淺談壓路機合理選型與發展

隨著公路建設的發展，車輛載荷、速度及流量的不斷增大，對路基強度及路面的要求增高，對公路壓實提出了更高的要求。不同地區、不同公路等級，不同的施工水平需要使用不同的壓路機，必須按照工程的具體情況和需要選擇合適的較先進的設備來進行施工，完成高質量、高效率的壓實工作。所以，壓路機的合理選型是確保施工質量的根本。

一、合理選擇壓路機的主要依據

1.根據工程質量和生產率的要求選擇

路基和路面的施工質量，對密實度的均勻性，路面的平整度，抗彎強度，排水性能都有一定的要求。例如:選用輪胎壓路機可提高密實度的均勻性，選用重型和超重型壓路機(包括振動壓路機)可獲得高密實度，能提高路基的強度，選用全輪驅動的壓路機可提高路面的平整度。壓路機每小時壓實的體積生產率應與攤鋪機的鋪設能力.拌和設備的生產率相適應，決定了壓路機大小及數量的選用。

2.根據鋪層厚度選擇

在碾壓瀝青面時，根據各種混合料的攤鋪厚度選擇壓路機的重量，振幅及頻率。例如在鋪層小于60mm的薄層碾壓時，選用振幅為0.35～0.6mm的2～6t中小型振動壓路機，可避免混合材料出現的堆料、起波、壓壞集料等現象。在壓實厚度100mm以上的厚鋪層時選擇高振幅(高達1.0mm)的 6～10t的大中型振動壓路機，如：三一重工YZC12C全液壓雙鋼輪振動壓路機。

3.根據施工條件及公路類型選擇

(1)工作量較小，養護作業較狹窄的地區，主要選用轉向性能和機動性能好的壓路機；(2)在不易引起瀝青混合料出現攤鋪層裂紋等問題的地方，選擇大壓實能力的振動壓路機；(3)對壓實要求不高的地區，選擇線壓力較低、機動靈活的壓路機；(4)在汽車專用及一、二級國家干線公路工程中選擇YZ10C具有高壓實能力的全液壓單鋼輪振動壓路機；(5)水泥混凝土路面選擇輪胎驅動式串聯式振動壓路機；(6)瀝青混凝土路面選擇全能驅動振動壓路機；(7)路面修補選擇靜作用光輪壓路機；(8)高級路面底基層最好選擇輪胎壓路機，或輪胎振動壓路機壓實，可獲得均勻的密實度。

4.根據被壓材料的種類選擇

(1)巖石填方壓實應選用大噸位壓路機以便使大塊料發生位移；(2)黏土的壓實應選用凸塊搗實式壓路機；（3）混合料壓實最好選用振動壓路機以便使大小粒料摻和均勻；(4)深層壓實選用重型振動壓路機慢速碾壓，(5)淺層壓實選用靜作用式壓路機；(6)對于碎石、礫石級配的鋪筑層壓實，選用全輪驅動全振動壓路機碾壓；(7)介于沙土和黏土之間的各種沙土性土.混合土選用振動壓路機碾壓；(8)對于瀝青混合料，鋪筑層一般較薄，可選用中重型靜力壓路機或選用振動壓路機壓實。

5.根據壓實作業施工范圍和工況選擇

壓實作業項目不同，選用的壓路機的種類和規格也應不同。例如:(1)路基和底基層壓實時，選用壓實功率大的重型和超重型全輪驅動振動式壓路機和凸塊式壓路機；(2)路面壓實作業時選用中型靜壓式或振動壓路機；(3)橋涵填方、溝槽回填、人行道、園林道路壓實作業和小面積維修路面，選用輕型或小型振動壓路機；(4)城市道路、場地、基礎回填、公路施工與維修，選用4.5～6t中型振動壓路機；(5)公路、水壩、機場、林區、大面積基礎回填，選用7～18t大型振動壓路機。

6.根據經濟效果比較選擇

從經濟效果計算，通常是根據振動壓路機的壓實能力(生產率m/h )，結合壓實土層的類型及結構物性質來進行選擇的同時還應考慮壓實不同工程項目時各種機械的能量消耗及機械作業費用。大量統計數據表明:應用振動壓路機壓實粒料與巖石填方時的能量消耗約為0.08～0.14kW.h/m;拖式振動壓路機的能量消耗比自行式的高20％～30％;靜作用壓路機的能量消耗是振動壓路機的兩倍以上;用自行凸塊式振動壓路機碾壓粘土的能量消耗為0.22kW.h/m；拖式凸塊式振動壓路機及靜作用凸塊壓路機的能量消耗約為自行式振動壓路機的1.5倍;壓路機碾壓瀝青鋪裝層時的能量消耗最高，串聯振動壓路機的能量消耗量約為1.0～1.1kW.h/m，靜作用光輪壓路機與輪胎壓路機的能耗約為振動壓路機的1.5倍左右。

二、振動壓路機主要技術性能參數

振動壓路機的主要技術性能參數:靜質量、靜線壓力、振幅、頻率、碾壓速度、碾壓遍數、振動輪寬度與直徑等。其中對選擇振動壓路機最重要的是:靜線壓力，振幅及頻率，壓路機的生產率。

1.靜質量及靜線壓力

影響壓實效果的主要因素之一是振動壓路機自身的質量和靜線壓力。在其他參數不變的情況下，施加于被壓材料層的靜態和動態壓力都與靜質量成正比，通常靜線壓力增加一倍，壓實影響深度也增加一倍。

2.頻率和振幅

在靜線壓力一定的前提下，提高振幅或頻率都可以提高壓實效果。實驗證明：振動壓實時，振頻和振幅合理組合協調工作，才能獲得最佳的壓實效果。例如:振動壓路機用于壓實大體積土壤和巖石填方的厚鋪層時，振幅必須在1.5～2.0mm范圍內，相應的適宜頻率為25～30Hz，可獲得較大激振力和壓實作用深度，提高作業效率。對薄鋪層路面進行振動碾壓，選擇高振頻33～50Hz和低振幅0.4～0.8mm組合可提高壓實質量。

3.振動輪寬度與直徑

振動壓路機振動輪的寬度和直徑應根據壓實對象和壓實要求合理選擇。例如:壓實路面時，應采用振動輪寬度和直徑較大的振動壓路機，壓實基礎時應采用振動輪寬度和直徑較小的振動壓路機。

4.碾壓速度

碾壓速度取決于土壤和被壓材料的壓實特性，壓路機的壓實性能與功能，對工程質量的要求以及壓層的厚度和作業效率等。振動壓路機最佳碾壓速度推薦:碾壓土壤和巖石填方時，最佳碾壓速度一般在3～6km/h，碾壓難于壓實的土壤或需要高密實度厚鋪層時，最佳碾壓速度，建議采用3～4km/h，針對具體碾壓的材料層和所用的壓路機，通過鋪筑試驗段選擇合適的碾壓速度。

5.碾壓遍數

壓路機的碾壓遍數對路基土和路面材料的密實度影響很大，碾壓遍數的確定應以達到規定的壓實度為準。一般情況下:壓實路基和路面基層碾壓遍數為6～8遍;壓實石料鋪筑層約為6～10遍;壓實瀝青混合料路面約為8～12遍;振動壓路機進行碾壓時，碾壓遍數可相應減少。

三、影響壓實效果的關鍵因素

1.碾壓溫度

碾壓溫度的高低，直接影響瀝青混合料的壓實質量。瀝青混合料溫度較高時，有利于縮短碾壓時間，加快施工速度。攤鋪后混合料溫度是在不斷變化的，特別是攤鋪后4～150min內，溫度損失最大(1～5℃/min)，必須掌握好有效的壓實時間，適時碾壓，有效壓實時間的長短與混合料的冷卻速度，壓實厚度等因素有密切關系。凡遇氣溫低、濕度大、風力大、下承層溫度低的情況，都會使有效壓實時間縮短，增加碾壓困難。一般來說，瀝青混合料的最佳壓實溫度在110℃～120℃之間。

2.碾壓層的厚度

路基、路面底基層和基層(除瀝青做結合料的基層)的壓實規律是:碾壓層厚不容易達到高的壓實度，碾壓層薄容易達到高的壓實度。多數國家對不同的瀝青混合料都有最小厚度的推薦值。例如在法國，關于瀝青礫石的研究表明:(1)最好是將17～20cm的結合層一次碾壓，而不是分成8.5～10cm兩個層次進行碾壓;(2)如用重型振動壓路機碾壓一個12cm厚的單層而不是兩個6cm厚的雙層能夠得到較高的平均密度和層底密度；(3)12cm厚單層的勁度模量高于兩個6cm厚的雙層的勁度模量。

3.選擇合理的壓實速度與遍數

合理的壓實速度，對減少碾壓時間，提高作業效率有十分重要的意義。在施工中，一般速度控制在2～4km/h，輪胎壓路機可適當提高，但不超過5km/h。試驗表明，在不同碾壓溫度條件下，當碾壓遍數相同、碾壓速度不同時(5km/h和10km/h兩種速度)，瀝青混合料的壓實度平均值相差很小，僅為1％。

4.選擇合理的振頻和振幅

振動壓路機，為了獲得最佳的碾壓效果，合理地選擇振頻和振幅是非常重要的。振頻主要影響瀝青面層的表面壓實質量，對于瀝青混合料的碾壓，振頻多在42～50Hz的范圍內選擇，YZC12型壓路機的振動頻率為40～50Hz。振幅主要影響瀝青面層的壓實深度，碾壓層較薄時選用高振頻低振幅，碾壓層較厚時，可在較低振頻下，選擇較大的振幅。對于瀝青路面，通常振幅可在0.4～0.8mm內進行選擇，YZC12型壓路機的振幅為0.37～0.75mm。

四、振動壓路機發展狀況

科技的迅速發展為壓實控制技術的更新與進步創造了有利條件。計算機技術、微電子技術、傳感技術、測試技術的迅速發展已在振動壓路機上應用。國外現代振動壓路機已發展成應用現代化的電子技術、微型計算機技術、網絡技術、傳感技術以及電液伺服與控制系統的集成化技術，已逐步實現對技術作業參數的自動化和智能化控制，其壓實工作效率、壓實作業質量、環境保護、操作性能以及自動化水平等方面均有顯著的提高，并向高度自動化、智能化、無人化或機器人化方向發展。例如:德國Bomag公司已將網絡傳輸和衛星定位系統GPS應用于振動壓路機上，通過GPS系統，振動壓路機的所在施工位置，整機工作技術參數狀況，進行適時監測，可以被非常精確地記錄下來，并根據傳輸參數結果情況，自動調控激振力，確定要壓實的位置，保證壓實質量。

振動壓路機的合理選型，是關系到很多方面因素的復雜問題。選擇合適高效的振動壓路機的目的是:提高施工質量，提高生產率，降低施工成本，環境保護等。振動壓路機的未來發展將融入計算機信息技術，使得結構模塊化和系列化，振動技術不斷創新，機具自動化、智能化和網絡化技術不斷發展提高，操作使用更加可靠、方便、舒適、安全。

（作者單位：浙江公路技師學院）