冲击式压实机的压实是依靠冲击力、振动力和碾静重压力三者共同作用(见图2)。
冲击压实机冲击式压路机以其静止时的势能来标定,这个势能在运动时产生动量,从而转化成很大的冲击力的。如6800-25型冲击压实机质量为15t,其势能E为25KJ、冲击力为250t,是压实轮质量的16倍。
我国目前公路和市政两个行业修筑的水泥混凝土路面总里程已达到22万多公里,是世界上水泥混凝土路面最多的国家。但是由于质量管理不到位,很多水泥路面基层与面板的质量达不到设计的基本要求。而且车流量激增,超载现象严重,所以不少路面出现了严重损坏现象。路基压实不足、沉降失稳显著,水泥路面结构无渗透排水设施,因此道路使用年数的限制成倍缩短。水泥混凝土路面损坏后采用加铺覆盖层的修复方法,首先要破碎原路面,冲击式压路机可以较好地完成这项任务。冲击不仅消除了产生反射裂缝的可能,而且使破碎块之间形成集料嵌琐,旧板与路基的整体性和强度显著提升,全部符合覆盖层对基层的要求。断裂、稳固、加铺沥青层是修补旧水泥路面广泛采用的方法,具有工期短、造价低、影响交通小等优点。用冲击式压路机断裂稳固水泥路面,最大作用力达到100-250t。根据路面结构与破损程度的不同,一般3-5遍开始裂纹,5-15遍是沉降段,20遍能够达到技术方面的要求,其效率是传统压实工艺的4倍。
冲击式压路机冲击式压路机振动的振幅高达0.22m,其频率在正常速度时为2Hz.振幅一般为2mm。大振幅振动使被压土壤或其他填料参加振动的质量增多,从而增加压实影响深度和压实度。冲击式压路机影响的有效深度为普通重型压路机振动的2-3倍。冲击式压路机的行驶速度为12-15km/h,碾压遍数10-40遍不等。冲击式压路机每台班生产率为10000m2,其效率为振动压路机的5倍。冲击式压路机(碾压遍数从20遍到40遍)工程建设价格每m2为4-10元不等,是压路机振动的77%左右。冲击式压路机在路基施工中发挥搓揉与排水作用,放宽对含水量的要求,其措施:一可以加铺砂石层;二是先用小冲击压路机如5边轮压实;三是压压停停,晒几天再压;四是把表层用犁拉开晾晒。实际证明,在一些粘性大的土壤中可以放宽到7个百分点。冲击式压路机每次施压后,地面即被砸成波浪形,经3至5遍压实后就必须用平地机整平,否则会使冲压的速度降低而影响冲压效果。
用冲击式压路机进行断裂、稳固,代表了此项技术新的发展趋势。由于使用冲击式压路机进行水泥路面断裂、稳固施工可不中断交通,而且造价小、速度快、效果好,近几年来在国内得到普遍应用。宇通重工在京沪高速施工中应用效果良好,经检验完全达到技术方面的要求。从使用来看,压实填方,软基地段路面沉降较大,在挖方地段沉降较小。随着冲击式压路机的逐渐完备,必然会在路基路面施工中担当起更重要的角色。
冲击式压实机压路机所使用的冲击压实技术是一种用非圆形、大功率、连续滚动冲击压实路面、路基的技术,它于20世纪50年代由南非Aubrey Berrange公司提出,但成为一种成熟的可供实用的非圆滚动冲击压实机则是在20世纪70年代至80年代,上世纪90年代开始向全球推广。1995年由南非**公司将这种压实设备传入我国,它具有运行速度快,施工工序少、工期短、成本低,应用场景范围广等优点,可提升路基强度、稳定性和均匀性,防止不均匀沉陷而造成的路面损坏。冲击压实过程中,压实轮的势能和动能周期性转化为集中的冲击能作用于地面,达到连续破碎和压实路面的目的,并可将破碎后的碎块直接压入地基,从而缩短路面维修工期,大幅度减少实际工程费用。
冲击压实机到目前已发展成十几种机具,压实轮分为3、4、5、6边形及实体、空体、可填式多种产品。郑州宇通重工公司的6800型型冲击压实机,如图1所示。
1.牵引车2.十字缓冲连接组件3.压实机机架4.压实轮举升和缓冲组件5.压实轮6.轮胎
1.1牵引车6800型冲击压实机的牵引车由郑州宇通重工公司自行设计的,前后车架铰接,前车架上布置有发动机、液力变矩器、前桥及驾驶室等。