橋梁施工中振蕩壓實技術的施工工藝與優(yōu)化

張湘海

(中鐵四局集團第五工程有限公司，江西 九江 332000)

1 振蕩壓實技術簡介

振蕩壓實的技術原理運用的是水平振動:激振體容易受交變力矩的作用，進而產(chǎn)生扭振，并且還是周期性的進行扭振。振動體產(chǎn)生靜壓作用，使得壓實材料在靜壓作用下同時受到來自水平的擾動力。這樣壓實材料就會產(chǎn)生剪切并且滑動的現(xiàn)象，這樣壓實材料就被壓實。作用原理如圖:

通過振蕩壓實機，傳統(tǒng)的激振力由縱向輸出轉(zhuǎn)化成橫向輸出，它的優(yōu)點主要表現(xiàn)在被壓材料始終和壓路機的鋼輪相連接，由振蕩過程中生成的揉搓作用會在被壓材料上面持續(xù)不斷的產(chǎn)生動力，降低壓實的次數(shù)，提高壓實效率。

在傳統(tǒng)施工中，混合料的表面容易產(chǎn)生裂縫和推移現(xiàn)象，使用振蕩壓實技術就能夠很好的避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，因為振蕩壓實過程產(chǎn)生的揉搓力能夠?qū)r青混凝土產(chǎn)生持續(xù)的作用力，并且用力十分的均勻，不容易使混合面出現(xiàn)移動和裂開現(xiàn)象。并且也讓該橋面具有更高的穩(wěn)定性，增強了表層對水的滲透作用，提高了防水能力。振蕩壓實具有壓實曲線，并且是十分陡的曲線，而振動壓實則不具備。該技術能夠?qū)崿F(xiàn)沒有沖擊并平展的進行壓實過程。在壓實作業(yè)中，采用碾壓的方式，設備不必和地面分離，這樣的作業(yè)方式能夠?qū)蛄旱闹黧w架構減小振動，因此能夠?qū)︿佋O混凝土的橋面達到十分良好的壓實效果。

2 振蕩壓實的的可行性

基于共振學原理，必須要對橋梁上的施工機械和設備進行頻率查證和測試，因為如果某些施工設備或者機械的施工頻率和橋梁的固有頻率相同時，那么兩者將要產(chǎn)生共振，危及到橋梁的結(jié)構安全。經(jīng)過有關部門的測定，振蕩壓實壓路機在正常工作中的頻率是30到60赫茲，而橋梁的固有頻率則是小于1赫茲，因此兩者不會發(fā)生共振現(xiàn)象，振蕩壓實技術能夠運用在橋面瀝青混凝土的鋪設工程當中［2］。

3 振蕩壓實技術的具體應用

3.1 壓實工藝

在某公路橋面鋪設瀝青混凝土時，為了確保在碾壓過程中，瀝青混合材料是處于高溫狀態(tài)的，該工程采用了這種能夠?qū)簩嵅牧线M行持續(xù)的碾壓工藝的振蕩壓實技術。具體工藝流程是這樣的:進行混合料的攤鋪－采用鋼輪對路面進行1到2遍的靜壓－然后使用鋼輪振蕩一遍－接著使用膠輪進行1次碾壓－再使用鋼輪進行1次振蕩，按照這個步驟進行循環(huán)壓實，一般循環(huán)次數(shù)是3到5遍為益。

3.2 振蕩壓實的要點控制

(1)在對橋面進行混合材料的壓實中應該遵循這樣的原則:慢壓、低幅、緊跟以及高頻等這四個原則。需要注意的是在碾壓過程中最好不要做停留，材料攤鋪后就要立即碾壓。

(2)對壓實速度要嚴格控制。經(jīng)過眾多的實驗以及實踐研究表明，為了使瀝青混合料當中的那些顆粒達到緊嵌無間隙的效果，振蕩壓路機當中的激振偏心塊的振蕩次數(shù)必須達到3次以上。根據(jù)混合料的接觸弧長和振蕩輪，在壓實中，鋼輪每移動2.5厘米就要振蕩一次，這樣能夠得到下面的等式:

V=2.5*3600*f/100*1000=0.09*f(km/h)

其中，f=振蕩頻率，v=最佳的作業(yè)速度。在實際作業(yè)中，振蕩壓路機的振蕩頻率應該大于40赫茲才能夠滿足施工要求。例如f取值為45赫茲，那么代入公式就能夠計算出速度v=4.1千米/時。

(3)碾壓過程中對長度的控制。在壓路機開始工作到停止振動階段是存在一個時間大約為5秒的過渡期的，由于實際作業(yè)中，必須要考慮機械的工作效率，提高工作人員的勞動生產(chǎn)率，并使碾壓分離程度減少等這些因素，因此過渡時間必須比壓實時間的百分之二十還要少，也就是說，碾壓的實際時間不少于25秒。根據(jù)碾壓速度可以計算出碾壓的長度，計算結(jié)果是長度不能小與28米。在實際施工過程中，根據(jù)施工場地的天氣狀況和初壓以及終了溫度還有混合料的鋪設厚度等這些因素也要考慮在內(nèi)［3］。

(4)采用無核密度儀對壓實度進行有效的測量。根據(jù)該施工工程中對瀝青混凝土橋面的檢測和分析可以得出如下表所列數(shù)據(jù):

表1

(5)取芯樣對壓實影響深度進行分析。結(jié)果如下:

表2

(6)平整度的分析結(jié)果

表3

從上面幾個表的分析結(jié)果可以看出，振蕩式壓路機具有很明顯的技術優(yōu)勢:第一，在壓實施工中壓路機的鋼輪不產(chǎn)生對橋面的垂直沖擊，這樣就避免混合材料的表層有波紋的出現(xiàn)，這樣壓實材料的表面是十分平整的。由于產(chǎn)生的基本上都是橫向的力，所以有效的防止了混凝土瀝青表層被擊碎的后果，保證了骨架材料的完整性。第二，振蕩輪長時間不離開地面并產(chǎn)生水平方向的振蕩，這樣就產(chǎn)生了對瀝青混凝土的一個揉搓的作用，這個作用在前文已經(jīng)敘述過。這樣能夠使得材料迅速的達到要求的壓實度，碾壓過程也能夠增強橋面的抗剪切能力;第三，壓實過程十分平穩(wěn)，并且壓路機的自振比較小，對橋梁結(jié)構的影響很小。

4 工藝優(yōu)化與完善

(1)調(diào)整松鋪后碾壓的方式。在實際的施工過程中，要求操作人員要根據(jù)不同的情況進行適當?shù)墓に噧?yōu)化調(diào)整。不同的項目工程中，可能使用的橋面的防水材料是不相同的，因此要根據(jù)防水材料的性質(zhì)以及鋪裝層中混合瀝青材料的配比進行碾壓調(diào)整，先對混合料進行鋼輪靜壓或者先采用膠輪碾壓。如果瀝青混合材料松鋪后容易退役那么就先使用膠輪進行碾壓，在通常的情況下先使用鋼輪靜壓。

(2)通常情況下，松鋪密度幾乎達不到百分之八十五。因此需要先使用鋼輪碾壓進行收溫，增加瀝青混凝土的壓實度，這樣能夠形成基本的支撐結(jié)構。該支撐結(jié)構能夠保證在壓實振蕩中瀝青混凝土不會發(fā)生滑移和推擠現(xiàn)象。通過動力擠壓在鋼輪靜壓中的應用，混合材料能夠交互填充、實現(xiàn)順序的重排并且可以緊密的嵌合在一起。在溫度相對高的情況下，能夠使混合材料達到預期的密實狀態(tài)。通過揉搓作用能夠消除因碾壓不當而產(chǎn)生表面裂縫推移的現(xiàn)象，鋼輪最后進行靜壓能夠消除表層痕跡，從而提高密實度和平整度。

(3)參考相關研究機構針對耐久性和舒適性、經(jīng)濟合理性以及施工方便性的三個方面進行研究，得到了以下結(jié)果:當壓實質(zhì)量為8噸、壓實遍數(shù)為4遍以及壓實速度為5千米/小時時，上述橋梁的耐久性和舒適性以及施工的方便性和經(jīng)濟合理性能夠得到最優(yōu)效果。

5 結(jié)束語

根據(jù)上文的表述，在橋梁施工中采用振蕩壓實技術能夠?qū)r青混凝土的鋪設層進行壓實，并且平整度和壓實密度都能夠滿足施工要求。它不會對橋梁產(chǎn)生其它結(jié)構的破壞;在壓實平整度和壓實密度以及均勻性和壓實度的增長率等這些方面都比普通的振動壓路機的效果好得多。振蕩壓平技術能夠?qū)蛎娴某惺苣芰σ约皹蛎娼Y(jié)構的穩(wěn)定性都有很明顯的提高，防止了橋面早期出現(xiàn)裂縫的狀況，增強了橋面的耐久性，達到了增加橋梁的使用壽命的效果。在施工中一般應該采用壓實質(zhì)量為8噸，壓實速度為5千米/小時，壓實變數(shù)為4的工藝進行操作。隨著振蕩壓實工藝的不斷改進，在未來工程中，它將發(fā)揮更加巨大的作用。

［1］季曉歌.振蕩壓實智能化控制策略的研究［J］.中國工程機械學報，2008(3):57－58.

［2］王曉磊.振蕩壓實在大跨徑混凝土橋梁鋪裝中的應用［J］.筑路機械與施工機械化，2011(1):33－34.

［3］陽奇.橋面鋪裝施工中振蕩壓實技術的應用［J］.廣東科技，2009(4):147.