淺談壓路機(jī)合理選型與發(fā)展

隨著公路建設(shè)的發(fā)展，車輛載荷、速度及流量的不斷增大，對(duì)路基強(qiáng)度及路面的要求增高，對(duì)公路壓實(shí)提出了更高的要求。不同地區(qū)、不同公路等級(jí)，不同的施工水平需要使用不同的壓路機(jī)，必須按照工程的具體情況和需要選擇合適的較先進(jìn)的設(shè)備來進(jìn)行施工，完成高質(zhì)量、高效率的壓實(shí)工作。所以，壓路機(jī)的合理選型是確保施工質(zhì)量的根本。

一、合理選擇壓路機(jī)的主要依據(jù)

1.根據(jù)工程質(zhì)量和生產(chǎn)率的要求選擇

路基和路面的施工質(zhì)量，對(duì)密實(shí)度的均勻性，路面的平整度，抗彎強(qiáng)度，排水性能都有一定的要求。例如:選用輪胎壓路機(jī)可提高密實(shí)度的均勻性，選用重型和超重型壓路機(jī)(包括振動(dòng)壓路機(jī))可獲得高密實(shí)度，能提高路基的強(qiáng)度，選用全輪驅(qū)動(dòng)的壓路機(jī)可提高路面的平整度。壓路機(jī)每小時(shí)壓實(shí)的體積生產(chǎn)率應(yīng)與攤鋪機(jī)的鋪設(shè)能力.拌和設(shè)備的生產(chǎn)率相適應(yīng)，決定了壓路機(jī)大小及數(shù)量的選用。

2.根據(jù)鋪層厚度選擇

在碾壓瀝青面時(shí)，根據(jù)各種混合料的攤鋪厚度選擇壓路機(jī)的重量，振幅及頻率。例如在鋪層小于60mm的薄層碾壓時(shí)，選用振幅為0.35～0.6mm的2～6t中小型振動(dòng)壓路機(jī)，可避免混合材料出現(xiàn)的堆料、起波、壓壞集料等現(xiàn)象。在壓實(shí)厚度100mm以上的厚鋪層時(shí)選擇高振幅(高達(dá)1.0mm)的 6～10t的大中型振動(dòng)壓路機(jī)，如：三一重工YZC12C全液壓雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)。

3.根據(jù)施工條件及公路類型選擇

(1)工作量較小，養(yǎng)護(hù)作業(yè)較狹窄的地區(qū)，主要選用轉(zhuǎn)向性能和機(jī)動(dòng)性能好的壓路機(jī)；(2)在不易引起瀝青混合料出現(xiàn)攤鋪層裂紋等問題的地方，選擇大壓實(shí)能力的振動(dòng)壓路機(jī)；(3)對(duì)壓實(shí)要求不高的地區(qū)，選擇線壓力較低、機(jī)動(dòng)靈活的壓路機(jī)；(4)在汽車專用及一、二級(jí)國家干線公路工程中選擇YZ10C具有高壓實(shí)能力的全液壓單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)；(5)水泥混凝土路面選擇輪胎驅(qū)動(dòng)式串聯(lián)式振動(dòng)壓路機(jī)；(6)瀝青混凝土路面選擇全能驅(qū)動(dòng)振動(dòng)壓路機(jī)；(7)路面修補(bǔ)選擇靜作用光輪壓路機(jī)；(8)高級(jí)路面底基層最好選擇輪胎壓路機(jī)，或輪胎振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)，可獲得均勻的密實(shí)度。

4.根據(jù)被壓材料的種類選擇

(1)巖石填方壓實(shí)應(yīng)選用大噸位壓路機(jī)以便使大塊料發(fā)生位移；(2)黏土的壓實(shí)應(yīng)選用凸塊搗實(shí)式壓路機(jī)；（3）混合料壓實(shí)最好選用振動(dòng)壓路機(jī)以便使大小粒料摻和均勻；(4)深層壓實(shí)選用重型振動(dòng)壓路機(jī)慢速碾壓，(5)淺層壓實(shí)選用靜作用式壓路機(jī)；(6)對(duì)于碎石、礫石級(jí)配的鋪筑層壓實(shí)，選用全輪驅(qū)動(dòng)全振動(dòng)壓路機(jī)碾壓；(7)介于沙土和黏土之間的各種沙土性土.混合土選用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓；(8)對(duì)于瀝青混合料，鋪筑層一般較薄，可選用中重型靜力壓路機(jī)或選用振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)。

5.根據(jù)壓實(shí)作業(yè)施工范圍和工況選擇

壓實(shí)作業(yè)項(xiàng)目不同，選用的壓路機(jī)的種類和規(guī)格也應(yīng)不同。例如:(1)路基和底基層壓實(shí)時(shí)，選用壓實(shí)功率大的重型和超重型全輪驅(qū)動(dòng)振動(dòng)式壓路機(jī)和凸塊式壓路機(jī)；(2)路面壓實(shí)作業(yè)時(shí)選用中型靜壓式或振動(dòng)壓路機(jī)；(3)橋涵填方、溝槽回填、人行道、園林道路壓實(shí)作業(yè)和小面積維修路面，選用輕型或小型振動(dòng)壓路機(jī)；(4)城市道路、場地、基礎(chǔ)回填、公路施工與維修，選用4.5～6t中型振動(dòng)壓路機(jī)；(5)公路、水壩、機(jī)場、林區(qū)、大面積基礎(chǔ)回填，選用7～18t大型振動(dòng)壓路機(jī)。

6.根據(jù)經(jīng)濟(jì)效果比較選擇

從經(jīng)濟(jì)效果計(jì)算，通常是根據(jù)振動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)能力(生產(chǎn)率m/h )，結(jié)合壓實(shí)土層的類型及結(jié)構(gòu)物性質(zhì)來進(jìn)行選擇的同時(shí)還應(yīng)考慮壓實(shí)不同工程項(xiàng)目時(shí)各種機(jī)械的能量消耗及機(jī)械作業(yè)費(fèi)用。大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明:應(yīng)用振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)粒料與巖石填方時(shí)的能量消耗約為0.08～0.14kW.h/m;拖式振動(dòng)壓路機(jī)的能量消耗比自行式的高20％～30％;靜作用壓路機(jī)的能量消耗是振動(dòng)壓路機(jī)的兩倍以上;用自行凸塊式振動(dòng)壓路機(jī)碾壓粘土的能量消耗為0.22kW.h/m；拖式凸塊式振動(dòng)壓路機(jī)及靜作用凸塊壓路機(jī)的能量消耗約為自行式振動(dòng)壓路機(jī)的1.5倍;壓路機(jī)碾壓瀝青鋪裝層時(shí)的能量消耗最高，串聯(lián)振動(dòng)壓路機(jī)的能量消耗量約為1.0～1.1kW.h/m，靜作用光輪壓路機(jī)與輪胎壓路機(jī)的能耗約為振動(dòng)壓路機(jī)的1.5倍左右。

二、振動(dòng)壓路機(jī)主要技術(shù)性能參數(shù)

振動(dòng)壓路機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù):靜質(zhì)量、靜線壓力、振幅、頻率、碾壓速度、碾壓遍數(shù)、振動(dòng)輪寬度與直徑等。其中對(duì)選擇振動(dòng)壓路機(jī)最重要的是:靜線壓力，振幅及頻率，壓路機(jī)的生產(chǎn)率。

1.靜質(zhì)量及靜線壓力

影響壓實(shí)效果的主要因素之一是振動(dòng)壓路機(jī)自身的質(zhì)量和靜線壓力。在其他參數(shù)不變的情況下，施加于被壓材料層的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓力都與靜質(zhì)量成正比，通常靜線壓力增加一倍，壓實(shí)影響深度也增加一倍。

2.頻率和振幅

在靜線壓力一定的前提下，提高振幅或頻率都可以提高壓實(shí)效果。實(shí)驗(yàn)證明：振動(dòng)壓實(shí)時(shí)，振頻和振幅合理組合協(xié)調(diào)工作，才能獲得最佳的壓實(shí)效果。例如:振動(dòng)壓路機(jī)用于壓實(shí)大體積土壤和巖石填方的厚鋪層時(shí)，振幅必須在1.5～2.0mm范圍內(nèi)，相應(yīng)的適宜頻率為25～30Hz，可獲得較大激振力和壓實(shí)作用深度，提高作業(yè)效率。對(duì)薄鋪層路面進(jìn)行振動(dòng)碾壓，選擇高振頻33～50Hz和低振幅0.4～0.8mm組合可提高壓實(shí)質(zhì)量。

3.振動(dòng)輪寬度與直徑

振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪的寬度和直徑應(yīng)根據(jù)壓實(shí)對(duì)象和壓實(shí)要求合理選擇。例如:壓實(shí)路面時(shí)，應(yīng)采用振動(dòng)輪寬度和直徑較大的振動(dòng)壓路機(jī)，壓實(shí)基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)采用振動(dòng)輪寬度和直徑較小的振動(dòng)壓路機(jī)。

4.碾壓速度

碾壓速度取決于土壤和被壓材料的壓實(shí)特性，壓路機(jī)的壓實(shí)性能與功能，對(duì)工程質(zhì)量的要求以及壓層的厚度和作業(yè)效率等。振動(dòng)壓路機(jī)最佳碾壓速度推薦:碾壓土壤和巖石填方時(shí)，最佳碾壓速度一般在3～6km/h，碾壓難于壓實(shí)的土壤或需要高密實(shí)度厚鋪層時(shí)，最佳碾壓速度，建議采用3～4km/h，針對(duì)具體碾壓的材料層和所用的壓路機(jī)，通過鋪筑試驗(yàn)段選擇合適的碾壓速度。

5.碾壓遍數(shù)

壓路機(jī)的碾壓遍數(shù)對(duì)路基土和路面材料的密實(shí)度影響很大，碾壓遍數(shù)的確定應(yīng)以達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度為準(zhǔn)。一般情況下:壓實(shí)路基和路面基層碾壓遍數(shù)為6～8遍;壓實(shí)石料鋪筑層約為6～10遍;壓實(shí)瀝青混合料路面約為8～12遍;振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓時(shí)，碾壓遍數(shù)可相應(yīng)減少。

三、影響壓實(shí)效果的關(guān)鍵因素

1.碾壓溫度

碾壓溫度的高低，直接影響瀝青混合料的壓實(shí)質(zhì)量。瀝青混合料溫度較高時(shí)，有利于縮短碾壓時(shí)間，加快施工速度。攤鋪后混合料溫度是在不斷變化的，特別是攤鋪后4～150min內(nèi)，溫度損失最大(1～5℃/min)，必須掌握好有效的壓實(shí)時(shí)間，適時(shí)碾壓，有效壓實(shí)時(shí)間的長短與混合料的冷卻速度，壓實(shí)厚度等因素有密切關(guān)系。凡遇氣溫低、濕度大、風(fēng)力大、下承層溫度低的情況，都會(huì)使有效壓實(shí)時(shí)間縮短，增加碾壓困難。一般來說，瀝青混合料的最佳壓實(shí)溫度在110℃～120℃之間。

2.碾壓層的厚度

路基、路面底基層和基層(除瀝青做結(jié)合料的基層)的壓實(shí)規(guī)律是:碾壓層厚不容易達(dá)到高的壓實(shí)度，碾壓層薄容易達(dá)到高的壓實(shí)度。多數(shù)國家對(duì)不同的瀝青混合料都有最小厚度的推薦值。例如在法國，關(guān)于瀝青礫石的研究表明:(1)最好是將17～20cm的結(jié)合層一次碾壓，而不是分成8.5～10cm兩個(gè)層次進(jìn)行碾壓;(2)如用重型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓一個(gè)12cm厚的單層而不是兩個(gè)6cm厚的雙層能夠得到較高的平均密度和層底密度；(3)12cm厚單層的勁度模量高于兩個(gè)6cm厚的雙層的勁度模量。

3.選擇合理的壓實(shí)速度與遍數(shù)

合理的壓實(shí)速度，對(duì)減少碾壓時(shí)間，提高作業(yè)效率有十分重要的意義。在施工中，一般速度控制在2～4km/h，輪胎壓路機(jī)可適當(dāng)提高，但不超過5km/h。試驗(yàn)表明，在不同碾壓溫度條件下，當(dāng)碾壓遍數(shù)相同、碾壓速度不同時(shí)(5km/h和10km/h兩種速度)，瀝青混合料的壓實(shí)度平均值相差很小，僅為1％。

4.選擇合理的振頻和振幅

振動(dòng)壓路機(jī)，為了獲得最佳的碾壓效果，合理地選擇振頻和振幅是非常重要的。振頻主要影響瀝青面層的表面壓實(shí)質(zhì)量，對(duì)于瀝青混合料的碾壓，振頻多在42～50Hz的范圍內(nèi)選擇，YZC12型壓路機(jī)的振動(dòng)頻率為40～50Hz。振幅主要影響瀝青面層的壓實(shí)深度，碾壓層較薄時(shí)選用高振頻低振幅，碾壓層較厚時(shí)，可在較低振頻下，選擇較大的振幅。對(duì)于瀝青路面，通常振幅可在0.4～0.8mm內(nèi)進(jìn)行選擇，YZC12型壓路機(jī)的振幅為0.37～0.75mm。

四、振動(dòng)壓路機(jī)發(fā)展?fàn)顩r

科技的迅速發(fā)展為壓實(shí)控制技術(shù)的更新與進(jìn)步創(chuàng)造了有利條件。計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感技術(shù)、測試技術(shù)的迅速發(fā)展已在振動(dòng)壓路機(jī)上應(yīng)用。國外現(xiàn)代振動(dòng)壓路機(jī)已發(fā)展成應(yīng)用現(xiàn)代化的電子技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)以及電液伺服與控制系統(tǒng)的集成化技術(shù)，已逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)作業(yè)參數(shù)的自動(dòng)化和智能化控制，其壓實(shí)工作效率、壓實(shí)作業(yè)質(zhì)量、環(huán)境保護(hù)、操作性能以及自動(dòng)化水平等方面均有顯著的提高，并向高度自動(dòng)化、智能化、無人化或機(jī)器人化方向發(fā)展。例如:德國Bomag公司已將網(wǎng)絡(luò)傳輸和衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS應(yīng)用于振動(dòng)壓路機(jī)上，通過GPS系統(tǒng)，振動(dòng)壓路機(jī)的所在施工位置，整機(jī)工作技術(shù)參數(shù)狀況，進(jìn)行適時(shí)監(jiān)測，可以被非常精確地記錄下來，并根據(jù)傳輸參數(shù)結(jié)果情況，自動(dòng)調(diào)控激振力，確定要壓實(shí)的位置，保證壓實(shí)質(zhì)量。

振動(dòng)壓路機(jī)的合理選型，是關(guān)系到很多方面因素的復(fù)雜問題。選擇合適高效的振動(dòng)壓路機(jī)的目的是:提高施工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低施工成本，環(huán)境保護(hù)等。振動(dòng)壓路機(jī)的未來發(fā)展將融入計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，使得結(jié)構(gòu)模塊化和系列化，振動(dòng)技術(shù)不斷創(chuàng)新，機(jī)具自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)不斷發(fā)展提高，操作使用更加可靠、方便、舒適、安全。

（作者單位：浙江公路技師學(xué)院）