振動壓路機壓實施工參數與控制方法研究

陳超

摘 要：在振動壓路機壓實施工中，振幅、頻率、靜質量、靜線荷載、碾壓速度等技術參數對振動壓路機壓實效果有重要的影響。該文以具有軟弱性和不穩定性的軟弱性混合料為壓實對象，研究振動壓路機壓實施工參數與控制方法。首先概述振動壓路機的工作原理和振動壓路機壓實原理；然后結合軟弱性混合料的性質，分析振動壓路機在軟弱性路面壓實施工中的技術參數，包括振幅、振動頻率、振動壓路機工作速度、振動壓路機壓實能力；在此基礎上，分析振動壓路機壓實的體積生產率；最后，根據《公路瀝青路面施工技術規范》，總結振動壓路機在軟弱性路面壓實施工中的控制方法。

關鍵詞：振動壓路機 壓實 施工參數 控制方法

中圖分類號：U412.22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（b）-0039-01

振動壓路機壓實質量的好壞直接影響著公路、鐵路等工程的強度、穩定性和耐久性。由于軟弱性混合料風化程度的不同，選擇時既要保證壓實質量，又不能過度壓實。因此，該文以軟弱性混合料為壓實對象，分析振動壓路機壓實軟弱性混合料的施工參數，并在此基礎上分析振動壓路機路面壓實的效率和具體控制方法，這是本文研究的重點，也是本文研究的創新所在。

1 振動壓路機的工作原理

振動壓路機壓實是通過振動壓路機外力使被壓實材料密實度提高的過程。振動壓路機在公路壓實施工中，振動輪的振動作用對路面產生往復性沖擊，使材料顆粒由靜止轉變為運動狀態，摩擦阻力下降，便于顆粒間的緊密接觸，使路面的承載能力相應提高。同時，使用振動壓路機時，還應考慮滿足壓實度和經濟性要求的碾壓速度和壓實遍數。

2 振動壓路機壓實施工參數分析與選擇

振動壓路機的參數組合對軟弱性路面壓實起著重要的作用，選擇時既要保證壓實質量，又不能過度壓實。因此，遵循振動壓路機壓實施工的節能高效原則，對振動壓路機軟弱性路面壓實施工的參數進行分析。

2.1 振幅

振幅（）把振動壓路機用支承物架起或千斤頂頂起后，振動輪懸空時測得振動輪的振幅，振幅表達式為：

（1）

式（1）中：

為偏心塊的靜偏心距；

為下車質量引起的載荷。

在振動壓路機的實際施工中的振幅稱為工作振幅（）。振動壓路機最親愛工作時會產生跳動，振幅會增加，此時，工作振幅是測試振幅的2倍。即：

= （2）

過大的振幅會引起振動壓路機自身的過大振動，損壞機械零件，同時易使得駕駛者疲勞，也易使軟弱性混合料表面被壓碎成細顆粒，表現出振松，級配不良，反而減低了壓實質量。

2.2 振動頻率

振動壓路機的振動頻率（）與角頻率（）的表達式為：

（3）

（4）

式（3）中：

為振動壓路機的振動周期；

為激振器的轉速。

當振動壓路機與軟弱性混合料形成的振動系統的二階固有頻率與軟弱性混合料的自然頻率（）相當時，產生的振動加速度能使得軟弱性混合料顆粒之間的摩擦最小，振動壓路機的壓實效果最好。

大多數軟弱性混合料的自然頻率在18.3～26.7之間，為了獲得更好的壓實效果，選擇振動頻率時盡量使得=。

2.3 振動壓路機工作速度

對于軟弱性混合料，其黏聚力和內摩擦力都比較大，固有頻率為黏土類的1.5倍，因此，需要5次以上的有效強迫振動。

3 振動壓路機壓實施工效率分析

在保證軟弱性路面壓實施工質量的同時，也要考慮振動壓路機壓實作業時振動壓路機的生產效率與能量消耗，振動壓路機碾壓時的體積生產率（）。

（5）

式（5）中：

為效率因素；

為時間利用系數；

為振動輪寬度；

為為振動輪碾壓速度；

為壓實后的填層厚度；

為碾壓遍數。

設振動壓路機處于近似連續工作狀態，時間利用系數，并采用正常的振動輪碾壓重疊寬度，則壓實效率因數，因為壓實效率與η是有關聯的。

4 振動壓路機壓實控制方法研究

在軟弱區的溫度范圍內使用鋼輪壓實軟弱性混合料是沒有效果的。在這個溫度區域進行軟弱性混合料碾壓時，會出現推移和細裂縫等問題。在鋼輪前面會形成“駝峰”現象，軟弱性混合料會沿縱向緩慢推移，也會向兩側推移，導致鋪筑層變寬。一般認為，在這個溫度區域內，采用輪胎振動壓路機壓實則不會造成推移現象。

初壓采用鋼輪振動壓路機，復壓采用膠輪振動壓路機，終壓采用振動壓路機。I型細級配混合料的復壓溫度一般在100～130 ℃之間，正好處于中溫區，軟弱性混合料的內部穩定性不足以維持壓實作用，不能采用鋼輪振動壓路機進行碾壓，因此規范推薦復壓宜采用重型的膠輪振動壓路機。

5 結語

針對具有軟弱性和不穩定性的軟弱性混合料，該文提出了具體的振動壓路機壓實施工參數和控制方法。振動壓路機壓實施工要達到最佳的壓實效果，應當在合理的頻率范圍內選擇較高的振幅；合理選擇振動頻率，并保證振動壓路機工作速度、振動壓路機壓實能力。同時，針對軟弱性混合料，應該在高溫條件下碾壓，在中溫軟弱區停止碾壓，等溫度降低到低溫區時，再用靜力鋼輪振動壓路機碾壓軟弱性混合料。只有這樣才能使振動壓路機在軟弱性混合料壓實施工的效率達到最優。

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