拖式壓路機

拖式壓路機，是壓路機的一種，可用拖拉機,推土機等路面機械拖拽作業。

基本介紹

• 中文名：拖式壓路機
• 樣式：拖式
• 類別：壓路機
• 隸屬：工程機械

簡介

套用範圍

1.露天煤層的阻燃壓實。

2.含水量比較寬的土石方壓實。

3.岩石、粘土、膨脹土的壓實。

4.水泥廠廢料、灰類、煤等散狀物堆放場地的壓實。

5.公路、鐵路、水壩、飛機場、樓房、工廠、住宅的地基壓實。

衝擊碾壓技術

衝擊碾壓是岩土工程壓實技術的最新發展。衝擊壓路機由牽引車帶動非圓形輪滾動，多邊形滾輪的大小半徑產生位能落差與行駛的動能相結合沿地面對土石材料進行靜壓、搓揉、衝擊的連續衝擊碾壓作業，形成高振幅、低頻率的衝擊壓實原理。以25KJ三邊形雙輪衝擊壓路機使用最多，其雙輪靜重12t，行駛最佳速度12km/h，對地面產生集中衝擊力200~250t，相當於1111~1543kPa。據國家海洋局第二海洋研究所在杭金衢高速公路的宕渣、砂礫路基上經25KJ三邊形雙輪衝擊壓路機以12km/h速度沖碾30遍後，實測深度0.8、1.5、2.0、2.5m的平均垂直動土壓力分別為：1366、306、272、138kPa。這種高能量衝擊力周期性連續衝擊地面，產生強烈的衝擊波，向下具有地震波的傳播特性，產生的衝擊碾壓功能達到超重型擊實功，可使地下深層的密實度不斷累積增加，滿足重型標準90%壓實度以上的有效壓實厚度視不同土石材料性狀達1.0~1.5m，比現有振動壓實機械有更好的壓實功效，使被衝壓的土石填料更接近於彈性狀態，顯示出克服土石路基隱患的技術優勢。15KJ五邊形雙輪衝擊壓路機用於層厚0.50~0.75m分層壓實及水泥混凝土路面改造施工。

衝擊壓路機的技術特性決定較現行常規壓路機不同的壓實工藝，不採用現有壓路機壓半輪或部分重疊碾壓的施工方法，而是以衝擊力向土體深層擴散分布的性狀，提出新的衝擊碾壓方法與施工工藝。衝擊壓路機雙輪各寬0.9m，兩輪內邊距1.17m，行駛兩次為一遍，其沖碾寬度4m。每次衝擊力按沖碾輪觸地面積邊緣與地表以45°夾角向土體內分布土壓力。每遍第二次的單輪由第一次兩輪內邊距中央通過，形成的理論沖碾間隙雙邊各0.13m，當第二遍的第一次向內移動0.2m沖碾後，即將第一遍的間隙全部碾壓。第三遍再回復到第一遍的位置沖碾，依次進行至最終遍數。衝擊壓路機向前行駛在縱向沖碾地面所形成的峰谷狀態，應以單雙兩遍為一衝壓單元，當雙數遍衝壓時，調整轉彎半徑，達到對形成的波峰與波谷進行交替沖碾，使地面峰谷減小，表面接近平整。衝擊壓路機一般行駛按順時針與逆時針方向每五遍進行交換作業。各種土石路基沖碾20~40遍可以使路基形成厚1.0~1.5m的均勻加固層。

公路衝擊碾壓的技術效果

減小路堤的工後沉降率

通過室內模型試驗與現場路堤沉降量試驗觀測，路基在達到規範要求的壓實度時，其工後沉降率為0.4%左右。一般在斜坡地形的路基斷面會加大沉降量的差異，若路堤壓實層厚度與填料不均勻，壓實不足或均勻性不好，受到土石自重壓密變形，會形成拉伸與壓縮應變區，使差異沉降加大。當兩點沉降量梯度大於0.6%以上，有可能產生變形裂縫，山區高填方路基上常見到縱向或橫向裂縫。高填方路堤採用衝擊碾壓技術施工可使工後沉降率接近0.1~0.15%，能較好地避免差異變形所引發的裂縫，這是解決土石高填方路堤變形病害的有效技術措施。

北京八達嶺高速公路34m高填方路基填料為風化花崗岩形成的含塊石細粒土砂礫，衝擊碾壓每層壓實厚度1m，平均壓實度為重型標準95%，路基寬10.5m，兩個斷面設左、中、右沉降觀測點，完工一年後沉降量為：K10+260斷面32、37、32mm，路基中心填方高度26.4m，沉降率0.14%；K10+300斷面41、41、44mm，路基中心填方高度33.12m，沉降率0.12%。差異沉降量梯度均小於0.1%。表明路堤工後沉降率減小，沖碾密實，有很好的均勻性。廣西六水線36m、34m石灰岩填石路堤的振碾與衝壓對比觀測，施工期沉降量為振碾76cm，衝壓22cm，表明衝擊碾壓的密實度增強。

在國內高速公路振碾達到壓實要求的路基上，用衝擊壓路機對路床進行檢驗性補壓20遍後的平均沉降量為：北京八達嶺線5.4cm；河北宣大線3.9cm；福建福泉線5.0~7.0cm；湖南湘耒線3.0~7.2cm；重慶渝黔線4.8~7.3cm；浙江杭金衢線2.0~3.4cm；江西梨溫線5.0~6.0cm等。綜合分析不同土石路基路床上通過衝擊補壓20遍後，原耒路基已經達到壓實度規定的沉降量為5.0~7.0cm。當沉降量在5.0cm以下，是原路基壓實質量優良，如河北宣大黃土路床原耒壓實度96%，浙江杭金衢宕渣、砂礫路床級配良好，原耒壓實度在97%以上，故沖碾後沉降量在4cm以下。如沉降量超過7.0cm，則原路基壓實不足，其壓實度未達到要求，或在90區衝擊補壓時，沉降量也大於7.0cm。對於5m以下路堤經衝擊補壓後完成的沉降量已超過正常路基可能發生的工後沉降量，保證了路基的穩定性，特別是斜坡地形的路基其技術效果更明顯。

提高路基整體強度與均勻性

使用衝擊壓路機分層衝擊碾壓高路堤與補壓振碾達標路床工程，能較好地提高路基的整體強度與均勻性，有利於避免路面的早期損壞，延長路面的良好服務水平。

北京八達嶺花崗岩風化含塊石細粒土砂礫路基的路床，經過20遍沖碾後，計算分析地表下1.5m內，用落錘式彎沉儀（FWD）檢測，平均彈性模量值由沖碾前180MPa提高到228MPa。

福建泉州工地對路基衝擊碾壓20遍後，用黃河標準車測彎沉值，補壓前平均l。=220（0.01mm），補壓後平均l。=183（0.01mm），即衝擊碾壓前E。=55.7MPa,補壓後E。=63.4MPa。

湖南衝擊碾壓試驗段，用解放車測定沖碾20遍前後的彎沉值分別為141（0.01mm）與66(0.01mm)，折算為黃河標準車的彎沉值分別為219(0.01mm)與102(0.01mm)，即平均E。由沖碾前55.9MPa提高到95.1MPa。

福建某高速公路全線路床經25KJ三邊形衝擊壓路機補壓，全線建成通車前夕由交通部公路工程檢測中心用自動彎沉儀檢測，測試里程4個車道總長596公里，74500個數據。K0+000~K66+987代表彎沉平均值5.80(0.01mm)，K66+987~K113+028代表彎沉平均值6.66(0.01mm)，K113+028~~K154+419代表彎沉值8.53(0.01mm)。用整車式平整度測試車檢測，測試里程4個車道總長600公里，6000個數據，IRI總平均值為1.21（σ=0.73）。以相同設備檢測路面結構與施工條件相同的某連線線10公里，路床未進行衝擊補壓。檢測結果：代表彎沉平均值16.27(0.01mm)；平整度指標IRI平均值1.55（σ=0.93）。對比表明振碾路床經衝擊碾壓的技術效果明顯，提高了路基的整體強度與均勻性，以及路面的服務水平與使用年限。

衝擊碾壓後路基形成的沉降量，可計算出路基壓實度的增加值。按下式計算：

S=h(1-Kh/Kh’)

式中：S為沉降量，cm；h為路基壓實影響厚度，cm；Kh為原路基壓實度，%；Kh’為沖碾後提高的壓實度，%。

沖碾20遍後，在正常情況下，1.5m層厚範圍內壓實度均增加3~5個百分點，由於衝擊壓路機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，在路床頂面以下形成1.0~1.5m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。

特殊土地基的加固處理

通常濕陷性黃土地基較多採取強夯法處理。在宣化至大同高速公路路基底層濕陷性黃土地基採用25KJ三邊形衝擊壓路機在地表面沖碾40遍處理。沖碾40遍後在地表下110cm內土基平均壓實度達到Kh=91%，即原來黃土的乾密度ρd=1.35g/cm3提高到1.70g/ cm3，其濕陷係數由0.0438降為0.0022，消除了濕陷性。地表下土基1m內平均彈性模量達到80MPa以上。在路基底面下1m內經沖碾壓實，形成連續、均勻、密實的加固硬層，其技術指標已經完全符合黃土地基加固的質量要求。在甘肅、寧夏、山西等濕陷性黃土地基採用衝擊碾壓進行處理，也取得同樣加固效果。

京秦高速公路玉田段有長約16公里的軟土路段，在K65+800、K66+100用衝擊壓路機進行了衝擊碾壓排水固結加固軟土地基試驗，衝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，插塑膠排水板穿透軟土層至砂層，平均長15~16m，間距1.5~2m。在砂礫層上填土高度50cm，三天內衝擊碾壓22遍。監測結果：地面沉降17.4mm，連續沉降17.8，地表下3m深處分層沉降10.1mm，地表下7m深處分層沉降5.0mm。當路基填土達到2.4m時，六天內進行第二次衝擊碾壓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，當繼續碾壓達到33遍時，孔隙水壓力由11.274kPa增為16.766kPa。以上監測結果表明衝擊壓路機對地面施加衝擊能量，使土體受拉、壓作用，軟土自由水經塑膠排水板排出地表后土體密實度增加，加速了軟基的沉降固結。如果在軟基上填築路堤，採用衝擊壓路機分層碾壓工藝，可在施工過程中加快軟基的固結速度，有利於軟基的沉降固結。

地基土的天然稠度處於0.5~1.0過濕狀態，需要進行加固處理，可用衝擊碾壓結合水穩定性好的粗粒材料墊層綜合加固。該墊層厚度按稠度(wc)確定：當1.0> wc≥0.9，墊層厚20cm；0.9> wc≥0.75，墊層厚30cm；0.75> wc≥0. 5，墊層厚50cm。在粗粒料墊層上用衝擊壓路機碾壓20~30遍後，可使地基土表面部分厚度固結，與水穩定性好的粗粒材料形成加固地基或路床。

加快舊路改造施工

當公路升級需要改建舊路時，必須提高路基質量，滿足新路等級的壓實標準，通常採取開挖路面與路床、路堤，重新回填分層壓實，達到規定的壓實度，對瀝青或水泥路面需要破碎、翻挖與清除。採用衝擊碾壓技術則不必開挖路面與路基，可以直接在原路面上用衝擊壓路機進行沖碾施工，使路基達到質量要求，舊路面能得到利用。使用這種新工藝能節約築路材料，有利於環境保護，保證工程質量，加快改建公路進度。

寧夏鹽興公路改建，將原砂石路面低等公路提高到二級公路，用25KJ三邊形雙輪衝擊壓路機直接沖碾舊路，完成試驗段後，指導全線施工。低液限粉土段沖碾50遍後：壓實度平均值0~30cm處由84.8%提高到97.1%；30~80cm處由85.0%提高到95.3%；80~150cm處由82.5%提高到94.1%。平均沉降量24.5cm。 路基技術指標已達到規範標準，生產路段低液限粉土路基按沖碾50遍施工。粉土質砂段沖碾30遍後：壓實度平均值0~30cm處由91.4%提高到97.6%；30~80cm處由90.7%提高到95.6%；80~150cm處由93.5%提高到96.9%。180cm處由91.8%提高到93.9%。平均沉降量11cm 。路基技術指標已達到規範標準，生產路段粉土質砂路基按沖碾30遍施工。經比較衝擊碾壓比正常工藝施工每公里由15萬元降至7萬元人民幣，減少費用46.7%。

內蒙古包東線原5cm瀝青混凝土面層，15cm手擺塊石、10cm砂礫墊層，進行改建施工，用25KJ三邊形雙輪衝擊壓路機在面層上直接衝擊碾壓加固路基。衝擊碾壓50遍後：壓實度平均值0~80cm處由86.8%提高到96.4%；80~150cm處由87.3%提高到93.3%；150~200cm處由86.3%提高到90.3%。路基壓實度均已達到規範要求。

安徽天長205線高速公路水泥混凝土路面已損壞，需要進行改建。採用15KJ五邊形雙輪衝擊壓路機對水泥路面進行沖碾破碎與路基加固。衝擊碾壓路面在20遍以內，面版呈網狀破壞，有一定沉降量，已對路基進行加固，仍保持半剛性基層與原面版的版體作用，對個別土基軟弱部分，需進行換填加固處理。經檢測與完成技術處理措施後，即加鋪高速公路的面層。上下行車道分先後順序已完成施工。此外，在廣東、河南、浙江等地用相同的五邊形衝擊壓路機進行了水泥混凝土路面改建的衝擊碾壓試驗與施工，取得較好的技術效果。

公路升級改建需要加寬修建新路基，特別是二級公路改建為高速公路時，使用衝擊碾壓技術能較好地解決新老路結合引起的變形裂縫問題。在加寬路基與坡腳外1.0m地基範圍內，地基應進行衝擊碾壓加固處理。如屬於前述的特殊土地基，則採用的技術措施與衝擊碾壓結合進行加固處理。當新加寬路基分層壓實到路床後，對新老路結合部與新路床進行了衝擊碾壓檢驗性補壓，再視完成路基的具體狀況，必要時在結合部路床內加鋪土工格柵。這樣處理後能較好地避免產生因新老路結合所引發的沉降變形裂縫。

使用衝擊碾壓技術的注意事項

合理選用機型

國內生產的衝擊壓路機有12個廠家共20個型號，類別繁多，使用不當，很難達到預期的目的。對於路堤、路床的檢驗性補壓與填石、土石混填路堤的分層壓實，經全國現有的工程實踐證明，宜使用25KJ三邊形雙輪衝擊壓路機。對水泥路面改建與土質路堤分層壓實，宜使用25KJ五邊形雙輪衝擊壓路機。

正確使用衝擊碾壓施工工藝

對於雙輪衝擊壓路機應按通過兩次為一遍，壓實寬度4m為計算單元，並按前述的施工工藝作業。單輪衝擊壓路機以通過一次的輪寬為壓實計算單位。

正確理解衝擊碾壓有較寬的含水量範圍

由於衝擊壓路機具有高能量的壓實功能，相當於超重型擊實標準的擊實功，達到重型壓實度的含水量僅在小於最佳含水量範圍內擴大，其大於最佳含水量的範圍不會擴大。因此，含水量視土的塑性指數大小，宜控制稠度不小於1.1~1.2。否則厚80~100cm土層衝壓會形成彈簧土，無法壓實。

控制構造物的安全距離

衝擊壓路機的輪邊與構造物應有1m的安全距離。橋涵構造物上填土厚度不少於2.5m。

國內衝擊壓路機主要套用於高速公路土石高路堤的分層沖碾壓實，路堤、路床的檢驗性補壓，以及地基加固處理等工程效果較明顯的領域。工程機械標委會開始考慮制訂衝擊壓路機系列產品的技術條件。交通部下達制訂公路衝擊碾壓套用技術規範，正在編制中。今後將進一步促進衝擊碾壓技術的發展。根據衝擊壓路機的技術特點，衝擊碾壓對不同土石材料的壓實機理尚需進行系統的研究；還可利用衝擊碾壓技術研究不同自然條件下路基路面整體設計理論與方法；針對衝擊壓路機只能向前行駛的特性，需要開發配套的衝壓設備。此外，衝擊碾壓技術在農業、水利、環境工程等方面也有廣闊的套用前景。