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在公路施工中,碾压工序是投入工作量大且质量技术指标要求最多的工序,特别是对沥青路面的施工更是如此。沥青路面的施工主要包括拌和、摊铺、碾压三个方面。而压实则是重要的一环,它对各项技术指标有着重要的影响,比如平整度、密实度等。要想在压实过程中达到好的质量指标,就要求对压路机的选型及各型号压路机的性能有比较全面的了解。我们在博莱高速公路沥青路面施工时,通过论证和参考兄弟单位实践配置了英格索兰DD-110振动压路机作为主要压实机械并在博莱公路高速度、高质量的铺筑中起到了重要的作用。下面针对DD-110振动压路机在公路施工中所要求的各项数据及其性能进行分析。

  1 DD-110双驱双振的作用

  1.1 双驱作用

  主动轮对被压材料的作用力有H′=H和R′=R,垂直力R′对材料进行压实,而水平力H′则使材料向压路机行驶的反方向移动,这种移动将受到主动轮后已被压实材料的反抗,使移动的材料颗粒落在接近滚轮垂直线的高压区间而被压紧,因此在主动轮前不会形成波浪形表面,被压实材料的表面将相当平坦。由于DD-110压路机采用了双轮驱动结构,压实时具有优良性能,不会产生波浪现象,从而保证了压实路面的平整度,所以亦可将这种全驱压路机称之为无波纹压路机,而这正是高速公路所必须达到的一个硬性指标。

  1.2 双振作用

  振动能使被压材料的内部摩擦急剧减少,剪切强度下降,因而抗压阻力变得很小,极易排除被压材料中的气体和液体,使之相互嵌挤达到密实。由于DD-110具有双轮振动的功能,从而在压实过程中可以大大提高压实效率,对沥青路面而言,更利于路面的成型和保证施工质量。

  2 DD-110振幅和频率的选择

  压路机的碾压作用主要决定于压轮的线压力,而不同线压力的选定,又随着铺筑层所用石料的强度和碾压后所应达到的承载力而定。

  表1为石料强度和需用压路机线压力对照表,表2为几种主要材料所需线压力数值。

  由于DD-110压路机具有双频8振幅,大大拓宽了它的使用范围,在工作中可以有多种工作方式,亦即多种线压力提供,而线压力则可通过表3所提供的数据并结合公式(1)计算出各工况下压路机的线压力。DD-110工作方式的转换相当简单、快捷,可视材料性质、压实厚度和其它一些指标合理选择(参考表1、2),因而具有较广的适用范围。振动压路机的线压力计算:单位线压力

表1 石料强度和需用压路机线压力对照表

石料性质 中等 极硬
石料名称 石灰岩,砂岩 石灰岩,砂岩,
粗粒花岗岩
细粒花岗岩 玄武岩
极限强度 300~600 400~1000 1000~2000 2000以上
压路机线压力
(kg/cm)
60~70 70~80 80~100 100~125

表2 几种主要材料的线压力

铺层形式 各碾压阶段所需压轮线压力(kg/cm) 各阶段碾压所需速度(km/h)
水结碎石路面 30~40,40~50,80~120 1.5~2,1.5~2,3~4
沥青混凝土 30~40,40~75,50~75 1.5~2,2.5~3,2~4
沥青碎石 30~40,50~75 2~4

图2 振动压实时线压力或接触压力的超加系数

表3 DD-110振动压路机振频、振幅、激振力一览表    kN

振频
(Hz)
振幅(mm)
0.46 0.51 0.58 0.71 0.81 0.89 0.91 0.94
42 65.2 70.7 83.7 98.8 112.9 124 131.1 133.4
31 35.7 38.7 45.8 54.1 61.8 67.9 71.8 73.1

    
  3 DD-110振频设计的优点

  压实效果与振动频率、振幅的关系。由图可以看出振动频率和振幅对压实效果的最大区间在25~50之间,如果在相同的频率增大振幅,将会显著提高压实效果和影响深度,而DD-110具有8个振幅的调整又会将这种“提高”实实在在地体现出来。对于沥青料的压实,最佳振幅为0.4~0.8mm,适应频率为33~50Hz。依据实际沥青料施工厚度及材料情况,热沥青混合料、基层和底基层,建议振幅调整值如表4。

表4 沥青料施工厚度与振幅

材料厚度(cm) 2.54 2.54~6.35 7.62~10.16 11.4~15.2 15.2以上
振幅设定 1,2,3 2,3,4 4,5,6,7 5,6,7,8

   
  在施工实践中,我们体会到振动压路机在压实表层时应采用高频率、小振幅;压实基层时则采用低频率、大振幅。另外还应注意,由于在振动过程中,较大质量的粒料得到较大的惯性力,首先脱离相邻的粒料向下移动,所以在压实过程中由于大小颗粒的不同,如果长时间振动就会发生分层现象,因此振动应该在具有最大密实度和大颗粒间的孔隙由小颗粒填满时结束。所以,依据经验推荐沥青混合料的振动时间在1~1.5min,粘土为1.5min。

  4 压实速度

  DD-110采用的是0~14.8km/h无级变速,非常适于各种铺筑层的压实。现推荐如下几种压实速度:土壤3~6km/h,沥青1.5~4km/h。另外,DD-110的宽轮幅与振动的完美结合,不仅加快了压实速度和减少压实遍数,并大幅度地减少和减轻了轮迹。

  除此之外,DD-110机不仅具有静碾压路机的功能,而且还可以利用自动功能由速度来控制起振点,其先进的仪表监控系统、全液压传动、操纵的灵活性等,为使用提供了可靠的保障,在博莱公路建设中发挥了重要的作用。

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