分析公路瀝青路面振蕩壓實施工技術(shù)

焦 壯

(遷安市通宇公路建筑有限公司，河北 遷安 064400)

瀝青路面密實度主要通過碾壓形成，以往施工中主要使用振動壓實技術(shù)來碾壓，但其碾壓效果相對較差，且施工效率較慢，無法適應(yīng)工程建設(shè)與發(fā)展要求。對此，可借助振蕩壓實來碾壓瀝青路面。

1 振蕩壓實基本原理

壓實技術(shù)目前正廣泛用在不同材料的壓實施工中，在這種情況下，壓實機械得到前所未有的快速發(fā)展。然而，對于靜壓路機，其壓實功能相對較小，且壓實中會產(chǎn)生很大的能量消耗與金屬損耗；而對于振動壓路機，雖然其壓實效果良好，也比較經(jīng)濟，但在某些情況下，壓路機輪會從地面上跳起，產(chǎn)生類似于沖振的碾壓作用，導(dǎo)致范圍受到很大限制。基于此，伴隨壓實技術(shù)快速發(fā)展與創(chuàng)新，出現(xiàn)了振蕩壓實基本理論，并很快推出了相應(yīng)的壓路機，即振蕩壓路機，由于采用這種壓路機進行碾壓時，碾壓材料會在水平方向上產(chǎn)生一定振動，所以還能將其稱作水平振動式壓路機。

在振蕩壓路機中，有兩個轉(zhuǎn)動方向完全相反但旋轉(zhuǎn)同步進行的偏心軸，這兩個偏心軸在旋轉(zhuǎn)過程中保持180°的相位差，但偏心距和偏心質(zhì)量都完全相等，能使激振力合力在滾輪圓周徑向保持為0，進而產(chǎn)生一定激振力偶，可表示為M(t)=2 rmew2Coswt?；诖?，每當(dāng)兩個偏心軸旋轉(zhuǎn)完一周，力矩的方向就會改變一次，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)。

由日本酒井公司生產(chǎn)的振蕩壓路機主要由以下幾部分構(gòu)成：隔架、馬達(dá)、錐齒、軸承和齒輪?；剞D(zhuǎn)軸安裝于滾輪中，在回轉(zhuǎn)軸上設(shè)有上、下兩個偏心塊，回轉(zhuǎn)軸的軸線和滾輪軸線保持垂直，將伴隨滾輪同時發(fā)生轉(zhuǎn)動。上、下兩個偏心塊中，離心力合力的方向完全相反，在這種情況下，如果偏心軸旋轉(zhuǎn)，則離心力的合力將等于0，進而產(chǎn)生交變力矩，可表示為M(t)=mew2LCoswt，在這一力矩作用下，滾輪將進行扭轉(zhuǎn)振動，即水平方向振蕩。基于該振蕩作用，待壓實材料將受到一定交變剪切應(yīng)力，使材料自身產(chǎn)生剪切變形現(xiàn)象。另外，壓路機的靜壓力還會使材料被擠壓，起到消除孔隙的作用，最終達(dá)到壓實目標(biāo)。

2 振蕩壓實效果與技術(shù)應(yīng)用

振蕩壓實所需能量只有傳統(tǒng)振動壓實的60%左右，機架加速度僅為傳統(tǒng)振動壓實的20%左右，而作用于地表面的有效加速度也僅為傳統(tǒng)振動壓實的10%左右。根據(jù)振蕩壓實和振動壓實的振動傳播對比結(jié)果可知，當(dāng)壓路機在原地面進行振蕩或振動壓實時，在和滾輪其中一側(cè)相距1 m的位置，振蕩壓實產(chǎn)生的噪聲在65 dB左右，而傳統(tǒng)振動壓實產(chǎn)生的噪聲可以達(dá)到95 dB，兩者相差30 dB左右。然而，在和滾動其中一側(cè)相距7 m的位置，兩者產(chǎn)生的噪聲相差也有15 dB左右。由此可以看出振蕩壓實的實際側(cè)面振動比傳統(tǒng)振動壓實低很多。

在消耗功率方面，振蕩壓實和振動壓實之間的對比情況為：(1)振動功率：振動壓實為19 KW，振蕩壓實為10.3 KW；(2)行走功率：振動、振蕩壓實均為10.3 KW；(3)其它功率：振動壓實為5.5 KW，振蕩壓實為4 KW；(4)剩余功率：振動壓實為19.7 KW，振蕩壓實為29.9 KW。根據(jù)以上對比結(jié)果可知，振動和振蕩壓實在實際工況完全一致的情況下，振蕩壓實實際消耗功率只有振動壓實45%左右，其主要原因為在振蕩壓實中，振動不斷向周圍傳播，同時機體自身振動實際消耗的能量少于傳統(tǒng)振動壓實。

在壓實效果上，當(dāng)壓實材料完全相同時，在瀝青與土壤兩種材料上對振動和振蕩壓實兩種方法的應(yīng)用實施對比。根據(jù)對比結(jié)果可知，振蕩壓實時，壓實度實際增長速度顯著快于傳統(tǒng)振動壓實，對瀝青連續(xù)振動碾壓8次后，壓實度達(dá)到97%；而對瀝青連續(xù)振蕩碾壓4次，壓實度就能達(dá)到96%左右?；诖耍?dāng)采用振蕩壓實方式時，需要以設(shè)計提出的密度要求為依據(jù)確定適宜的碾壓遍數(shù)，以此縮短碾壓用時，提高壓實作業(yè)效率。

在前4遍碾壓過程中，振蕩壓實時的壓實度實際增長速度比振動壓實快，碾壓4遍后，兩種壓實方法的壓實度相同，均為95%，但繼續(xù)碾壓4遍以后，振動壓實的壓實度能達(dá)到97%，而振蕩壓實卻僅為96%。

經(jīng)上述對比能看出振蕩壓實具有的特點和優(yōu)勢：

(1)振蕩壓實過程中，滾輪不會從地面上離開，壓路機自重始終作用于受壓層，在這種情況下，能避免材料層變成不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。另外，因振蕩壓實過程中不會產(chǎn)生很大振動，所以不會將路面材料壓碎，或使地基土空隙水壓大幅升高，更能防止完成碾壓的材料發(fā)生疏松。

(2)能量的消耗相對較少，配備功率相對較小的動力裝置即可，能減少機器制造方面的成本。同時，機體在壓實時產(chǎn)生的振動也比振動壓實小很多，不會對周圍環(huán)境造成太大的干擾，實現(xiàn)對駕駛員實際工作環(huán)境的有效改善，保證壓實工作效率。

(3)實踐表明，振蕩壓實有效壓實深度比振動壓實小，其原因為振蕩壓實大部分作用力都集中于上層，不會對低層造成太大的影響。這樣對面層壓實而言是極為有利的，這也是振蕩壓實能在瀝青面層碾壓中廣泛應(yīng)用的原因。除此之外，振蕩壓實在砂性土碾壓中也是十分適宜的。

(4)若能將振動壓實功和振蕩壓實功都集中在同一個鋼輪當(dāng)中，以不同材料為依據(jù)進行轉(zhuǎn)換，能使壓路機保持在良好工作狀態(tài)，使實際的壓實效果達(dá)到最佳。以上并不是理論或設(shè)想，而是完全能在實際情況中實現(xiàn)的，比如BOMAG“智多星”壓路機，它利用液力傳動裝置進行調(diào)整，能對振動壓實和振蕩壓實進行五級轉(zhuǎn)換，真正實現(xiàn)了一機多用目標(biāo)，具有良好應(yīng)用價值與發(fā)展前景。

在實際的振蕩壓實施工中，為達(dá)到理想的壓實效果，應(yīng)注意以下事項：做好對接縫處的處理，即上一作業(yè)段施工完成后，在下一作業(yè)段施工開始前，對兩個相接的部位進行碾壓處理。實際工作中，應(yīng)注意下列兩點：第一，橫接縫碾壓時，沿其方向不斷碾壓，直到從橫接縫上越過；待相鄰攤鋪帶現(xiàn)場碾壓施工完成后，以內(nèi)側(cè)為起點，通過錯輪碾壓來壓實。若攤鋪帶的間隔距離相對較大，則可以在攤鋪帶中的左側(cè)實施復(fù)壓，然后在右側(cè)線上進行碾壓。在碾壓完成后，應(yīng)切實做好對壓實度的檢測，在施工開始前，按照隨機原則選擇點位進行取芯，尤其是接縫處的壓實度，必須嚴(yán)格進行。除此之外，還應(yīng)提升全體工作人員專業(yè)素質(zhì)與操作水平，有針對性和目的性的進行教育培訓(xùn)，督促壓實施工能夠順利完成。

3 結(jié)束語

綜上所述，振蕩壓實實際上是將振動和揉搓充分結(jié)合到一起的壓實技術(shù)。就目前來看，瀝青路面壓實仍以振動壓實為主，輔以必要的輪胎壓路機。從壓實原理角度講，振動壓實主要利用自重與激振力將路面材料碾壓密實，而輪胎壓路機則是利用自重與輪胎具有的揉搓力將路面材料碾壓密實。這樣的操作比較繁瑣，工效較低。因此，振蕩壓實是具有良好市場前景的，可作為瀝青路面主流和首選壓實方式。