浅议蓝派冲击压实技术.docx

浅议蓝派冲击压实技术摘要：本文系统的总结了蓝派冲击压实技术。关键词：浅议 蓝派冲击压实技术 1 概述 20世纪50年代，南非共和国Berrange先生以全新的设计理念，一改近一个世纪以来传统压路机的设计思路，将压实轮由圆形改为非圆形，创设出连续式冲击压实技术及其设备，在压实作业中将连续的冲击、碾压、揉压和剪切效能作用于土石体，从而获得深层压实效果，被国际工程机械行业视为压实机械发展史中的重大革命。2 蓝派冲击压实技术原理蓝派冲击式压实机由牵引机和压实轮两部分组成，压实轮采用非圆截面形状。（图1 蓝派冲击压实作用原理示意图）外形为多边形，如三边形、四边形或五边形等，作业中牵引机带动压实轮滚动过程中，压实轮轮廓曲线从最小半径处起步，随后接触点半径逐步增大，压实轮与地表的接触面积逐渐减小，地表作用在压实轮上的支持力逐步增大，此时呈现支持力大于重力的一段作用过程即揉压过程，压实轮对地表施以越来越大的揉压力，当其滚动至最大半径处，出现一瞬间支持力等于重力的碾压过程，在这段揉压碾压过程中其动能等于压实轮平动和转动的动能之和，随即便是压实轮滚动至下一轮瓣轮廓曲线最小半径处，此时冲击轮沿垂直方向的线加速度远大于重力加速度，压实轮冲击地表土体，产生远大于冲击轮自重的冲击作用，迫使被压实材料结构发生改变。在这种“揉压碾压冲击”的综合作用下土石颗粒重新组合，强迫排出土石颗粒之间的空气和水，细颗粒逐渐填充到粗颗粒孔隙之中，使被压实材料产生永久性残余变形，从而使土体得到压实。对于蓝派冲击式压实机，压实轮主要动力参致对压实机工作特性有很大的影响，主要体现在下面几个方面：2.1 压实轮重量 冲击压实轮对土壤的压实作用有冲击、揉压和碾压三部分组成，在保证其它参数不变的情况下，压实轮自重越大，所产生的冲击力也越大，而自重对揉压、碾压的作用更大，因此在能够保证作业速度的前提下，压实轮重量越大越好。但压实轮重量的增加会大大提高对牵引机的要求。2.2 压实轮轮瓣数量 轮瓣数量直接影响压实轮的形状和重心落距，瓣数越少，则落距越大，压实轮在同等质量和同等运行速度的前提下就会获得更大的冲击力，但瓣数过少会造成压实轮滚动翻起的阻力增大，影响作业效率，并对牵引机造成很大的冲击。因此轮瓣数一般为35个。2.3 作业速度 对于常规振动压路机，压实功与作业速度成反比，这是因为根据经验，动荷载作用时间越长，则向深层传递的效果越显著，因此在同样的动荷载作用下，作用时间越长越好，但蓝派冲击压实机与常规振动压路机不同，作业速度越高，轮瓣在下落过程中受到的加速度就越大，由此产生更大的动荷载，输出更大的压实能量，从而对深层具有更好的压实效果。 3 蓝派冲击压实技术处理软弱地基上填筑路基的作用机理蓝派冲击压实技术对土壤的压实机理与以冲击力为主要作用力的强夯加固土壤的机理相似，对于不同土壤，其压实机理是不同的，可简单分为以下几类：3.1 动力加密机理 冲击压实多孔隙、粗颗粒、非饱和土为动力加密机理，即强大的冲击能强制压缩密实土壤，排出土壤中的空气，使土体发生塑性变形，从而得到加密。3.2 动力固结机理 冲击压实细粒饱和土为动力固结机理，即强大的冲击能作用在饱和细粒土地基上，引起的冲击波在地基土体内传播，使土壤孔隙水压力迅速增大，破坏土的结构使土体局部液化并产生许多裂隙，作为孔隙水的排水通道，孔隙水压得以消散，使土体固结，待土体触变恢复后强度提高。 3.3 动力置换机理 冲击压实加固淤泥质软弱地基为动力置换机理，即在软弱地基表面根据软基的软弱情况铺筑一定厚度的碎石垫层，软基强度越低，铺筑的厚度越大，然后利用冲击压实的巨大冲击力将碎石整体打入淤泥成整体式置换，从而形成一定厚度的强度较高的持力层。对于一种填料，冲击压实机的作用机理可能是一种，也可能是上述多种机理的共同作用，对于软弱地基上填筑路基的冲击碾压，主要利用的是动力置换机理，但同时对上层碎石填筑体，利用了动力加密机理，而对下层淤泥软弱地基，则利用了动力固结的机理。4 技术优势4.1 作用能量大：由于蓝派冲击压实机的特殊作用机理，其压实是一个低频高幅的运动过程，其作用频率为1.52Hz，振幅为22cm，压实轮具有很大的势能；同时牵引机以12km/h15km/h左右的速度运行，压实轮具有极大的动能。两种能量之和远大于常规压实设备的作用能量，由于冲击式压实机的作用能量大，从而对基础能够产生更大的作用力，最大可达250T左右。4.2 影响深度大：同样因为冲击式压实机的巨大作用能量，因此较常规压实设备有更大的作用影响深度，对于原基处理，影响深度可达34m左右。对于填方松铺压实，根据不同的质量要求，每层填料厚度可达0.81.5m不等。而常规振动压实设备填料厚度仅为0.30.5m，因此会导致基础强度在深度方向上发生阶梯状变化，而经冲击式压实机处理的基础，其强度沿深度方向逐渐递减，更加符合道路使用过程的基础受力状态。重型的振动压路机的有效深度在0.40.7m之间，冲击压路机则在11.5m。图2为京沪高速路（河北段）总结的冲击压路机各深度的压实度增长倍率，这是指每压18遍后的增长倍率，以曲线拐点相应的深度为有效深度，其结果也是1.5m，影响深度则为4m。对填土则其层厚可达振动压路机的2.54.0倍。而在软弱地基或饱和沙土地基上，由于孔隙水压的传力作用，冲击压实的作用深度会更大。4.3 对填料的要求放宽：蓝派冲击压实设备产生的高能量，可以加大填层厚度，从而放宽对填料粒径级配的要求，同时对填料的含水量要求也可以适当放宽在最佳含水量的3%左右，对于含水量较大的填料，能够充分增大饱和土壤的孔隙压力，在有排水通道的情况下，加速水的消散。4.4 基础质量高：由于冲击式压实机具有的上述特性，使得经冲击压实设备处理后的基础能够获得更大的沉降，差异沉降和工后沉降显著减小，基础填料密实程度提高，从而可以提高基础的整体强度和刚度，提高基础的均匀稳定性，延长其使用寿命。4.5 施工效率高：由于蓝派冲击压实设备的工作速度高，约12km/h15km/h左右，而常规压实设备仅为35km/h，同时蓝派冲击压实设备允许有更大的填层厚度和填料粒径，因此作业效率高。根据现场施工经验，冲击压实设备每台班可压实8，00010，000m3，而常规压路机每台班只能压实2，0002，500m3，这对于在保证工程质量的前提下，提高工程进度具有重要意义。5 结论蓝派冲击压实技术作用能量大、影响深度大，对填料的含水量要求也可以适当放宽在最佳含水量的3%左右，经冲击压实设备处理后的基础能够获得更大的沉降，差异沉降和工后沉降显著减小，基础填料密实程度提高，从而可以提高基础的整体强度和刚度，提高基础的均匀稳定性，延长其使用寿命。施工效率高，冲击压实设备每台班可压实8，00010，000m3，而常规压路机每台班只能压实2，0002，5