對(duì)工程基礎(chǔ)實(shí)施機(jī)械壓實(shí)、密實(shí)度每提高1%,其承載能力可提高10%,對(duì)瀝青混凝土路面,密實(shí)度每提高1%,路面的承載能力和使用壽命能增加10%~15%。因而世界上所有的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,對(duì)壓實(shí)機(jī)的開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用都給予了相當(dāng)大的關(guān)注。
工程施工的經(jīng)濟(jì)效益要從選購(gòu)(配)技術(shù)裝備開始計(jì)算,其中的重要性對(duì)工程承包商或設(shè)備租賃商來(lái)說(shuō)都是顯而易見的。用戶造型與采購(gòu)設(shè)備應(yīng)是理性的,聰明的決策人應(yīng)該更多地掌握設(shè)備的作業(yè)機(jī)理、技術(shù)性能、選型依據(jù)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法等知識(shí),并對(duì)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)與采購(gòu)策略有多角度的體驗(yàn)。
壓實(shí)機(jī)械的系列與壓路機(jī)分類
壓實(shí)機(jī)械通常分為壓路機(jī)(以滾輪壓實(shí))和夯實(shí)機(jī)(以平板壓實(shí))兩大類。按施力原理不同,壓路機(jī)又分為靜作用壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)和沖擊式壓路機(jī)四大系列,夯實(shí)機(jī)械有振動(dòng)夯實(shí)機(jī)、僅以沖擊作用的爆炸夯實(shí)機(jī)和蛙式夯實(shí)機(jī)。如表1所列。
表1 壓實(shí)機(jī)械的系列與分類
系列 | 分類 | 主要結(jié)構(gòu)型式 | 規(guī)格(總量)(t) | |
壓 路 機(jī) | 靜碾壓路機(jī) | 三輪靜碾壓路機(jī) | 偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向、鉸接轉(zhuǎn)向 | 10~25 |
兩輪靜碾壓路機(jī) | 偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向,鉸接轉(zhuǎn)向 | 4~16 | ||
拖式靜碾壓路機(jī) | 拖式光輪,拖式羊腳輪 | 6~20 | ||
輪胎壓路機(jī) | 自行式輪胎壓路機(jī) | 偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向,鉸接轉(zhuǎn)向 | 12~40 | |
拖式輪胎壓路機(jī) | 拖式,半拖式 | 12.5~100 | ||
振動(dòng)壓路機(jī) | 輪胎驅(qū)動(dòng)單輪振動(dòng)壓路機(jī) | 光輪振動(dòng),凸塊輪振動(dòng) | 2~25 | |
串聯(lián)式振動(dòng)壓路機(jī) | 單輪振動(dòng),雙輪振動(dòng) | 12.5~18 | ||
組合式振動(dòng)壓路機(jī) | 光面輪胎-光輪振動(dòng) | 6~12 | ||
手扶式振動(dòng)壓路機(jī) | 雙輪振動(dòng),單輪振動(dòng) | 0.4~1.4 | ||
拖式振動(dòng)壓路機(jī) | 光輪振動(dòng),凸塊輪振動(dòng) | 2~18 | ||
斜坡振動(dòng)壓實(shí)機(jī) | 光拖式爬坡,自行爬坡 | |||
溝槽振動(dòng)壓實(shí)機(jī) | 沉入式振動(dòng),伸入式振動(dòng) | |||
沖擊式壓路機(jī) | 沖擊式方滾壓路機(jī) | 拖式 | ||
振沖式多棱壓路機(jī) | 自行式 | |||
夯 實(shí) 機(jī) | 振動(dòng)夯實(shí)機(jī) | 振動(dòng)平板夯實(shí)機(jī) | 單向移動(dòng),雙向移動(dòng) | 0.05~0.80 |
振動(dòng)沖擊夯實(shí)機(jī) | 電動(dòng)機(jī)式,內(nèi)燃機(jī)式 | 0.050~0.075 | ||
打擊夯實(shí)機(jī) | 爆炸夯實(shí)機(jī) | |||
蛙式夯實(shí)機(jī) |
除表1中所列類別之外,壓路機(jī)還可以按工作質(zhì)量大小分為小型、輕型、中型、超重型;按用途不同分為基礎(chǔ)用壓路機(jī)、路用面壓路機(jī);按結(jié)構(gòu)形式還可分為更多類型。
1. 按壓實(shí)原理分類
按工作原理分類基本上能體現(xiàn)出壓路機(jī)各自的技術(shù)特性,這為壓路機(jī)的設(shè)計(jì)與使用提供了依據(jù)。
靜碾壓路機(jī)(圖1)和輪胎壓路機(jī)(圖2)都是以其自身質(zhì)量產(chǎn)生的靜電力迫使土顆粒相互靠近的,從而提高土壤的密實(shí)度。
與靜碾壓路機(jī)相比,輪胎壓路機(jī)優(yōu)越性在于能使被壓實(shí)材料有良好的封閉性和揉搓作用。它除了適宜于壓實(shí)瀝青混凝土鋪裝層外,幾乎還能夠完成所有的壓實(shí)工作。自行式輪胎壓路機(jī)的機(jī)動(dòng)性好,便于運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移工地。在修筑高級(jí)路面時(shí),輪胎壓路機(jī)是不可缺少的壓實(shí)設(shè)備。
振動(dòng)壓路機(jī)發(fā)出的振動(dòng)載荷使土顆粒處于高頻振動(dòng)狀態(tài),使顆粒間的內(nèi)摩擦力喪失,同時(shí)壓路機(jī)的重力對(duì)土壤產(chǎn)生的壓應(yīng)力和剪切力迫使土壤顆粒重新排列而得到壓實(shí)。
振動(dòng)壓實(shí)技術(shù)和振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械的出現(xiàn)在壓實(shí)機(jī)械發(fā)展史上具有劃時(shí)代的意義。從此壓實(shí)效果的增長(zhǎng)不再是簡(jiǎn)單地信賴于壓路機(jī)質(zhì)量或線壓力的增大,同時(shí)對(duì)壓實(shí)過(guò)程中的振動(dòng)參數(shù)和振動(dòng)方式的研究提高到了一個(gè)新的水平。
最早是在振動(dòng)平板壓實(shí)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)明了拖式振動(dòng)壓路機(jī)(圖3)。隨著對(duì)振動(dòng)技術(shù)的深入研究,振動(dòng)軸承和減振器的性能及制造工藝不斷提高,先后研制成功了輪胎驅(qū)動(dòng)(鉸接式)振動(dòng)壓路機(jī)(圖4)和串聯(lián)式振動(dòng)壓路機(jī)(圖5)。
沖擊式壓路機(jī)(圖6)使用多邊形方滾,具有靜壓、沖擊、振動(dòng)、搗實(shí)和抒搓的綜合作用適用于大型填方、塌陷性土壤和干砂填筑工程的壓實(shí)。
振動(dòng)平板夯實(shí)機(jī)與振動(dòng)沖擊夯實(shí)機(jī)(圖7)同屬于振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械。蛙式夯機(jī)是我國(guó)特有的一種小型壓實(shí)設(shè)備,目前被除廣泛使用。夯實(shí)機(jī)械通常用于小型工程的壓實(shí)或作為壓路機(jī)的補(bǔ)充。
2. 按工作質(zhì)量大小分類
按工作質(zhì)量大小,壓路機(jī)分為小型、輕型、中型、重型和超重型,見表2、表3、表4。
表2 拖式輪胎壓路機(jī)按質(zhì)量分類
壓路機(jī)系列 | 無(wú)配重(t) | 有配重(t) | 壓實(shí)寬度(mm) | 輪胎型號(hào) |
輕型 | 4 | 12.5 | 2200 | 12.00-20 |
中型 | 8 | 25 | 2400 | 14.00-20 |
重型 | 16 | 50 | 3100 | 18.00-28 |
超重型 | 25 | 100 | 3200 | 21.00-28 |
表3 光輪壓路機(jī)按質(zhì)量劃分類表
壓路機(jī)系列 | 質(zhì)量(t) | 線載荷(kN/m) | 發(fā)動(dòng)機(jī)功率(kW) | 應(yīng)用范圍 |
輕型 | ≤5 | ﹤40 | ≤20 | 壓實(shí)人行道和修補(bǔ)黑色路面,路基和路面的初步預(yù)壓實(shí) |
中型 | 6~10 | 40~60 | 20~38 | 路基和路面的中間壓實(shí)以及簡(jiǎn)易路面的最終壓實(shí) |
重型 | ﹥10 | ﹥60 | ﹥38 | 礫石和碎廠路基以及瀝青混凝土路面的最終壓實(shí) |
表4 振動(dòng)壓路機(jī)按質(zhì)量分類表
壓路機(jī)系列 | 質(zhì)量(t) | 發(fā)動(dòng)機(jī)功率(kW) | 適應(yīng)范圍 |
小型 | ﹤1 | ﹤10 | 狹窄地帶和小型工程 |
輕型 | 1~4 | 12~34 | 修補(bǔ)工作,內(nèi)槽填土等 |
中型 | 5~8 | 40~65 | 基層、低基層和面層的壓實(shí) |
重型 | 10~14 | 78~110 | 街道、公路、機(jī)場(chǎng)等的壓實(shí) |
超重型 | 16~25 | 120~188 | 筑堤、公路、土壩等的壓實(shí) |
3. 按壓路機(jī)用途分類
壓實(shí)路面用的壓路機(jī)要求有光整封層作用,不破壞鋪層材料中的粗骨科,并且不粘結(jié)瀝青混合科。因此,路面型的壓路機(jī)應(yīng)以大滾輪串聯(lián)式為好,對(duì)于振動(dòng)壓路機(jī)要求高頻率低振幅,要有灑水或噴水功能,最好是全輪驅(qū)動(dòng)。柔性壓輪更能起到封層和保存粗骨料的作用,此外還有重鋪瀝青混凝土路面專用的薄層振動(dòng)壓路機(jī)。
壓實(shí)基礎(chǔ)用的壓路機(jī)要求壓實(shí)能力強(qiáng),牽引力大,越野性能好?;A(chǔ)型的壓路應(yīng)取大噸們的重型或超重型,振動(dòng)壓路機(jī)要大振幅低頻率,驅(qū)動(dòng)輪胎要寬基低壓帶花紋的,壓路機(jī)橫向穩(wěn)定性要好,并且應(yīng)有帶鎖止機(jī)構(gòu)的差速器。
對(duì)堤壩和河槽斜坡的壓實(shí),可用履帶式拖拉機(jī)絞車牽動(dòng)的拖式或自行式振動(dòng)壓路機(jī)施工,還可選用專用的斜坡壓實(shí)機(jī)(圖8)。對(duì)于管道或電纜埋設(shè)溝槽填土,可用專門的溝槽壓實(shí)機(jī)(圖9)壓實(shí)。
4.按結(jié)構(gòu)型式分類
由于壓實(shí)工程相關(guān)條件與使用要求各不相同,當(dāng)今壓路機(jī)派生出了許多個(gè)性化的結(jié)構(gòu),主要結(jié)構(gòu)可按8個(gè)方面分類,這為選購(gòu)和應(yīng)用提供了相當(dāng)大的空間。
(1)按壓輪型式分類 壓路機(jī)的光面鋼輪能適應(yīng)路面的光整作業(yè),且在轉(zhuǎn)移工地時(shí)可在公路上行駛。但這種剛性滾輪難于保證鋪層材料壓實(shí)度的均勻性,這種壓實(shí)度不均勻的道路經(jīng)行車和沉陷后就會(huì)出現(xiàn)凹凸不平。
凸塊輪對(duì)土壤兼有壓實(shí)、沖擊、拌合與揉搓的綜合作用,特別適用于壓實(shí)粘土。由于凸塊對(duì)鋪層材料的壓應(yīng)力大,經(jīng)多遍壓實(shí)后可得到高強(qiáng)度的工程基礎(chǔ)。凸塊輪振動(dòng)壓路機(jī)(圖10)在工程基礎(chǔ)與堤壩的建設(shè)施工中得到了廣泛應(yīng)用。
輪胎壓實(shí)較之剛性壓輪,其優(yōu)越性在于其揉搓作用能使被壓實(shí)材料在輪胎接地面積范圍內(nèi)得以均勻壓實(shí),而物料很少向側(cè)面移動(dòng),這就使鋪層各處的壓實(shí)度相一致,且不會(huì)出現(xiàn)裂紋。由于柔性壓實(shí),不會(huì)破壞鋪層材料的原有粘度和混合料中的骨科結(jié)構(gòu),使瀝青混凝土路面有很好的封閉性和抗滑性能。
(2)按驅(qū)動(dòng)輪數(shù)量分類 單輪驅(qū)動(dòng)壓路機(jī)在進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)時(shí),從動(dòng)輪有較為嚴(yán)重的推土現(xiàn)象,降低了鋪層材料表面的壓實(shí)品質(zhì)。全輪驅(qū)動(dòng)壓路機(jī)的壓輪都是主動(dòng)輪,驅(qū)動(dòng)力將鋪層材料推向后方,能明顯地發(fā)送表面的壓實(shí)品質(zhì)。
單輪驅(qū)動(dòng)壓路機(jī)往往是一個(gè)輪驅(qū)動(dòng),另一個(gè)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向,全輪驅(qū)動(dòng)較單輪驅(qū)動(dòng)有更大的驅(qū)動(dòng)能力和制動(dòng)能力,使壓路機(jī)壓實(shí)作業(yè)時(shí)不易陷車,剎車時(shí)能縮短制動(dòng)距離。
(3)按振動(dòng)輪數(shù)量分類 振動(dòng)壓路機(jī)有單輪振動(dòng)和雙輪振動(dòng)兩種結(jié)構(gòu)型式。與單輪振動(dòng)串聯(lián)壓路機(jī)相比,雙輪振動(dòng)串聯(lián)壓路機(jī)雖然結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,但壓實(shí)能力強(qiáng),生產(chǎn)效率高。單輪振動(dòng)串聯(lián)壓路機(jī)在結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單在一些小型壓實(shí)工程及路面維修作業(yè)中被廣泛采用。輪胎驅(qū)動(dòng)單輪振動(dòng)壓路機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力大,橫向穩(wěn)定性好,幾乎占領(lǐng)了巖石填土和工程基礎(chǔ)的所有壓實(shí)工作。
(4)按壓輪布置分類 壓輪串聯(lián)布置使作業(yè)面平整度好,三輪布置的壓路機(jī)橫向穩(wěn)定性好,輪胎壓路機(jī)的前后輪應(yīng)相互錯(cuò)開安裝。前后輪應(yīng)有必要的重疊量,不致于在作業(yè)面留下空白處。
組合振動(dòng)壓路機(jī)(圖11)的壓輪布置獨(dú)具匠心,前輪振動(dòng),后輪為四個(gè)光面輪胎。它集振動(dòng)壓路機(jī)與輪胎壓路機(jī)的優(yōu)點(diǎn)于一身,在路面鋪層的壓實(shí)工作中獲得了很好的壓實(shí)效果。
(5)按傳動(dòng)型式分類 壓路機(jī)的傳動(dòng)型式可以是機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)變速,且不能實(shí)現(xiàn)全輪驅(qū)動(dòng)。液壓傳動(dòng)能很容易地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速和全輪驅(qū)動(dòng)、全輪振動(dòng),能在相當(dāng)大的調(diào)速范圍內(nèi)保持高效率,操縱也很方便。液力機(jī)械傳動(dòng)能在一定的范圍內(nèi)根據(jù)行駛阻力的變化自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)速,提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率?,F(xiàn)在幾乎所有的振動(dòng)壓路機(jī)上都采用了液壓傳動(dòng),液力機(jī)械傳動(dòng)只在超重型的輪胎壓路機(jī)上應(yīng)用。
(6)按轉(zhuǎn)向方式分類 壓路機(jī)的轉(zhuǎn)向方式分為偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向和鉸接轉(zhuǎn)向兩大類。偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向的壓壓路機(jī)用整體式車架,結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向有前輪轉(zhuǎn)向、后輪轉(zhuǎn)向和前后輪同時(shí)轉(zhuǎn)向,其中前輪轉(zhuǎn)向較有得司機(jī)掌握行車方向。前后輪同時(shí)轉(zhuǎn)向也稱“全輪轉(zhuǎn)向”,全輪轉(zhuǎn)向壓路機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑小,且能保證彎道壓實(shí)時(shí)不出現(xiàn)漏壓現(xiàn)象,但需采用液壓傳動(dòng)技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。
鉸接轉(zhuǎn)向壓路機(jī)是通過(guò)車架“折腰”轉(zhuǎn)向的。當(dāng)鉸接銷布置在軸距中間時(shí)能使彎道壓實(shí)前后輪跡重合。鉸接轉(zhuǎn)向壓路機(jī)的機(jī)動(dòng)性好,無(wú)論是液壓傳動(dòng)還是機(jī)械傳動(dòng)都可以用。但鉸接轉(zhuǎn)向壓路機(jī)的車架結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,而且直線行駛性能不如偏轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)向壓路機(jī)。另外,鉸接轉(zhuǎn)向還派生出了蟹行壓路機(jī)。
(7)按壓輪懸掛方式分類 壓路機(jī)的懸掛裝置把壓輪和機(jī)架連接起來(lái),以實(shí)現(xiàn)在它們之間力和力矩的傳遞,并保證前后輪在崎嶇不平的地面上能全輪著地。
除了剛性連接外,壓路機(jī)的懸掛裝置有機(jī)械搖擺式和液壓升降式,振動(dòng)壓路機(jī)上還要增加彈性懸掛,即減振器。
(8)按操作駕駛方式分類 壓路機(jī)分為拖式、自行式和手扶式。
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