,计算分析地表下1.5米内,用落锤式弯沉仪(FWD)检测,平均弹性模量值由冲碾前180兆帕提高到228兆帕。福建泉州工地对路基冲击碾压20遍后,用黄河标准车测弯沉值,补压前平均L=220(0.01毫米),补压后平均L=183(0.01毫米),即冲击碾压前E=55.7兆帕,补压后E=63.4兆帕。湖南省冲击碾压试验段,用解放车测定冲碾20遍前后的弯沉值分别为141(0.01毫米)与66(0.01毫米),折算为黄河标准车的弯沉值分别为219(0.01毫米)与102(0.01毫米),即平均E由冲碾前55.9兆帕提高到95.1兆帕。福建省某高速公路全线路床经25KJ三边形冲击压路机补压,全线建成通车前夕由交通部公路工程检测中心用自动弯沉仪检测,测试里程4个车道总长596公里,74500个数据。K0+000~K66+987代表弯沉平均值5.80(0.01毫米),K66+987~K113+028代表弯沉平均值6.66(0.01毫米),K113+028~~K154+419代表弯沉值8.53(0.01毫米)。用整车式平整度测试车检测,测试里程4个车道总长600公里,6000个数据,IRI总平均值为1.21(σ=0.73)。以相同设备检测路面结构与施工条件相同的某连接线10公里,路床未进行冲击补压。检测结果:代表弯沉平均值16.27(0.01毫米);平整度指标IRI平均值1.55(σ=0.93)。对比表明振碾路床经冲击碾压的技术效果明显,提高了路基的整体强度与均匀性,以及路面的服务水平与使用年限。
特殊土地基的加固处理
拖式压路机特别适合处理特殊土地基,如湿陷性黄土地基。在宣化区至大同高速公路路基底层湿陷性黄土地基采用25KJ三边形冲击压路机在地表面冲碾40遍处理。冲碾40遍后在地表下110厘米内土基平均压实度达到Kh=91%,即原来黄土的干密度ρd=1.35克/立方厘米提高到1.70克/立方厘米,其湿陷系数由0.0438降为0.0022,消除了湿陷性。地表下土基1米内平均弹性模量达到80兆帕以上。在路基底面下1米内经冲碾压实,形成连续、均匀、密实的加固硬层,其技术指标已经完全符合黄土地基加固的质量要求。在甘肃省、宁夏回族自治区、山西省等湿陷性黄土地基采用冲击碾压进行处理,也取得同样加固效果。
加快旧路改造施工
拖式压路机在旧路改造方面的应用也非常高效。当公路升级需要改建旧路时,不必开挖路面与路基,可以直接在原路面上用冲击压路机进行冲碾施工,使路基达到质量要求,旧路面能得到利用。使用这种新工艺能节约筑路材料,有利于环境保护,保证工程质量,加快改建公路进度。例如,宁夏盐兴公路改建,将原砂石路面低等公路提高到二级公路,用25KJ三边形双轮冲击压路机直接冲碾旧路,完成试验段后,指导全线施工。低液限粉土段冲碾50遍后:压实度平均值0至30厘米处由84.8%提高到97.1%;30至80厘米处由85.0%提高到95.3%;80至150厘米处由82.5%提高到94.1%。平均沉降量24.5厘米。路基技术指标已达到规范标准,生产路段低液限粉土路基按冲碾50遍施工。粉土质砂段冲碾30遍后:压实度平均值0至30厘米处由91.4%提高到97.6%;30至80厘米处由90.7%提高到95.6%;80至150厘米处由93.5%提高到96.9%。180厘米处由91.8%提高到93.9%。平均沉降量11厘米。路基技术指标已达到规范标准,生产路段粉土质砂路基按冲碾30遍施工。经比较冲击碾压比正常工艺施工每公里由15万元降至7万元人民币,减少费用46.7%。
注意事项
机型选择
正确选择拖式压路机的机型非常重要。对于路堤、路床的检验性补压与填石、土石混填路堤的分层压实,建议使用25KJ三边形双轮冲击压路机。而对水泥路面改建与土质路堤分层压实,宜使用25KJ五边形双轮冲击压路机。
施工工艺
拖式压路机的使用需要注意正确的施工工艺。对于双轮冲击压路机,应按照通过两次为一遍的标准,压实宽度4米为计算单元,并按前述的施工工艺作业。单轮冲击压路机以通过一次的轮宽为压实计算单位。
含水量控制
拖式压路机虽然具有较宽的含水量范围,但仍需控制含水量。由于冲击压路机具有高能量的压实功能,相当于超重型击实标准的击实功,达到重型压实度的含水量仅在小于最佳含水量范围内扩大,其大于最佳含水量的范围不会扩大。因此,含水量视土的塑性指数大小,宜控制稠度不小于1.1至1.2。否则厚80至100厘米土层冲压会形成弹簧土,无法压实。
安全距离
拖式压路机的轮边与构造物之间应保持至少1米的安全距离。桥涵构造物上填土厚度不应少于2.5米。
参考资料
yzty25超重型拖式振动压路机主要参数的设计与研究.道客巴巴.2024-11-26
什么是拖式冲击压路机?什么是拖式振动压路机?.搜狐网.2024-11-26
华山 YZT18/20(K) 机械式拖式振动压路机.华山 YZT18/20(K) 机械式拖式振动压路机.2024-11-26