【沖擊壓路機】沖擊式壓路機哪種好 沖擊式壓實機影響深度

20世紀90年代，中國進入高速公路、機場、水電站等基礎(chǔ)設(shè)施加快建設(shè)的發(fā)展時期，為了提高路基基礎(chǔ)施工質(zhì)量，國內(nèi)對新型壓實設(shè)備有了積極的需求。1995年1月，國內(nèi)出現(xiàn)了四邊形沖擊壓路機的實用新型專利申請，其后河南省筑路機械廠開始試制。同年，南非藍派公司將兩臺沖擊壓路機（三邊形、五邊形各一臺）首次引入國內(nèi)。自1995年起，國內(nèi)先后有十余家企業(yè)生產(chǎn)拖式?jīng)_擊壓路機，目前我國沖擊壓路機生產(chǎn)和銷售的數(shù)量在國際上領(lǐng)先。到2004年5月止，國內(nèi)施工中批量應(yīng)用并取得效果和國外在華施工和銷售的沖擊壓路機共有300多臺。

了解沖擊壓路同的技術(shù)性能和參數(shù)對于用戶購買時選型正確使用非常重要，下面將有關(guān)沖擊壓路機的幾個主要技術(shù)性能和參數(shù)說明如下。

沖擊壓路機的名稱

國內(nèi)沖擊壓路機名稱主要有：“沖擊式壓實機”，“高能量滾動夯實機”、“沖擊式壓路機”、“拖式壓實機”、“沖擊壓實機”，有關(guān)技術(shù)文章中還出現(xiàn)“多棱輥拖式壓路機”、“沖擊碾”等。以上名稱大都是國外上個世紀50年代末出現(xiàn)的沖擊壓路機專用名詞“ImpactRoller”轉(zhuǎn)譯派生出來的，正確名稱應(yīng)譯成“沖擊壓路機”。理由是即和國際接軌，又和國內(nèi)的“振動壓路機”（VibratoryRoller）、“振蕩壓路機”（OscillationRoller）等標準命名一致。至于“自行式（Selfpropelled）、“拖式”（Towed）或以后發(fā)展的其他形式的沖擊的沖擊壓路機，可在其名稱前加限定詞。目前“沖擊壓路機”的型號各廠多用“YCT-XX”來表示，Y、C、T分別分別是漢語拼音“壓路機—Yaluji”、“沖擊—Chongji”、“拖式—Tuoshi”等詞的第一個聲母。XX表示計算表態(tài)能量，單位是kJ（千焦耳）?！皼_擊壓路機”大多具有三邊形沖擊輪，對于非三邊形沖擊輪，則將其多邊的數(shù)目放在基本型號前加以識別，例如：20千焦耳五邊形沖擊輪的“沖擊壓路機”表示為—5YCT20，30千焦耳四邊形沖擊輪的“沖擊壓路機”表示為—4YCT30。對于單、雙沖擊輪的沖擊壓路機的標識問題，建議只在單沖擊輪的機型號末位加識別字母“d”，這是因為目前“沖擊壓路機”大多具有雙沖擊輪。

沖擊壓路機的沖擊能量

現(xiàn)有沖擊壓路機沖擊輪的質(zhì)量范圍在6000kg~14000kg之間，靜態(tài)能量范圍在12kJ~30kJ之間。

靜態(tài)能量（N1）計算公式為（參見圖1）：

N1=M×g×（R-r）(kJ)(1)

其中：M—沖擊輪質(zhì)量（1000kg）

R—沖擊輪外接圓半徑（m）

r—沖擊輪內(nèi)接圓半徑（m）

采用靜態(tài)能量表示其參數(shù)容易測量和確定，以便用戶在選用各公司產(chǎn)品多數(shù)時，有一個相同標準。

工作狀態(tài)中的沖擊壓路機沖擊能量由三部分構(gòu)成，（1）式討論了靜態(tài)能量，總沖擊能量還應(yīng)包括平動能量和轉(zhuǎn)動慣性能量，這里不再一一詳述。

沖擊壓路機的沖擊力

國家有關(guān)標準規(guī)定：超重型振動壓路機的激振力上限為450kN，超重型拖式振動壓路機激振力上限1000kN。以YCT25為例，生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品廣告上稱其沖擊力達到250t~400t（2453kN~3924kN），還有文章論證為880（t）（8633kN），但都未見到試驗驗證結(jié)果。沖擊壓路機的沖擊力與沖擊輪接地時的加速度、與地表接觸時間、土壤的彈塑性等多種參數(shù)密切相關(guān)。確定其沖擊力應(yīng)保證在一種工況下，才可能有較穩(wěn)定的數(shù)值，才可能有對比試驗的再現(xiàn)性。

一般25kJ沖擊壓路機，作業(yè)行駛速度為12km/h（工作輪質(zhì)量12000kg），當與已壓實地面沖擊作用時間為0.02秒時，根據(jù)沖量定理計算，其沖擊力計算值約為2000kN（約200t）。

2001年，杭金衢高速公路沖擊壓路機試驗課題組在浙江高速公路工地采用應(yīng)變盒埋入法，對北京欣路特科技發(fā)展有限公司的CYZ25型25kJ沖擊壓路機的壓實影響深度進行了現(xiàn)場測定。壓路機行駛速度為15Km/h時，在距地表面垂直0.8米深處的壓力應(yīng)變盒反應(yīng)出的壓力值在1000kPa以上，最大值1632kPa，根據(jù)土力學中的Boussinesq公式，推算出其沖擊力在1341.7KN~2189.7kN之間。

沖擊壓路機的影響深度

沖擊壓路機產(chǎn)品廣告中一般都注明沖擊影響深度為1m~5m，但無據(jù)可查。對于強夯機夯實土基，在工程實踐中由L Menard提出過一個影響深度經(jīng)驗公式：

H=/10 （2）

其中：H—影響深度（m）

M—夯錘質(zhì)量（1000kg）

h—落錘高度（m）

在《港口工程技術(shù)規(guī)范》中，根據(jù)國內(nèi)實際施工情況并考慮土壤參數(shù)的影響因素，對（2）式進行了修正：

H′= a（3）

其中：H′—加固深度（m）

a —加固系數(shù)，一般濕陷性黃土取0.34~0.5，高填方土0.6~0.8，砂性土和雜土取0.45~0.6。

根據(jù)（3）式計算，當YCT25型沖擊壓路機行駛速度為12km/h，在濕陷性黃土工況下作業(yè)時，其加固深度為3.89m。河北宣大高速公路和浙江嘉興路段進行沖擊壓實檢測時，分別得到了影響深度在4m以上、2.5m以上的檢測結(jié)果。國內(nèi)現(xiàn)有25kJ沖擊壓路機，當行駛速度在12km/h左右時，其沖擊力在2000kN左右，介于現(xiàn)有超重噸位拖式振動壓路機（YZTY25）最大激振力（600kN）和強夯的夯擊力（10000kN以上）之間。不同土壤條件下的影響深度值，仍需要在大量施工實踐中進行總結(jié)才能確定。

沖擊壓路機的擊實力

我國交通部標準《公路路基設(shè)計規(guī)范》和《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定，對于中級公路路基采用輕型擊實試驗法，高級公路路基采用重型擊實試驗法。標準規(guī)定前者平均單位壓實功為598kJ/m3。由于兩種擊實試驗法做出的土壤最大干密度不同，前者最佳含水量時的土壤最大干密度數(shù)值要小于后者，而最大土壤干密度值又是評價壓實度的基礎(chǔ)，因此在一定程度上對路基加大壓實功是增加路基壓實度的有力措施之一。

特別有趣的是，沖擊壓路機的壓實過程與試驗法中將重錘自由下落擊實被試土壤的原理是相同的。沖擊壓路機的振幅一般為200mm~300mm（擊實試驗法中的重錘下落高度是450mm和300mm），相對于振動壓路機的振幅一般為0.6mm~2.5mm而言，擊實土壤動力的過程極為相似。

沖擊壓路機單位時間擊實功比其他類型的壓路機大，經(jīng)初步計算，25kJ的沖擊壓路機在12km/h的工作速度下，單位面積沖壓27遍（擊實試驗法中規(guī)定有每層土樣用重錘擊實27遍），其平均單位擊實功約為1809kJ/m3。顯然，沖擊壓路機要達到重型擊實試驗法的平均單位壓實功值增加壓實遍數(shù)、作業(yè)工作速度和沖擊壓路機的自身能量是可以達到的，而振動壓路機受自身能量的制約要達到重型擊實試驗法的平均單位壓實功則較為困難。

沖擊壓路機的機型

目前國內(nèi)使用的沖擊壓路機多是牽引式機型，整機包括沖擊壓路機和牽引車。其優(yōu)點是牽引車可以一機多用，購置費用低。不足之處是沖擊壓路機的機組長，需要的轉(zhuǎn)向場地大，在半幅路面施工時不太方便。

國外公司已開發(fā)出了自行式?jīng)_擊壓路機，并已分別在我國新疆、山東、山西、黑龍江大慶等地公路施工中使用。由于自行式?jīng)_擊壓路機只有兩個驅(qū)動輪（2×2），其行走底盤與壓實輪機架鉸接成一體，整機長度變短，轉(zhuǎn)向半徑變小，所需轉(zhuǎn)向路段大大減少，這樣就可以使遺留應(yīng)該壓實路段減少。自行式?jīng)_擊壓路機可以后退行駛（將壓實輪升起離開地面），對不便轉(zhuǎn)向的短路段和窄路施工都帶來了很大的便利。