衝擊式壓路機

衝擊式壓路機又名衝擊式壓實機、衝擊碾壓機，是隸屬於壓路機的一種新型的拖式壓路機。

衝擊式壓路機通過裝載機牽引，帶動一個衝擊輪，利用衝擊輪自身的重量和前進時的衝擊力，對水泥路面、路基進行破碎和壓實。

衝擊式壓實機於20世紀50年代由南非Aubrey Berrange公司提出，在20世紀70年代至80年代成為一種成熟的可供實用的非圓滾動壓實機械，上世紀90年代開始向全球推廣。

基本介紹

• 中文名：衝擊式壓路機
• 外文名：Impulse type roller
• 別名：衝擊壓路機
• 平均工作速度：每小時10~15千米
• 每次填方厚度：800-1200毫米

名稱

別名：

衝擊壓實機

拖式壓路機

衝擊碾壓機

三邊形衝擊壓路機

五邊形衝擊壓路機

衝擊壓實機

套用範圍

1.公路、鐵路、水壩、飛機場、樓房、工廠、住宅的地基壓實。

衝擊壓實機

2.水泥廠廢料、灰類、煤等散狀物堆放場地的壓實。

3.含水量比較大的土石方壓實。

4.岩石、粘土、膨脹土的壓實。

5.露天煤層的阻燃壓實。

主要特點

1.採用蓄能器、液壓缸、牽引軸上的壓簧緩衝、消除衝擊對牽引車的影響。

2.操縱舉升缸，衝擊輪被拖車支承離開地面，可作短途轉場而不損壞路面。

3.液壓油來自牽引車液壓系統，通過快換接頭連線，方便，快捷。

4.工作中，可選用推土機、平地機、灑水車配合、便於更有效壓實。

優點

生產效率高

1.每小時壓實的基礎可高達20000平方米。

2.平均工作速度為每小時10~15千米。

3.壓實影響深度可高達5米，有效壓實深度1米。

4.每次填方厚度為800~1200毫米。

5.工程效益是其它設備的十倍。

效益顯著

1.採用衝擊式壓路機修復舊路面節約成本50%以上。

2.減少環境污染。

3.用衝擊壓實機進行斷裂、穩固，代表了此項技術新的發展方向。

由於使用衝擊壓實機進行水泥路面斷裂、穩固施工可不中斷 交通，而且造價小、速度快、效果好，在國內得到廣泛套用。

特點

振動壓路機的工程實踐表明，碾壓速度是決定壓路機面積生產率（m³/h）的重要因素之一，壓實深度和鋪層厚度也是影響壓實效果和壓實生產率的重要參數。通常，振動壓路機的最佳碾壓速度為3—6km/h，最佳壓實層厚度0.3—0.5m。要提高壓實效果和壓實生產率，增強土石體密實度，減少土石體自重的壓密沉降變形，必須改進壓實工藝，更新碾壓技術，改變碾壓方式，提高碾壓速度的壓實鋪層厚度。衝擊壓實技術是將當前振動壓實的高頻率、低振幅改為高振幅、低頻率，在壓實作用中較大地增加了對土石方的壓實功能。如25KJ三邊形衝擊壓實機的衝擊功能較振動壓實機增加10倍，壓實影響深度達5m，有效壓實厚度由振動壓實的0.20-0.30m，增加為1.00-1.50m，且SD衝擊壓實機的碾壓速度較振動壓實機提高兩倍。通過在國內不同地區與不同土石填方路基的試驗工程實踐已經得到證實。

衝擊式壓實機是用三邊形或五邊形“輪子”來產生集中的衝擊能量達到壓實土石填料的目的。衝擊壓實機可由配套的重型工業拖車在前方牽引，也可以自行。

衝擊壓實機的基本原理。衝擊壓實機以其靜能量來標定，能量按下式以千焦（爾）計算：

E=mgh

式中：E為能量，kJ；m為動力部件的質量，kg；g為重力常數（9.81m/s²）；h為輪子外半徑同內半徑的差值，h=R-r，m。

常用的衝擊j壓實機的有25KJ-T3三邊形和15KJ-T5五邊形兩種壓實機。25KJ壓實機用於原位碾壓和層厚1m以下填料碾壓以及碾壓質量的檢驗。15KJ壓實機用於層厚50—75 cm的填料碾壓，由於是五邊形輪子，可比25KJ壓實機用較少遍數獲得所需的密實度。SD衝擊壓實機在土石方壓實作業中，突破了傳統的碾壓方式，當其一角立於地面，向前碾壓時，產生巨大的衝擊波，由於碾邊順序連續衝擊地面，可使土體碾壓均勻密實。該機以9-12km/h的行駛速度碾壓作業，即衝擊碾每秒鐘衝擊地面兩次，相當於低頻大振幅衝擊壓實土體，並周期性地衝擊地面，產生強烈的衝擊波向地下深層傳播，具有地震的傳播特性，其壓實深度可隨碾壓遍數遞增。25KJ壓實機的高能量可對填料作深層壓實，從而降低土的滲透性，為分層碾壓或填方材料提供堅實的基礎。在低交通量道路，對施工現場原位材料的深層壓實能形成較高強度和穩定性，而不必換填材料，在多數情況下，直接修築底基層和基層就可得到優質道路。

檢驗碾壓是衝擊壓實工作的一個重要內容，25KJ壓實機的高能量給出相當於衝擊力達250t以上的重擊，是一種極為有效的檢驗碾壓。只要用衝擊壓實機碾壓10—15遍，所有軟弱的或含水量過多的地方都很容易發現，再碾壓幾遍就可以補救。高能量衝擊壓實機在雲南、北京、河北、福建、湖南等省、市有關工程的衝擊壓實試驗及衝擊碾壓中套用，初步認為對減少路基工後沉降，提高路基整體強度及加固軟弱地基較通常碾壓有較大作用，這對提高當前高速公路修建質量具有現實意義。

衝擊壓實減少路基工後沉降

八達嶺高速公路路基填料為風化花崗岩形成的含塊石細粒土砂礫，路基填築採用VV170 40t振動壓路機分層（20 cm一層）碾壓。要求達到壓實度93%的壓實標準，下路堤壓實度90%，補壓衝擊碾壓20遍，平均下沉量S=5.4 cm，計算有效壓實深度1.5m，壓實度平均提高到95%。路基高度4.5m，則衝擊碾壓完成沉降率為5.4/450=1.2%。採用衝擊碾壓分層（壓實厚度1.0m一層）高填方路基高34m，每層沖碾前10遍下沉量為5.5-8.5cm，11-20遍下沉2.4-3.0cm，基本上與補壓路基的11-20遍下沉量2.2cm相當。

福建及湖南不同土質路基衝擊碾補壓20遍後，在原振動壓實路基達到規定的路床壓實度標準時，其下沉量為5-7cm，並有相當部分沉降量大於7cm，達8-12cm，則實測壓實度均不符合標準。此外，對宣大高速公路濕陷性黃土按20cm一層振碾達到壓實標準後，再用衝擊壓實機沖碾20遍，下沉量為3.9cm；填石路堤經50t振動壓實達到標準後，再衝擊碾壓20遍，下沉4-5cm；當高填方路基用衝擊壓實機分層碾壓每層20遍，其沉降率可達到4%-5%，可較好地解決高路堤的工後差異沉降問題。

衝擊壓實提高路基整體強度

雲南臨滄碎石路堤採用衝擊壓實施工，經灌砂法測定乾密度，路床頂面下80cm內平均乾密度ρd=2.136g /cm³，平均壓實度kh=100.5%；80-150cm平均乾密度ρd=2.051g/cm³，平均壓實度kh=96.5%。壓實度較規定的標準提高3.5%-5.5%，在0-150cm內完成的下沉量為6.92cm。

八達嶺花崗岩風化含塊石細粒土砂礫路基，經過20遍衝擊壓實後，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的180MPa提高到228MPa。

湖南衝擊壓實試驗段，用解放車測定衝擊碾壓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218.8(0.01mm)與102.4(0.01mm)，按E0=2430×ι0-0.7式計算，平均由沖碾前55.9 MPa提高到95.1 MPa。

不同土石路基通過衝擊補壓20遍後，不但強度有所提高，而且使原來振動壓實達到路床壓實標準的路基下沉5-7cm，如果下沉量超過7cm，則原有壓實度不足；同時沖碾20遍後，在1.5m層厚範圍內壓實度均增加3%-5%。由於衝擊碾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，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1.5m形成連續、均勻、密實的加固層，提高了路基路面的綜合強度與穩定性。

衝擊壓實加固軟弱地基

通常濕陷性黃土地基較多採取強夯法處理。在宣化到大同高速公路路基底層濕陷性黃土地基採用25KJ—T3衝擊壓實機在地表面沖碾40遍處理。並檢測地基下沉量、乾密度、濕陷係數、彈性模量等指標。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80 MPa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，其技術指標已完全符合黃土地基加固的質量要求。

京秦高速公路玉田段有長約16km的軟土路段，1997年4—8月在K65+800、K66+100用衝擊壓實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，4月30-5月2日衝擊碾壓22遍。監測結果：地面沉降17.4mm，連續沉降17.8mm，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2.4m時，8月18-24日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深處分層沉降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，此時下雨停止碾壓兩天，孔隙水壓力由11.67kPa降為11.274kPa，當繼續碾壓達33遍時，孔隙水壓力由11.274kPa增為16.766kPa，7m以下深度孔隙水壓力未發生變化。以上監測結果表明衝擊壓實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，採用衝擊壓實機分層碾壓工藝，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。

改進

填廠材料的特性變化很大，為使施工路堤工後沉降達到最小，應壓實到理想結果。通常石料的級配越好，壓實所能達到的密實度和彈性模量就越高。填石材料的沉降是由材料特性（石料類型、級配、最大石料粒徑和形狀）和壓實處理（碾壓機型、攤鋪厚度和碾壓遍數）決定的。石料特性和壓實過程是相互聯繫的，必須統一考慮，特別是在填方較厚或填方厚度急劇變化的地方，更應考慮二者的統一性。

碎石路堤採用50t以上振動壓實機分層碾壓，碾壓遍數按碾壓下沉值等於零並穩定不變時確定。由於碎石含量不同，其擊實試驗的最大幹密度也不同，碎石填料的最大幹密度需要由>5mm的碎石含量與最大幹密度曲線來確定。並採用灌砂法、表面波壓實密度儀檢測壓實度是否達到規定值。

塊石路堤由於塊石粒徑較大，經50t以上振動壓實機分層碾壓至下沉值為零後，每層厚1.5-2.0m再用25KJ-T3衝擊壓實機進行檢驗性補壓20遍，如下沉量在5-7cm，表明原來的碾壓合格。塊石路堤直接使用25KJ-T3型衝擊壓實機施工，效率高，速度快，三邊形雙輪以12km/h速度能集中產生250t衝擊荷載，連續壓實路堤深層部位的石塊。這種高振幅、低頻率的衝擊能量對路堤分層均勻碾壓後，可使石塊之間嵌鎖密實，填石體承受衝擊荷載所產生的沉降變形遠大於填石路堤建成後自重與外荷引起的變形沉降，避免路堤出現引起路面產生裂縫的差異變形沉降。根據填石工程與施工特點，採用衝擊壓實配套設備壓實效果最好。衝擊壓實的施工工藝要求如下。

填石施工控制

填石的粒徑及級配在開採料場控制，施工單位根據現場情況採用洞室鬆動爆破，光面爆破或小型爆破，要求填石料符合以下指標：最大粒徑<500mm，不均勻係數Cu>5（Cu=d60/d10），曲率係數Cc=1—3，[Cc=（d30）2/(d10×d60)]。

填石層厚控制

填石路堤位於水平地形時，壓實層厚度100cm；填石路堤在斜坡地帶時，壓實層厚度80cm。松鋪係數一般為1.15-1.20。

壓實沉降值控制

衝擊碾壓若干遍後，壓實沉降值趨於穩定，同時結合落錘式彎沉儀的測定值進行分析，綜合確定需要碾壓的遍數，及其相應的壓實沉降控制值。

填石施工

石方填築的關鍵是要達到要求的級配分布。這就需要採用末端法。這種方法保證使最大的石塊居於每層的底部，而較細的顆粒則居於頂部。它能確保最佳的的嵌鎖和壓實力的傳遞。同時，提供一個不會致使壓實碾輪及橡膠輪胎的牽引機在行進過程中受損的表面。該方法需要在填築層末端的頂部用卡車傾卸,然後用推土機從末端將填料推入下面的層,使其與正在填築的一層推成同樣的高度。