1、概論

　　沖擊壓路機(jī)是一種新式路基壓實(shí)機(jī)械，1997年5月首次在北京八達(dá)嶺高速公路補(bǔ)強(qiáng)中應(yīng)用，同時(shí)，國(guó)內(nèi)的科研及工程機(jī)械單位也開始研制生產(chǎn)，并將產(chǎn)品投放市場(chǎng)，對(duì)路基壓實(shí)質(zhì)量的提高產(chǎn)生了很強(qiáng)的推動(dòng)作用。2005年10月，二十局集團(tuán)工程機(jī)械廠生產(chǎn)的沖擊式壓路機(jī)成套壓實(shí)設(shè)備，首次應(yīng)用于重慶遂渝無(wú)碴高速鐵路試驗(yàn)段路基施工，取得明顯效果。為了有效提高路基壓實(shí)度，太原鐵路局在新建太原至興縣鐵路（太原至靜游段）采用沖擊壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行路基補(bǔ)強(qiáng)，通過(guò)路基試驗(yàn)段施工取得試驗(yàn)參數(shù)，分析沖擊壓路機(jī)在路基補(bǔ)強(qiáng)中的作用。

　　2、工程簡(jiǎn)介

　　太興鐵路TXXS-2標(biāo)段多為黃土路基，濕陷等級(jí)Ⅰ～Ⅱ級(jí)，濕陷性質(zhì)分自重與非自重兩種。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，非自重濕陷性黃土路基基底處理措施為：挖方地段：基底沖擊碾壓20遍；填方地段：基底沖擊碾壓40遍。自重濕陷性黃土路基基底處理措施為：挖方地段：基底沖擊碾壓40遍，填方地段：基底采用重錘夯實(shí)。以黃土作為填料的路堤，每填筑1.0m追加沖擊碾壓20遍。本標(biāo)段沖擊碾壓面積286639平方米。結(jié)合本標(biāo)段實(shí)際情況，在大面積進(jìn)行沖擊碾壓作業(yè)前，在婁煩車站站場(chǎng)填方進(jìn)行試驗(yàn)段施工，沖擊碾壓選擇DK78+293～DK78+430段的沖溝內(nèi)進(jìn)行。該段為Ⅱ級(jí)自重濕陷性黃土，填方地段基底采用重錘夯實(shí)。使用挖方土作為填料，按照設(shè)計(jì)要求黃土路基每填筑1.0m追加沖擊碾壓20遍。沖擊碾壓試驗(yàn)在黃土路基填筑完成1.0m后進(jìn)行。

　　3、機(jī)械構(gòu)成及壓實(shí)作用原理？

　　本標(biāo)段采用的中鐵第二十工程局工程機(jī)械廠生產(chǎn)的的YCT25（三邊弧形）沖擊式壓路機(jī)，牽引機(jī)械選用QCY360型沖擊壓路機(jī)牽引機(jī)。其沖擊輪寬度為2×900mm，質(zhì)量為16T，最大沖擊力能達(dá)到25千焦，處理深度最大為5m，動(dòng)力為400馬力。它是集傳統(tǒng)的靜碾壓實(shí)、振動(dòng)壓實(shí)和打夯機(jī)壓實(shí)三種功能于一身的新型壓實(shí)設(shè)備。

　　3.1沖擊壓路機(jī)的主要機(jī)械構(gòu)造組成

　　沖擊式壓路機(jī)主要由“拖架、搖臂、三葉凸形輪”三部分組成，在這三部份之間的相互聯(lián)結(jié)中間設(shè)置了多級(jí)緩沖結(jié)構(gòu)，牽引軸處采用緩沖彈簧，搖臂限位處采用緩沖橡膠塊，另一端采用緩沖油缸和貯能器，沖擊輪與拖架之間采用橡膠套連結(jié)，搖臂軸處設(shè)舉升后，沖擊輪由拖架上的四個(gè)橡膠輪支撐，作為短途轉(zhuǎn)場(chǎng)及跨越橋涵構(gòu)筑物之用。

　　現(xiàn)國(guó)內(nèi)所使用的沖擊壓路機(jī)多以“三葉形”為主，由輪式或履帶式的大馬力牽引車拖動(dòng)，行駛速度9～15km/h.由于沖擊的能量及運(yùn)行的動(dòng)力均來(lái)自于牽引機(jī)械的動(dòng)力輸出，故牽引功率較大，在240～480馬力范圍內(nèi)。

　　3.2沖擊壓實(shí)原理？

　　壓路機(jī)在工作中，當(dāng)牽引車拖動(dòng)三邊弧形輪子向前滾動(dòng)時(shí)，壓實(shí)輪重心離地面的高度上下交替變化，產(chǎn)生的勢(shì)能和動(dòng)能集中向前、向下碾壓，形成巨大的沖擊波，通過(guò)三邊弧形輪連續(xù)均勻的沖擊地面，使土體均勻致密。在此過(guò)程中，三邊壓實(shí)輪每旋轉(zhuǎn)一周，其重心抬高和降低三次，對(duì)地面產(chǎn)生夯實(shí)沖擊和振動(dòng)作用三次。具體沖擊作用過(guò)程可分為兩個(gè)階段：

　　第一階段

　　在牽引的作用下，壓實(shí)輪依靠與地面的摩擦力沿外廓曲線向前滾動(dòng)，重心處于曲線最低點(diǎn)時(shí)，再向前滾動(dòng)，重心開始上移，牽引力帶來(lái)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成壓實(shí)輪的勢(shì)能和動(dòng)能，并且緩沖機(jī)構(gòu)開始作用，使蓄能器的緩沖液壓缸收縮，蓄能器蓄能，具體表現(xiàn)為壓實(shí)輪的運(yùn)動(dòng)滯于機(jī)身運(yùn)動(dòng)。

　　第二階段

　　當(dāng)壓實(shí)輪重心處于曲線最高點(diǎn)向前滾動(dòng)時(shí)，壓實(shí)輪的勢(shì)能開始轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，蓄能器緩沖液壓缸伸張，蓄能器中的壓力能釋放，轉(zhuǎn)化為壓實(shí)輪的動(dòng)能。具體表現(xiàn)為壓實(shí)輪的運(yùn)動(dòng)快于機(jī)身運(yùn)動(dòng)，補(bǔ)償前一階段滯后的位移，而且由于壓實(shí)輪的特殊結(jié)構(gòu)，其重心除了具有向前的線速度外，還有一個(gè)向下的線速度，直至壓實(shí)輪另一條曲線的最低點(diǎn)接觸地面，向下的線速度達(dá)到最大，動(dòng)能達(dá)到最大。當(dāng)壓實(shí)輪的另一條曲線與地面接觸時(shí)，開始對(duì)地面產(chǎn)生沖擊夯實(shí)作用。牽引車的工作速度越大，使在第一階段中蓄能器的緩沖液壓缸收縮越大，蓄能越多。在第二階段中釋放的能量轉(zhuǎn)化為壓實(shí)輪的動(dòng)能越大，對(duì)地面產(chǎn)生沖擊夯實(shí)的動(dòng)能也越多，激振的效果也越好。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和沖擊式壓路機(jī)設(shè)計(jì)行車速度要求，碾壓速度以10～12km/h為宜。

　　對(duì)于一般路基的非飽和土，沖壓輪著地時(shí)由于動(dòng)能釋放，在沖壓輪下的局部面積（約0.60m×0.80m）產(chǎn)生瞬時(shí)的沖擊動(dòng)荷載，向下傳遞快速擠密深層土顆粒；同時(shí)沖擊能量以震動(dòng)波的形式在彈性半空間中傳播，使土顆粒相互靠攏，排出孔隙中的氣體與水，土顆粒重新排列而擠密壓實(shí)。

　　由此可見(jiàn)，沖擊壓路機(jī)的壓實(shí)原理可歸類為輕型強(qiáng)夯，這種夯法結(jié)合了壓路機(jī)連續(xù)工作的特點(diǎn)，即把強(qiáng)夯用夯錘一點(diǎn)一點(diǎn)上下夯擊方式變連續(xù)滾動(dòng)式的夯擊，故有方便簡(jiǎn)單的特點(diǎn)及較高的工作效率。