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振動(dòng)壓實(shí)路基的缺陷采用液壓夯實(shí)補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)
 
1、振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械的振動(dòng)形式對(duì)壓實(shí)效能的影響
   激振器是安裝在壓實(shí)機(jī)械上用以產(chǎn)生激振力的機(jī)械裝置，激振器工作時(shí)能使被激物體獲得一定形式和大小的振動(dòng)量，激振器的振動(dòng)形式對(duì)壓實(shí)效果形象很大。
1.1圓振動(dòng)
   圓振動(dòng)激振器廣泛應(yīng)用于振動(dòng)壓路機(jī)，小型振動(dòng)平板夯等振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械。圓振動(dòng)激振器為單偏心輪結(jié)構(gòu)。偏心輪回轉(zhuǎn)時(shí)，離心力（F）方向始終為遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)中心的方向，呈360°回轉(zhuǎn)，在機(jī)器重力的共同作用下，質(zhì)心軌跡類(lèi)似扁圓形，稱之為圓振動(dòng)，圓振動(dòng)其實(shí)就是人們熟知的偏心物體的圓周運(yùn)動(dòng)，激振力就是離心力，偏心輪質(zhì)心的相位角相差180°時(shí)，離心力的方向與初始位置時(shí)相反，質(zhì)心位于回轉(zhuǎn)中心對(duì)側(cè)，所以也可以稱其為廣義的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。激振器驅(qū)動(dòng)與其連接成一體的壓實(shí)部件（如振動(dòng)夯的夯板，壓路機(jī)的壓實(shí)輪）振動(dòng)，通過(guò)壓實(shí)部件傳遞力和運(yùn)動(dòng)，壓實(shí)作業(yè)時(shí)，圓振動(dòng)激振器的力可以分解為垂直方向和水平方向的振動(dòng)力，顯而易見(jiàn)，激振器的水平力使壓實(shí)部件及被激顆粒擺動(dòng)，這種偏離垂直方向的運(yùn)動(dòng)，干擾弱化了其垂直方向的作用，同時(shí)又對(duì)鄰近的構(gòu)筑物及人畜造成危害，由于在一個(gè)振動(dòng)周期中，壓實(shí)部件僅在很短時(shí)間內(nèi)處于垂直或基本垂直的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其余時(shí)間段內(nèi)水平運(yùn)動(dòng)或水平運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)明顯，因此對(duì)土體的顆粒的有效作用明顯偏低。
   由于圓振動(dòng)激振器工作時(shí)的擺動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)器運(yùn)行不平穩(wěn)，一般振幅很小。
1.2垂直振動(dòng)
垂直振動(dòng)激振器采用成對(duì)偏心輪結(jié)構(gòu)，左右偏心輪反向同步回轉(zhuǎn)，偏心輪回轉(zhuǎn)時(shí)，左右偏心輪水平方向的離心力（F1.F2）相互抵消，左右偏心輪垂直方向的離心力的合力通過(guò)壓實(shí)部件激勵(lì)土體顆粒。力的方向和激振器的運(yùn)動(dòng)方向始終垂直于鋪層，業(yè)內(nèi)稱之為垂直振動(dòng)，垂直振動(dòng)的振形就是簡(jiǎn)單的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，人們熟知的直接意義的振動(dòng)。該激振器可旋轉(zhuǎn)任意角度使用，對(duì)鋪層產(chǎn)生不同影響，業(yè)界內(nèi)近年來(lái)推崇的所謂垂直振動(dòng)壓路機(jī)，振蕩（水平振動(dòng)）壓路機(jī)，智能振動(dòng)壓路機(jī)等，差異在于該型激振器擺放角度不同。

由于垂直振動(dòng)激振器沒(méi)有圓振動(dòng)激振器的水平擾動(dòng)作用，所以在激振量（頻率，振幅激振力）相同時(shí)，垂直振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械的壓實(shí)厚度和生產(chǎn)率顯著優(yōu)于圓振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械，對(duì)鄰近的構(gòu)筑物的不利影響小于圓振動(dòng)的壓實(shí)機(jī)械，節(jié)能效果也很明顯，某型20T級(jí)垂直振動(dòng)壓路機(jī)在粘性膨脹土壤上，往返兩次，壓實(shí)度即可超過(guò)97%，該機(jī)可達(dá)到的壓實(shí)度比圓振動(dòng)壓路機(jī)高5%-10%，壓實(shí)效率高1倍以上，壓實(shí)厚度增1倍以上，綜合節(jié)能70%以上。
2、振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械振動(dòng)量對(duì)路基土體的作用
振動(dòng)壓路機(jī)主要依靠機(jī)器重力壓實(shí)土體，安裝在挖掘機(jī)上的液壓振動(dòng)夯實(shí)機(jī)主要依靠挖掘機(jī)下壓力和機(jī)器重力壓實(shí)土體，振動(dòng)是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，作用是激勵(lì)土體顆粒運(yùn)動(dòng)，以降低壓實(shí)阻力，激振力無(wú)壓實(shí)作用。  
激振器的振動(dòng)量對(duì)激勵(lì)效果有直接影響，振幅是振動(dòng)的強(qiáng)度，振幅越大，影響深度越大，振動(dòng)頻率距離土體固有的頻率越接近激勵(lì)效果越好（對(duì)鄰近設(shè)施及鄰近土體的破壞力也大），一般土體松散時(shí)頻率低，土體硬時(shí)頻率高。激振力能與振幅匹配即可，垂直振動(dòng)的激振力過(guò)大時(shí)是浪費(fèi)，圓振動(dòng)的激振力過(guò)大時(shí)不僅浪費(fèi)，還會(huì)破壞已壓實(shí)土體，可以假設(shè)，某壓路機(jī)的振幅趨于零時(shí)，激振力再大也不會(huì)有任何作用。
對(duì)于某一具體壓實(shí)機(jī)械而言，振幅是固定的（雙振幅或單振幅），是機(jī)器結(jié)構(gòu)所決定的，振動(dòng)頻率和激振力是可變的，頻率的提高與供油量的增加成正比，激振力與頻率的平方成正比，可見(jiàn)，提高激振力很容易。
用于路基壓實(shí)的單鋼輪重型振動(dòng)壓路機(jī)的振幅一般小于2mm，振動(dòng)頻率20--24 Hz。這種高頻小振幅的振動(dòng)作用在土體中的衰減很快，越往深層壓實(shí)阻力越大、因此決定了某壓實(shí)層內(nèi)的土體顆粒必然是上密下疏（靜壓也是如此）。由若干層上密下疏土體簡(jiǎn)單合成的路基，層間結(jié)合力低，整體均勻性差，對(duì)動(dòng)載荷十分敏感，不經(jīng)有效補(bǔ)強(qiáng)或充分自然沉降后即鋪路面時(shí)，分層碾壓路基根本不可能具有穩(wěn)定性，振幅甚微頻率較高的小微型平板夯對(duì)土體無(wú)沖擊作用，不屬于實(shí)際意義夯類(lèi)產(chǎn)品。按現(xiàn)行施工標(biāo)準(zhǔn)要求，用振動(dòng)平板夯，小型振動(dòng)壓路機(jī)等機(jī)具壓實(shí)橋臺(tái)背等重點(diǎn)部位屬于自欺欺人。
為了進(jìn)一步了解振動(dòng)對(duì)土體的作用，列舉眾所周知的應(yīng)用實(shí)例：建跨海大橋時(shí)，移動(dòng)樁錘（激振器結(jié)構(gòu)原理完全同垂直振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械）可將數(shù)百噸的套筒沉入海底，也可以將其拔出，沉樁時(shí)主要依靠重力，拔樁時(shí)主要依靠起重機(jī)，振動(dòng)僅起松土作用，降低打拔樁阻力。振動(dòng)打拔樁的理論基礎(chǔ)是土體液化理論。倘若振動(dòng)對(duì)土體具有密實(shí)作用時(shí)，前人不可能發(fā)明振動(dòng)樁錘這種打拔樁機(jī)械，地震也不可能將房屋堤壩震垮。
3、振動(dòng)壓實(shí)路基的后續(xù)補(bǔ)強(qiáng)
  振動(dòng)壓實(shí)本質(zhì)上仍屬于重力壓實(shí)，碾壓（滾壓）工藝的主要弱點(diǎn)是單位面積的壓實(shí)功小，克服阻力的能力低，達(dá)不到足以使路基土體穩(wěn)定的水平，分層碾壓路基穩(wěn)定性差是該項(xiàng)筑路技術(shù)的固有缺陷，僅在碾壓力量上做文章是難以克服的。
近期，市場(chǎng)上又熱捧某型80t振動(dòng)壓路機(jī)，據(jù)稱可替代沖擊壓路機(jī)對(duì)高速公路碾壓達(dá)標(biāo)路基補(bǔ)強(qiáng)。該型振動(dòng)壓路機(jī)實(shí)際質(zhì)量32t，壓實(shí)輪重力200kn,激振力600kn，圓振動(dòng)，有人竟然將垂直向下的重力與呈360°回轉(zhuǎn)的離心力按標(biāo)量直接相加后宣稱80t。這種荒謬加法在業(yè)界相當(dāng)流行，并且同時(shí)出自專(zhuān)家權(quán)威之口。京石高速望都段加寬部的臺(tái)階處用所謂80t壓路機(jī)補(bǔ)強(qiáng)后，VIP362高速液壓夯實(shí)機(jī)3檔9擊后的沉降量95mm，15擊后的沉降量158mm。
自古以來(lái)，碾壓技術(shù)僅用于淺表處理。分層碾壓路基只有經(jīng)過(guò)自然力的充分實(shí)效或高強(qiáng)度的動(dòng)力（動(dòng)態(tài)力）補(bǔ)壓增強(qiáng)方可趨于穩(wěn)定，減少工后沉降。
依靠自然力，路基充分沉降穩(wěn)定后鋪設(shè)路面在中國(guó)是行不通的。堆土預(yù)壓及類(lèi)似技術(shù)具有一定效果，但時(shí)間長(zhǎng)，成本高，棄土難以處理，也可歸類(lèi)于時(shí)間換質(zhì)量。
對(duì)于分層碾壓成型路基可進(jìn)行高強(qiáng)度的動(dòng)力補(bǔ)強(qiáng)，這種補(bǔ)強(qiáng)不是重組置換，也不是簡(jiǎn)單壓縮，應(yīng)是在不破壞既有路基整體結(jié)構(gòu)的前提下，進(jìn)一步壓縮土體的同時(shí)，消除或弱化層內(nèi)均勻性差，層間結(jié)合力低等固有缺陷以及人為缺陷。通過(guò)對(duì)路基整體化的處理，提高路基的承載能力和穩(wěn)定性。
強(qiáng)夯是目前壓實(shí)強(qiáng)度*大的動(dòng)力壓實(shí)機(jī)械，但是強(qiáng)夯用于分層碾壓路基補(bǔ)強(qiáng)時(shí)將產(chǎn)生剪切，破壞了既有路基的結(jié)構(gòu)，不宜用于成型路基補(bǔ)強(qiáng)。
沖擊壓路機(jī)是一種以夯為主，夯碾集合的高強(qiáng)度動(dòng)力壓實(shí)機(jī)械。沖擊壓路機(jī)的補(bǔ)強(qiáng)效果已得到業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)可，沖擊壓路機(jī)的主要弱點(diǎn)是：作業(yè)盲區(qū)大，具有較大水平力，易破壞鄰近構(gòu)筑物。
中航VIP高速液壓夯實(shí)機(jī)恰好是中航SD沖擊壓路機(jī)的外延和補(bǔ)充。
高速液壓夯實(shí)機(jī)不是傳統(tǒng)意義的夯---舉高砸地的重塊，高速液壓夯實(shí)機(jī)是一種壓實(shí)原理全新的機(jī)電液一體化的新型高強(qiáng)度重力壓實(shí)機(jī)械。錘體落下后通過(guò)緩沖傳力裝置夯擊壓在地面的夯板，機(jī)器重力（凈力）與沖擊力（動(dòng)態(tài)力，變力）的合力（動(dòng)態(tài)力）通過(guò)夯板壓縮土體。稱之為動(dòng)力壓實(shí)。相對(duì)于直接夯實(shí)，具有沖擊力峰值小，作用時(shí)間長(zhǎng)，作用柔和，不易剪切較硬實(shí)土體等特點(diǎn)。
西方發(fā)達(dá)國(guó)家及中國(guó)高鐵廣泛使用的evd動(dòng)態(tài)變型模量測(cè)試儀是一種模擬車(chē)輛通過(guò)時(shí)的動(dòng)載荷路基填筑質(zhì)量測(cè)試儀器。高速液壓夯實(shí)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式與工作原理同evd動(dòng)態(tài)變型模量測(cè)試儀。也可以理解為高速液壓夯實(shí)機(jī)是evd動(dòng)態(tài)變型模量測(cè)試儀基本部分的模化放大。但是，高速液壓夯實(shí)機(jī)對(duì)土體的壓強(qiáng)是evd動(dòng)態(tài)模量測(cè)試儀的數(shù)十倍。
據(jù)大量公開(kāi)數(shù)據(jù)，VIP36高速液壓夯實(shí)機(jī)（夯擊勢(shì)能36kj）用于高速公（鐵）路碾壓達(dá)標(biāo)路基補(bǔ)強(qiáng)時(shí)（按3檔9錘計(jì)），有效壓實(shí)深度2m，影響深度4m，對(duì)壓實(shí)度96%的橋背過(guò)渡區(qū)補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，正常碾壓區(qū)沉降量100mm以上，橋臺(tái)鄰近部位沉降量200--300mm。VIP36高速液壓夯實(shí)機(jī)在京港澳高速公路（G4）加寬做工程新舊路結(jié)合部補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)，夯點(diǎn)瞬時(shí)的沉降量已達(dá)180mm，業(yè)主組織的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中3檔9錘補(bǔ)強(qiáng)后新舊路基結(jié)合部沉降245mm。
使用VIP36高速液壓夯實(shí)機(jī)對(duì)橋涵背，高填方，加寬結(jié)合部補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，各地一般采用3檔9錘（部分5錘--6錘），平均沉降量100mm，近期部分路段采用3檔18--20錘的補(bǔ)強(qiáng)方案，路基平均沉降量一般180--200mm以上，如十天高速甘肅段，昌九高速加寬部等，據(jù)各地試驗(yàn)，高填方路基3檔18--21錘補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，后3錘累積沉降量多在20mm以上，有的30錘時(shí)，后3錘累積沉降量仍無(wú)明顯減少趨勢(shì)。遠(yuǎn)低于高速鐵路路基后3錘累積沉降量不大于10mm的要求。 目前，VIP高速液壓夯實(shí)機(jī)已在全國(guó)各省、自治區(qū)、直轄市推廣應(yīng)用，主流機(jī)型VIP36和VIP42，主要用于橋涵背，高填方，填挖結(jié)合部，新舊路結(jié)合部，沖擊壓路機(jī)折轉(zhuǎn)處，雞爪溝等地形，鐵路路基補(bǔ)強(qiáng)或直接夯實(shí)，質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)用于快速檢測(cè)完工路基的實(shí)際填筑質(zhì)量。
中航SD沖擊壓路機(jī)與中航VIP高速液壓夯實(shí)機(jī)配合使用，處理高填方路基補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)已成為當(dāng)今道路施工的標(biāo)配機(jī)械，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)道路建設(shè)行業(yè)的一項(xiàng)空白。
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