振动压路机工作参数对施工过程的影响

张 宏

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

压实是通过施加外力使被压实材料密实度提高的过程。公路施工中的压实过程，是被压实材料经过加载，克服松散多相材料中固体颗粒间的粘着力、摩擦力，把固体颗粒间的空气和水分排除出去，减小颗粒与颗粒间的孔隙比，使土体在单位面积下的密度和重量提高，使材料颗粒重新排列组合，形成密实的整体，增加路基土和路面材料的不透水性和强度稳定性，提高基底或路基的密实度，减少路基路面病害，达到承载力的要求。

振动压路机是运用动载频率接近于材料固有频率发生共振，使级配材料间减少摩擦力和嵌锁力，相互移动达到最稳定状态[1]。振动压路机一般都设有调频、调幅装置，有很强的压实功能，它的工作状况可以根据需要调成强振、弱振和不振三挡，可根据实际情况当作重型、中型和轻型压路机使用。与其他压路机相比，振动压路机具有良好的施工性能和经济性，在现代公路施工中得到广泛使用。本文重点介绍振动压路机工作参数及其对施工性能的影响。

1 振动压路机工作参数

振动压路机在公路施工中，振动轮的振动作用对路面产生往复性冲击，使材料颗粒由静止转变为运动状态，摩擦阻力下降，便于颗粒间的紧密接触，使路面的承载能力相应提高。当然，材料的压实度及其抗变形能力既取决于材料自身的特性，又与振动压路机的技术参数有关[2]。其中，影响材料压实效果的振动压路机的主要技术参数为:静质量与静线荷载、频率、振幅和碾压速度、振动轮的宽度和直径、振动轮的数量。同时，使用振动压路机时，还应考虑满足压实度和经济性要求的碾压速度和压实遍数。

1.1 静质量与静线荷载

振动压路机除利用压路机自身的静质量和静线荷载压实土壤以外，还要依靠压路机的振动能进行压实工作。在振动轮振动压实时，振动频率引发材料颗粒的振动，使材料颗粒重新排列，提高压实材料的压实度。

实践表明，压实能量主要来自振动轮，振动压路机的压实影响深度大致与振动轮的质量成正比[3]。

1.2 振动压路机的频率[2]

振动频率是指振动器上的振动轴每分钟转动的次数，主要影响路面的表面压实质量。为了使振动压路机有足够的压实能量，通常将其工作频率设定为被压实材料的自然共振频率。振动频率太低，会引起机身的紧固螺栓和避震块共振，导致机器上的零件因共振而松动或损坏;振动频率太高，设备振动剧烈，不利于人的健康和可靠的压实作业，同时，在过大的振动强度作用下振动轮将脱离地面，使地面表层受到严重冲击和过度碾压，造成路面压实不平。

1.3 振动压路机的振幅

振动压路机振动轮上下移动的量称为振幅，主要影响路面的压实深度(见图1)。

图1 振动压路机的振幅

为提高振动压路机的工作效率，其工作振幅应根据材料特性、铺层厚度控制在一个合适的范围内[1]。通常情况下，压实深度和压实厚度随着振幅的加强而增大，但振幅过大会导致机架振动加剧，容易引起司机疲劳和机器零件的疲劳损坏，造成碾压过的路面开裂、疏松、骨料碾碎等，降低路面的压实质量;压实深度不大时，压实的土或材料吸收不了过高、过强的压实能量，反而会使已压实的薄层产生松散现象。

1.4 振动轮的宽度与直径

与静作用压路机相同，振动压路机的滚轮宽度和直径对路基路面压实效果的影响和其他压路机一样都十分显著。别的性能参数都一样的两个滚轮，滚轮对路基路面的压实影响深度宽度大的明显小于宽度小的滚轮。振动轮直径与静线压力有关，静线压力越高，振动直径也要求越大。

1.5 振动轮数和驱动形式

双钢轮压路机结构复杂，但与单轮振动压路机相比，双钢轮振动压路机的压实功能是单轮振动压路机的两倍。其生产效率将明显提高[1]。振动压路机的被动轮在工作时，易使路面表层发生推移，而主动轮可减小表层的位移量，增加路面的平整度。因此，为了提高路面压实质量，通常使振动压路机的主动轮在前，被动轮在后，或选用双轮驱动的振动压路机压实，以提高压实效果和效率。

1.6 碾压速度

碾压速度是影响压路机生产率的主要因素。它决定了单位面积内振动轮对材料的压实时间，因此，提高碾压速度，可以提高生产率。同时，碾压速度又是影响压实质量的重要因素(见图2)。碾压速度低时单位面积内的振动次数多，碾压速度高时振动次数肯定少，因而作用在被压材料上的能量，前者多于后者。过高的碾压速度虽然生产率和经济性高，但速度过快会导致被压层平整度变差，影响压实质量。

图2 速度与压实度的关系曲线

1.7 碾压材料和厚度

实验证明，各种振动压路机适应的压实材料不完全相同，例如压实塑性指数大的粘土和粘性土，比较适合用中型、重型振动压路机碾压，而轻型振动压路机则不太适合。碾压材料的厚度也对压实效果有影响，碾压层过厚，该层的上部压实度和下层压实度都会受到影响。同时，碾压层的厚度应该与所用压路机的质量或功能相适应。

1.8 碾压遍数

碾压遍数与压路机的类型及技术参数有关，而且材料的类别及其所处的状态，也对碾压遍数有重要的影响，碾压遍数以达到规定的压实度为宜，碾压遍数过多，对路面压实度的提高影响不大，同时会降低施工的经济性，而且当碾压遍数达到一定数值后压实度将不再增加。碾压遍数过少，会导致材料松散，压实度和平整度达不到要求。

2 工程案例

山西路桥某分公司在汾阳至邢台高速公路平遥至榆社段路面某标段施工时，结合单位的实际情况，根据上述原则，在路基宽度为24.5 m的双向四车道高速公路上，根据碾压材料的性能参数，对压路机类型和碾压遍数进行分析和研究，选用的压路机为LG520B和DD130型振动压路机各2台。按照施工工艺进行碾压，在水稳基层进行终压时，将振动压路机的频率设为33 Hz，振幅设定在1.0 mm左右，碾压速度为3.2 km/h，碾压后的压实度可以达到设计的要求。

3 结语

在公路施工中，压路机类型及数量的选择必须结合公路的实际和施工单位具体情况进行选择，综合考虑压实的对象和机械化程度、材料类别和含水量、压实厚度、压实机械的适应性、施工场地的气候条件、可维修性能和技术支持条件等来合理配置足够数量和吨位的碾压设备，严格按照工艺规范碾压，使整个施工质量和经济性达到最优化。

[1] 李 冰.振动压路机与振动压实技术[M].北京:人民交通出版社，2001:2-4.

[2] 赵铁栓，陈新轩.压路机运用技术[M].西安:陕西科学技术出版社，2005:1-2.

[3] GB/T 8511-2005，振动压路机[S].