李　力

摘要：本文系統(tǒng)的總結(jié)了藍派沖擊壓實技術(shù)。

關(guān)鍵詞：淺議 藍派沖擊壓實技術(shù)

1 概述

20世紀50年代，南非共和國Berrange先生以全新的設(shè)計理念，一改近一個世紀以來傳統(tǒng)壓路機的設(shè)計思路，將壓實輪由圓形改為非圓形，創(chuàng)設(shè)出連續(xù)式?jīng)_擊壓實技術(shù)及其設(shè)備，在壓實作業(yè)中將連續(xù)的沖擊、碾壓、揉壓和剪切效能作用于土石體，從而獲得深層壓實效果，被國際工程機械行業(yè)視為壓實機械發(fā)展史中的重大革命。

2 藍派沖擊壓實技術(shù)原理

藍派沖擊式壓實機由牽引機和壓實輪兩部分組成，壓實輪采用非圓截面形狀。

（圖1 藍派沖擊壓實作用原理示意圖）外形為多邊形，如三邊形、四邊形或五邊形等，作業(yè)中牽引機帶動壓實輪滾動過程中，壓實輪輪廓曲線從最小半徑處起步，隨后接觸點半徑逐步增大，壓實輪與地表的接觸面積逐漸減小，地表作用在壓實輪上的支持力逐步增大，此時呈現(xiàn)支持力大于重力的一段作用過程即揉壓過程，壓實輪對地表施以越來越大的揉壓力，當其滾動至最大半徑處，出現(xiàn)一瞬間支持力等于重力的碾壓過程，在這段揉壓碾壓過程中其動能等于壓實輪平動和轉(zhuǎn)動的動能之和，隨即便是壓實輪滾動至下一輪瓣輪廓曲線最小半徑處，此時沖擊輪沿垂直方向的線加速度遠大于重力加速度，壓實輪沖擊地表土體，產(chǎn)生遠大于沖擊輪自重的沖擊作用，迫使被壓實材料結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。在這種“揉壓—碾壓—沖擊”的綜合作用下土石顆粒重新組合，強迫排出土石顆粒之間的空氣和水，細顆粒逐漸填充到粗顆粒孔隙之中，使被壓實材料產(chǎn)生永久性殘余變形，從而使土體得到壓實。

對于藍派沖擊式壓實機，壓實輪主要動力參致對壓實機工作特性有很大的影響，主要體現(xiàn)在下面幾個方面：

2.1 壓實輪重量 沖擊壓實輪對土壤的壓實作用有沖擊、揉壓和碾壓三部分組成，在保證其它參數(shù)不變的情況下，壓實輪自重越大，所產(chǎn)生的沖擊力也越大，而自重對揉壓、碾壓的作用更大，因此在能夠保證作業(yè)速度的前提下，壓實輪重量越大越好。但壓實輪重量的增加會大大提高對牽引機的要求。

2.2 壓實輪輪瓣數(shù)量 輪瓣數(shù)量直接影響壓實輪的形狀和重心落距，瓣數(shù)越少，則落距越大，壓實輪在同等質(zhì)量和同等運行速度的前提下就會獲得更大的沖擊力，但瓣數(shù)過少會造成壓實輪滾動翻起的阻力增大，影響作業(yè)效率，并對牽引機造成很大的沖擊。因此輪瓣數(shù)一般為3～5個。

2.3 作業(yè)速度 對于常規(guī)振動壓路機，壓實功與作業(yè)速度成反比，這是因為根據(jù)經(jīng)驗，動荷載作用時間越長，則向深層傳遞的效果越顯著，因此在同樣的動荷載作用下，作用時間越長越好，但藍派沖擊壓實機與常規(guī)振動壓路機不同，作業(yè)速度越高，輪瓣在下落過程中受到的加速度就越大，由此產(chǎn)生更大的動荷載，輸出更大的壓實能量，從而對深層具有更好的壓實效果。

3 藍派沖擊壓實技術(shù)處理軟弱地基上填筑路基的作用機理

藍派沖擊壓實技術(shù)對土壤的壓實機理與以沖擊力為主要作用力的強夯加固土壤的機理相似，對于不同土壤，其壓實機理是不同的，可簡單分為以下幾類：

3.1 動力加密機理 沖擊壓實多孔隙、粗顆粒、非飽和土為動力加密機理，即強大的沖擊能強制壓縮密實土壤，排出土壤中的空氣，使土體發(fā)生塑性變形，從而得到加密。

3.2 動力固結(jié)機理 沖擊壓實細粒飽和土為動力固結(jié)機理，即強大的沖擊能作用在飽和細粒土地基上，引起的沖擊波在地基土體內(nèi)傳播，使土壤孔隙水壓力迅速增大，破壞土的結(jié)構(gòu)使土體局部液化并產(chǎn)生許多裂隙，作為孔隙水的排水通道，孔隙水壓得以消散，使土體固結(jié)，待土體觸變恢復后強度提高。

3.3 動力置換機理 沖擊壓實加固淤泥質(zhì)軟弱地基為動力置換機理，即在軟弱地基表面根據(jù)軟基的軟弱情況鋪筑一定厚度的碎石墊層，軟基強度越低，鋪筑的厚度越大，然后利用沖擊壓實的巨大沖擊力將碎石整體打入淤泥成整體式置換，從而形成一定厚度的強度較高的持力層。

對于一種填料，沖擊壓實機的作用機理可能是一種，也可能是上述多種機理的共同作用，對于軟弱地基上填筑路基的沖擊碾壓，主要利用的是動力置換機理，但同時對上層碎石填筑體，利用了動力加密機理，而對下層淤泥軟弱地基，則利用了動力固結(jié)的機理。

4 技術(shù)優(yōu)勢

4.1 作用能量大：由于藍派沖擊壓實機的特殊作用機理，其壓實是一個低頻高幅的運動過程，其作用頻率為1.5~2Hz，振幅為22cm，壓實輪具有很大的勢能；同時牽引機以12km/h~15km/h左右的速度運行，壓實輪具有極大的動能。兩種能量之和遠大于常規(guī)壓實設(shè)備的作用能量，由于沖擊式壓實機的作用能量大，從而對基礎(chǔ)能夠產(chǎn)生更大的作用力，最大可達250T左右。

4.2 影響深度大：同樣因為沖擊式壓實機的巨大作用能量，因此較常規(guī)壓實設(shè)備有更大的作用影響深度，對于原基處理，影響深度可達3~4m左右。對于填方松鋪壓實，根據(jù)不同的質(zhì)量要求，每層填料厚度可達0.8~1.5m不等。而常規(guī)振動壓實設(shè)備填料厚度僅為0.3~0.5m，因此會導致基礎(chǔ)強度在深度方向上發(fā)生階梯狀變化，而經(jīng)沖擊式壓實機處理的基礎(chǔ)，其強度沿深度方向逐漸遞減，更加符合道路使用過程的基礎(chǔ)受力狀態(tài)。

重型的振動壓路機的有效深度在0.4~0.7m之間，沖擊壓路機則在1~1.5m。圖2為京滬高速路（河北段）總結(jié)的沖擊壓路機各深度的壓實度增長倍率，這是指每壓18遍后的增長倍率，以曲線拐點相應的深度為有效深度，其結(jié)果也是1.5m，影響深度則為4m。對填土則其層厚可達振動壓路機的2.5~4.0倍。而在軟弱地基或飽和沙土地基上，由于孔隙水壓的傳力作用，沖擊壓實的作用深度會更大。

4.3 對填料的要求放寬：藍派沖擊壓實設(shè)備產(chǎn)生的高能量，可以加大填層厚度，從而放寬對填料粒徑級配的要求，同時對填料的含水量要求也可以適當放寬在最佳含水量的±3%左右，對于含水量較大的填料，能夠充分增大飽和土壤的孔隙壓力，在有排水通道的情況下，加速水的消散。

4.4 基礎(chǔ)質(zhì)量高：由于沖擊式壓實機具有的上述特性，使得經(jīng)沖擊壓實設(shè)備處理后的基礎(chǔ)能夠獲得更大的沉降，差異沉降和工后沉降顯著減小，基礎(chǔ)填料密實程度提高，從而可以提高基礎(chǔ)的整體強度和剛度，提高基礎(chǔ)的均勻穩(wěn)定性，延長其使用壽命。

4.5 施工效率高：由于藍派沖擊壓實設(shè)備的工作速度高，約12km/h~15km/h左右，而常規(guī)壓實設(shè)備僅為3~5km/h，同時藍派沖擊壓實設(shè)備允許有更大的填層厚度和填料粒徑，因此作業(yè)效率高。根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗，沖擊壓實設(shè)備每臺班可壓實8，000~10，000m³，而常規(guī)壓路機每臺班只能壓實2，000~2，500m³，這對于在保證工程質(zhì)量的前提下，提高工程進度具有重要意義。

5 結(jié)論

藍派沖擊壓實技術(shù)作用能量大、影響深度大，對填料的含水量要求也可以適當放寬在最佳含水量的±3%左右，經(jīng)沖擊壓實設(shè)備處理后的基礎(chǔ)能夠獲得更大的沉降，差異沉降和工后沉降顯著減小，基礎(chǔ)填料密實程度提高，從而可以提高基礎(chǔ)的整體強度和剛度，提高基礎(chǔ)的均勻穩(wěn)定性，延長其使用壽命。施工效率高，沖擊壓實設(shè)備每臺班可壓實8，000~10，000m³，而常規(guī)壓路機每臺班只能壓實2，000~2，500m³，這對于在保證工程質(zhì)量的前提下，提高工程進度具有重要意義。

參考文獻：

[1]藍派沖擊壓實技術(shù)開發(fā)（北京）有限公司.藍派沖擊壓實技術(shù)應用于四川攀田高速公路項目路基補強試驗報告.

[2]公路土工試驗規(guī)程.

[3]公路路基施工技術(shù)規(guī)范.(JTG F10－2006).

[4]公路路基設(shè)計規(guī)范.

[5]公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程.