压实机械压实特性和最新技术进展

权江辉

（上海宏信设备工程有限公司，上海 201806）

高速公路的路基填土一般使用200k N级振动压路机进行压实，对于像桥墩等建筑周围回填区域则需使用小型压实机械。因回填区域和其它构造物接壤，容易产生段差和沉降现象，压实作业时需非常注意。然而，不同压实作业使用的小型机械其压实特性也往往不同。高速公路构筑物回填区域主要指桥墩或箱型的混凝土构筑物与路基接壤的部分。无沉降的构筑物和允许一定程度沉降的土方接壤部位，容易产生段差，因此该区域的回填材料需比其它区域材料高一等级，同时有必要采取更加慎重的对策。回填土A指地表开凿建筑构筑物后重新填充的部分，回填土B指的是除A以外的重新填充部分。考虑到开凿部位周围材料强度较大，按材料匹配的原理回填土A的等级更高。表1为路基回填材料规定。

国内外压实技术与机械设备的发展迅速，振动压实、振荡压实，振动与静碾、振荡相结合的复合压实，连续冲击压实，智能压实等技术与设备已在工程中广泛使用。

表1 路基回填材料

1 压实机械压实特性

1.1 大型振动压路机的压实特性

一般用于高速公路的200kN级振动压路机的压实特性。利用JIS A 1217-2000《土壤压实试验方法》中的基准值为分母，得到土方工程现场的干燥密度。对于30cm的压实厚度，随着压实次数的增加，干燥密度也在增加，利用200kN级振动压路机进行压实容易得到超过以往的密度。

1.2 小型压实机械的压实特性

采用大型振动压路机进行压实容易实现要求的压实度。在建筑物周围进行压实作业，由于空间狭窄，大型压路机无法作业，此时只能利用小型压实机械进行压实作业。下面用200kN振动压路机同几种小型压实机械进行施工比较试验，如表2所示。试验所使用的材料特性如表3所示。冲击夯和1t压路机、4t压路机对于不同的压实厚度和压实度也不同，并且几种机型作业后的压实度均随压实次数增加而增大。但是，这种增加的倾向是有区别的。对于该压实材料，1t压路机压实4次以后得到80%左右的压实度。4t压路机对30cm厚度的压实度也能达到90%以上。此外，冲击夯的压实次数计算较难，一般以操作者来回作业的次数计算，因此冲击夯一次作业可能对同一位置进行反复压实。总之，通过试验施工可以得出以下结论：（1）当厚度为20cm时，4t压路机的压实效果较好，当厚度为30cm时压实效果很低。（2）厚度即使为20cm，1t压路机由于压实力不足，压实度较低。（3）冲击夯对于20cm、30cm。

表2 压实机械种类及规格

表3 压实机械试验1的材料特性

2 全面提升压路机的综合性能

提升压路机的综合性能主要是指压实性能、可靠性与舒适性的提升，这是一项基础性的研究，需要将理论分析、试验研究与仿真分析结合起来，作大量的分析与试验工作。研究表明，振动压路机的压实特性不仅与振动方式、振动频率、振幅及振动强度等振动参数有关，而且与质量、质心、前后轮质量分配、振动轮机架与振动体的质量分配，以及线压力等质量参数有关。此外，还与牵引性能、行走速度与稳定性等工作参数、钢轮直径等几何尺寸有关。必须指出，良好的压实性能要求振动轮的振幅必须均匀，机架没有偏振与摆振，这主要取决于振动轮的质心、几何中心、激振力的作用中心、机架的质心与减震器刚度中心的重合度。整机可靠性不仅与设计、制造过程、材料与工艺有关，也与试验体系与试验手段有关。在工程机械综合性能试验台上，除了可以开展试验土槽内的整机压实性能试验和振动压实试验外，还可以完成振动轮与整机的疲劳试验和长寿命试验，大大缩短了试验周期，保证了振动轮与整机使用。除操控外，压路机的舒适性主要是指减振与降噪的水平。

双钢轮振动压路机前后轮的振动频率很难完全一致，往往会引起“拍振”现象，严重影响路面的压实质量，良好的减振性能有助于减轻拍振的程度与危害。

3 压实机械最新技术进展

洛建GYS30机械单钢轮压路机（30t）“压得实”源于超强的激振力；“敢碰硬”源于新型振动轮结构，敢于挑战复杂恶略工况；技术含量高，源于多项技术专利，包括发明专利。配备Ⅲ阶段发动机，动力强劲、性能可靠；拥有自主研发专利的振动轮结构，具备超强激振力，压实效果好。GYS30压路机8大核心特点专利技术——发动机功率自适应系统，节能环保；电控油门离合器联动，提高了离合器摩擦片使用，大制动扭矩重载驱动桥，制动性能好，安全可靠；重型压路机专用变速箱，前、后挡位同速压实，确保压实密实度的一致性和稳定性；同步换挡系统，排挡与换向更加轻松，倒顺操纵杆直线操作，简单方便；加强型振动轮设计能够适应更加恶劣工况的压实，双偏心室振动机构长效节能，对称的激振器布局设计，压实效果好；新型铰接机构，摆动角度大，使压路机振动轮始终贴紧路面，牵引力大，压实效果好；冷热风隔离系统，有效改善动力系统的散热，适应更高的环境温度。标配进口集中润滑系统和免维护电瓶。

徐工XS395全液压单钢轮振动压路机属于超重型全液压压路机，全轮驱动，定位于大深度岩石填方压实和超厚铺层压实，能兼顾常规铺层压实。该设备能实现自决策无人操控，实现路径规划、自动变道、自动驶入施工区域、自动躲避障碍物等功能。

宝马格公司早在20世纪90年代就已经开始并成功推出能够自动调整振动能量输出的压实系统，并成功应用在沥青路面压实的双钢轮振动压路机上。该系统也包括了自动检测功能，使得操作手可以随时监控压实过程。该系统经过不断改进更新，使得宝马格压路机成为同级别产品中高效的压实设备。该系统作为智能压实系统，关键在于在碾压过程中对压实状态进行直接的评估。钢轮被用来检测压实的状态。工作时，系统监测到钢轮与沥青层间的相互作用力以及钢轮的振动路径。伴随激振器输出轴每次旋转绘制加载和卸载曲线，并根据承载曲线计算出沥青层的刚度。该测量方法与路基施工中经常用到的平板承载试验类似。该系统使用动态变形模量EVIB值来衡量沥青层的刚度，该物理量的单位为MN/m2，在工作时会不间断的显示。宝马格多年使用沥青压实专家系统的实地经验证明理论和实践是统一的，当混合料温度在100℃～150℃范围内，系统的检测结果具有相关性。检测的动态变形模量和沥青层的密实度具有直接相关性和一致性。

宝马格智能压路机实现了不间断实时检测，检测快，并且做到无损检测。智能系统可自动调整压实能量输出，在压实已经达到要求的地点将自动调整振动幅方向为水平，从而避免过振对压实场层松散的危险。

4 结束语

文章对大型和小型压实机械性能做了阐述，并对压路机综合性能参数提升做了描述，结合国内外压路机技术和产品进展，对于行业在压实机械领域的研究有一定参考意义。