某冲击压实机的工作原理及其应用

２ ０ １ ２ ． ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ２ Ｉ ４ ０ ９
机械与设备
某冲击压实机的工作原理及其应用
冯 继 恩
（ 黑龙江省龙建路桥 第五 工程有 限公 司 ，黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ７ ０）
【 摘 要】 旧水泥混凝土路 面常 用的修复 方法有 ：面层 直接加
且碎块处于极佳 的嵌锁稳 固状态 ，经试验，用人工或简单机具难 以 将碎块撬起 。 进行冲 击破碎施工 前， 首先要 调查清楚施工 路段 上的涵洞 、通 道 、 桥 台的 位 置 ，用 石 灰 标 明压 实 范 围和 控 制 点 ，检 测人 员 做好 一 切准备工作 。压实机行驶时速度 一般为 ９ ｋ ｍ ／ ｈ １ ２ ｋ ｍ ／ ｈ ，转弯半径 为８ ｍ ，冲 压 遍 数 根 据 沉 降量 和 混 凝 土 块 的破 碎 状 况 来 确 定 。即 行 车 道和超车道一般最少冲压为 ２ ０遍左右， 然后根据 具体 实际情况再酌 情增减 。由于混凝土面板在水平方 向所受的约束力越小 ，冲击破碎 的效果越好 。因此 ，施工作业时 ，冲击顺序应从路面 的边板开始 ， 即从路肩一 行车道一超车道依次进行 。冲压完成后应检测沉 降量 的 变化 ，以及 旧路面的回弹弯沉和原基层的压实度 ，以保证达到路面 设计 规 范 的相 应 要 求 。 冲压施 工中应注意如下事项 ：桥涵构造物 的避让 ：冲压边界距 桥 头和通道边不 少于 ５ ｍ ；冲 压边界距管涵 中线或板涵边线 不少于 ２ ｍ ，管涵上方土层厚度不小 于 ２ ｍ ，板涵上方土层厚度不小于 ３ ｍ ；视 房屋 的不 同结构确定 安全距 离，避 免造 成损失。避让方法。首先要 准确调查所有桥涵构 造物 ，明显标出安全距离线，施工中，冲压至 安全线时 ，可将冲压轮升起 ，低速 空驶 过安全范围内，再行冲压施 工 。 由于 冲 压 破 碎 后 ，路 面 产 生 大 量 的裂 缝 ，丧 失抵 抗 雨 水 渗 透侵 蚀的能力 ，回造成板 下基层和土基含水量增 大，且不易散 发，影响 冲压效果 。所 以，路面破碎后要及 时进 行防水处理，最好及 时采取 下封等措施。 根 据 公 路 的 交 通 量 和 使 用任 务 、性质 ，结合 当 地 的气 候 、水 文 、 材 料 及 施 工 条 件 等 ，按 设 计 规 范 ，在 已经 冲 击 压 实 ，破 碎 稳 固 的 旧 路面上，设计加铺路面。 ３ 成 本 效 益 分 析 采用冲击压实技术 ，既高效地破碎和稳 固混凝土面板 ，又压实 了基层和路基 ，并可利用破碎稳 固后 的混凝土面板和压 实的基层作 为 一层 嵌 锁 牢 固 、 紧 密 厚 实 的底 基 层 ，还 能 大 大 减 少 和 缓 解 反 身裂 缝 ，这 是其 它任 何 技术 所 不 能作 到 的 。 蓝 派 冲 击 压 实 机 自行速 度每 小 时 ９ ｋ ｍ １ ２ ｋ ｎ ｉ ，冲 压 宽 度 ２ ｍ 。按 施 工作 业 时 平 均 速度 ｌ Ｏ ｋ ｍ ／ ｈ ，冲 压 ２ Ｏ遍 计 ，冲压 ｌ ｋ ｍ ｌ ２ ｍ宽 的 混凝 土 路 面 ，仅 需 １ ２ ｈ ，施 工速 度 明 显快 于人 工 和 小 型破 碎 机 作 业 。 按冲击压 实 ２ Ｏ遍 ，一遍 ０ ． ５元／ 计 ，ｌ 仅需 ｌ ０元。按 公路 养护工程预算定额 ，人工破碎定额为 ２ １ ． １ ２ 元／ ，破碎机定 额为 １ ３ ． １ ８元／ ，且仅为破碎混凝土板的一道工序 ，如包括破碎半 的压 实和利用作 为底基层 结构 ，两种技术 的效价 比更为 明显 。 老路面施 工，免不了影 响交通 。由于 冲压施 工速度快 ，时间短 ， 并且冲压后的路面十分平整 ，完工后 即可开放交通 ，对交通 的影响 大 为减 少 。 比 较 其 它破 碎 施 工方 法 ，其 优 点是 显而 易见 的 。 采 用 冲 击 压 实 这 种 新 技 术 后 ，一 改 往 日传 统 的小 型 机 械 或 人 工 破碎混 凝土板方法的功效低 、劳动强度大 、成本 高、工期长 、影响 交通和 污染环境等缺点，不仅大大加快 了施工速度 ，提 高了工 作效 率，而且由于 旧的混凝土路面板和基层全部被利用 ，作为一层 强度 高、 刚度大 的路面基层 ，从 而大大 降低 了工程成本 。 综上所述 ，采用冲击压 实技术修复混凝土 路面，不仅具有显著 的经济 效益 ，而且社会效益也十分 明显 首先是 完全 克服 了废 弃混 凝土块 对环 境的永久性污染 ，其次 由于破碎速度 明显快于其它任何 方法 ，这样 不仅大大地缩短 了施工周期 ，而且减少 了行车与施 工的 相互干扰，同时提高了社会运输车辆的营运效益。 从 国内使用蓝派冲击压 实技术修复混凝土 路面的工程实践情况 来看，该项技术对混凝土路面 的破碎 、稳 固和压 实，都具有较 一般 常用破碎和碾压设备较大 的优越性 ，不仅 能有 效地 降低工程 成本和 缩短施工时 间，而且 能大大提 高路 面的修 复改造 质量，提高工程的 经济效益和社会效益，具有极大的使用价值和广阔的应用范围。
铺 法、破 碎灌浆法、破碎换板法等几种 常用方 法，但 不同程度 存在 基 板 难 以稳 固或 路基 压 实 不 彻 底 ，承 栽 层 软 弱 ，造 成 新 铺 面层 仍 易 损 坏 。 并且 因施 工设 备 落后 造 成 劳 动 强 度 大 ，施 工作 业 速 度 缓 慢 、 费用高、影响 交通时间长等弊端 ，而冲击压 实机能够很好地解 决这 个 问题 。现 简单介绍和分析冲击压 实机的工作原理、压 实效果和相 应 的施 工工艺，以期在今后 水泥混凝土路 面的修复 中，更有效地推 广使用这种新型筑路机械和技术。
【 关键词 】 冲击压 实机 ；水泥混凝土 ；路面
冲击压实机是一种新型 的具有 高冲击 能量 的压 实机械 。它一改 传 统的拖式光 轮压路机的圆形钢轮为多边形， 当机器行走时， 在轮 面 与地面阻力 的作用下， 轮 轴反复抬升和 落下进而使钢轮 冲击夯压地 面。 将冲 击压 实技术引入 到旧水泥混凝 土路面修 复工程 中， 主要 是利 用 其高冲击能量 和作用深度大 的特点， 在把 旧水泥混凝 土板快速打 裂 的同时， 将破裂板 块稳 固到旧基层或土基上， 为加铺层提供均匀稳 定 的支承体系 。 冲击压 实机施 工过程 中， 其 强大 的冲击能量必然会影 响 到路 面周 围构造物 ， 影 响范 围多大， 有 无破坏作用等 ， 目前还没有 这方面的研究 。 １南 非蓝派 １ ５ ｌ ５ — １ ５ ｋ Ｊ的工作原理 南非蓝派 １ ５ ｔ ５ — １ ５ ｋ Ｊ五边形压 实机是现在 国内常用 的冲击压实
设 备 ，该机 标 定 势 能 １ ５ ｋ Ｊ ，进行 冲 压 破 碎 时 ， 产 生 的冲 击 力 为 ３ ０ ０ ｔ 。
机重 ２ ３ ｔ每轮重 ６ ｔ ，功率 ２ ５ ０千瓦，冲压时速 ９ ｋ ｍ ～１ ２ ｋ ｍ ，轮 宽 ９ Ｏ 锄 ，轮隙 １ １ ８ ｃ Ｉ ｒ Ｉ 。这种冲压筑路机械 ，主要是用于公路 、机场 、水 利土石坝等大型基础设施建设 中的岩 土压 实作业 。用于冲击破碎压 实混凝土路面的修复 ，可 以说是突破性 的技 术创 新。冲击压实机的 压实功能来 自于两个方面 ，一是冲压轮 的自重 ，这 与一般 压路 机的 压实原理一致；二是冲压轮滚动时所产生的冲击动能。 该 设 备 用 于 冲 压 混 凝 土 面 板 时 ，可 以 ９ ｋ ｍ ／ ｈ １ ２ ｋ ｍ ／ ｈ 的行 驶 速 度作业，这种方式产生 了连续周期性 的高振 幅撞 击力，其 巨大的冲 击动能， 以 １ ． ５次／ ｓ ～２ ． ２次／ ｓ的 低 频 率 冲 击 破 碎 混 凝 土 板面 ， 并 且其冲击路面产生的强烈冲击波可 向板 下基层和 土基传播 ，压 实影 响 深 度科 随 冲 压 遍 数递 增 。 从 而 使 冲击 破 碎 后 的 板块 得 以压 实 稳 固 ， 不仅保持 了混凝土块原来所具有的强度 ，还 能使其形成块 状料 嵌锁 型基层结构 ，并紧密嵌压于原路面基层 中，形成 一层嵌锁 稳固且强 度高的路面底基层 。从而达到大大减少和缓解原 路面板反 射裂 缝， 减小面层 水平和垂直应 力之 目的。 ２冲击压实技术在修复混凝 土路面 中的应用 采用冲击压实技术修复混凝土路 面的质量 目标是：破碎并稳固 混凝土面板，并使其碎板块紧密嵌锁 ，与压 实后 的原路面基层 ，形 成稳固厚实的底基层 ，有效减少和缓解反射裂缝 。采用什 么样 的质 量控制方法才能达到这一 目标 ，参 照蓝派 公司多年来的试验和 应用 经验，并结合 国内几条路 的应用实践证 明采 用路 面沉 降量、冲击遍 数和板块破碎状况 ，作为冲击压实 的质量控 制指标 是合理 的。南非 蓝派 ｌ ５ ｔ ５ — １ ５ ｋ Ｊ五边形冲击压实机能实现任何人 或其它机 械破 碎所 不能达到的破碎稳固效果 。破碎状况 ，是 直接反 映面板是否被 “ 破 碎 ”并 “ 稳固” 。关于混凝土板的破碎程度，在 《 水泥混凝土路面修 补技术》中说明为：“ 水泥混凝土 路面的破碎结果应为边长 ４ ６ ａ ｎ ～ ６ ０ ａ ｎ 大小的块，偶 尔有 一些 ７ ５ ａ ｎ 左右 的块也可 。同时 ，大于 ６ ０ ｃ 【 Ⅱ 的块不超过 ７ ０ ％ ” 。在 实际施 工过程 中，可予参照 ，但又不能过于局 限于上述量化值 ， 关键是看破碎是否 “ 稳固 ” 。在 国内的应用实践中 可看出，冲压 ｌ 遍后即 出现数条裂缝 ，随着遍数的增加 ，纵向裂缝 增大增加 ，横 向裂缝开始 出现 并趋 于明显，５遍 以后面板 己破碎 ， 裂纹成网状 ，并分布于整幅路 面。部分板块被完全破碎，碎板块尺 寸在 ３ ０ ∞～４ Ｏ ∞之间 ， 最 大板块 ６ ０锄左右 ； 冲压至 １ ５ 遍或 ２ Ｏ 遍， 网状裂缝更为明显 ，碎 块尺寸 更为减 小，一般在 ２ ０ ａ Ｉ ｌ ～３ Ｏ ｍ左右 ，