静力式压实机

静力式压实机

摘要：静力式压实机分类使用方法发展动态与趋势

1.压实机的简介

压实机械主要用来对道路基础、路面、建筑物基础、堤坝、机场跑道等进行压实，以提高土石方基础的强度，降低透水性，保持基础稳定，使之具有足够的承载能力，不致因载荷的作用而产生沉陷。按压实工作机构的作用原理，可以分为静力式压实机、振动压实机、小型打夯机等几种主要压实机械。下面我们主要

对静力式压实机进行讨论。

静力式压实机械：利用本身重量以及附加

重量，通过碾压轮使被压实土壤或路面材

料产生深度为h的永久变形。加载时间长，

有利于土壤的塑性变形。对粘土的压实效

果较好，尤其对大面积的压实效率较高，

适用于大型建筑和筑路工程。静力式压实

机工作原理如右图所示：

静力式压实机工作原理示意图2.静力式压实机的种类

常用的静力式压实机主要有光轮压路机、轮胎压路机、羊脚碾等几种。

1.光轮压路机

光轮压路机的工作装置由几个用钢板卷成或用铸钢铸成的圆柱形中空(内部可装压重材料)的滚轮组成，如图a所示:

a.光轮压路机

b.轮胎压路机

光轮压路机按碾压轮和轮轴的数目可分为二轮二轴式、三轮二轴式和三轮三轴式三种，按机械自重的大小可分为轻型(2~6t)、中型(6~10t)和重型(10~15 t)三种。

2.轮胎压路机

轮胎压路机对各种土壤都有良好的压实效果，特别是在沥青路面的压实作业中，更显示其优越的性能。如图b所示，轮胎式压路机的轮胎前后错开排列，一般前轮为转向轮，后轮为驱动轮，前、后轮胎的轨迹有重叠部分，使之不致漏压。

3.羊脚碾

羊脚碾可分为拖式和自行式两种，常用的羊脚碾多为拖式单滚羊脚碾(图c)，羊脚的尺寸和形状对土的压实质量和压实效果有直接影响，羊脚的高度和碾轮的直径之比应控制在1：8~1：5之间。羊脚碾的特点是单位面积的压力大，压实效果和压实深度均较同质量的光轮压路机高。为使羊脚经久耐用，在羊脚的尖端部位常堆焊一层耐磨锰钢。各种羊脚的外形，如图d所示。

c.拖式单滚羊脚碾

d.羊脚的外形

3.静力式压路机的使用

静力式压路机的特点是循环延续时间长，材料应力状态的变化速度不大，但应力较大。静力式压路机广泛用土方、砾石、碎石和柏油混凝土路面的压实功课中。静力式压路机是用静作用压实原理，哄骗压路机自身行驶的滚轮对被压材料

颁行反复压的机械。靠碾压轮自重及荷重所产生的静压力直接作用于铺筑层上，使土壤等被压材料的固体颗粒相互靠紧，形成具备肯定是强度和稳定性的整体结构。即靠机械自身的重力所产生的静压力来完成压实事情。适用于道路、广场等垫层的压实。且不伤路面，适用于道路、广场等垫层的压实。

3.1路基压实作业的一般方法

首先，根据路基土质特性和所选用的压路机压实功能，确定适宜的压实厚度。

然后，测定土壤的含水量。

其次，压路机驾驶员应在作业前，检查和调整压路机各部分及作业参数，保证压路机正常的技术状况和作业性能。

3.2路基压实的作业步骤

1)初压：是指对铺筑层进行的最初1～2遍的碾压作业。

2)复压：是指继初压后的5～8遍作业。

3)终压：是指继复压之后，对每一铺筑层竣工前所进行的1-2遍碾压作业。

3.3路基压实作业的原则

1)先轻后重：是指开始时先使用轻型压路机进行初压，然后再换重型压路机进行复压。

2)先慢后快：是指压路机碾压速度随碾压遍数增加而逐渐加快。

3)先边后中：是指碾压作业中始终坚持从路基两侧开始，逐渐向路基中心移动的碾压原则，以保证路基设计拱形和防止路基两侧的塌落。

3.4路基压实作业中的注意事项

1)碾压时，相邻碾压轮应相互重叠20～30cm。

2)压实作业时，应随时掌握压实层的含水量，只有在最佳含水量时，压实效果才最好。

3)保证当天铺筑，当天压实。

4)碾压中，土体出现“弹簧”现象，应立即停止碾压，并采取相应措施，待含水量降低后再进行碾压。对于局部“弹簧”现象，也应及时处理，不然会造成路基强度不均，留下隐患。

5)碾压时，若压实层表层出现起皮、松散、裂纹等现象，应及时查明原因，采取措施处理后再继续碾压

6）碾压作业中，应随时注意路基边坡及铺筑层土体的变化情况，出现异常，及时处理，以免发生陷车或翻车事故。

7)遇到死角或作业场地狭小的地段，应换用机动性好的小型压实机械，予以压实。

8)每班作业结束后，应将压路机驶离新铺筑的路基，选择硬实平坦、易于排水的地段停放。

4.技术发展动态与趋势

压实作为强化工程结构物基础堤坝及路面铺装层的主要手段，早已为工程建设专家们所熟知和应用。采用机械进行有效地压实，能显著地改善基础填方和路面结构层的强度、刚度，提高其抗渗透能力和气候稳定性，在大多数情况下可以消除沉陷，从而提高了工程的承载能力和使用寿命，并且大大减少了工程维修费用。

压实机械发展至今，经历了一个温长而富有哲理的历史时期。在探讨压实机械未来的发展趋势时，我们不得不回顾历史走过的脚步，从而弄清楚推动压实机械发展的支撑、背景和动力是什么。

4.1历史脚步是压实机械发展进程的轨迹

世界上最早出现的压实方法是踩踏、揉搓和捣实。早在远古时代的先民们就曾利用牛羊畜群的蹄足对土壤的踩踏、揉搓和捣实作用来压实水坝和河堤，这就是近代羊足碾的起源。夯实和冲击压实方法也很早就有应用，中国古代利用石夯进行堤坝压实的情景，直到今天这种压实方法在我国农村还有应用，这就是现今动态压实方法的起源。

压路机作为压实机械中最主要的机种，则经历了温长的发展和演变。早先出现的压路机是拖式的，这要追溯到18世纪初制造的畜力牵引式光轮碾。至于用圆石制成的石碾则在中国可以追溯到更为古老的年代，我们的祖先在一千多年前就创造了用人力或畜力拖动的石滚，它其实就是拖式压路机的雏形。

19世纪的工业革命席卷了西方，欧洲最早制造出了蒸汽机驱动的拖拉机。随后在1862年就研制成了以蒸汽机为动力的自行式三轮压路机（如图e所示），并于1865年投产。美国是最早开展土壤压实理论及方法研究的国家。20世纪初，他们的一些研究机构对道路的沉陷及其它一些结构缺陷进行了研究，并且从理论上和实践上作出了解决方案。同时，负责修建水坝、军用机场的美国工程兵和负责灌溉工程的联邦垦务局也对土壤压实作了研究。在这一段时期，美国的工程师们开发成功了世界第一台拖式羊足碾、第一台内燃压路机和第一台轮胎压路机。

e.第一台蒸汽式压路机

f.内燃式两轮压路机

世界第一台羊足碾诞生于大约1905年的加利福尼亚州，当时是为建筑土坝而设计的，用马拉着进行压实作业。当内燃机一出现时，美国人便敏感到蒸汽机是如何的不适宜，他们于1919年研制成了内燃机为动力的压路机（如图f所示）。一个偶然的机会，工程师们在填土工地上观察到了汽车轮子的压痕，并据此原理于1940年发明了轮胎压路机（如图g所示），从而出现了有别于刚性滚轮的柔性压实方法。