李志俊

(廣深港客運(yùn)專線有限責(zé)任公司，廣州 510623)

目前以牛頓力學(xué)為壓實(shí)理論基礎(chǔ)的壓路機(jī)較為成熟，可分為滾壓、振壓、夯壓等類型，近幾年在新壓實(shí)理論的指導(dǎo)下也開發(fā)了沖擊、振蕩、垂直振動(dòng)、混沌振動(dòng)和高頻振動(dòng)等許多新機(jī)型［1］。目前國際市場上各種振動(dòng)壓實(shí)設(shè)備占?jí)簩?shí)機(jī)械的60% ～80%，歐洲、美國和日本振動(dòng)壓路機(jī)的年產(chǎn)量占?jí)郝窓C(jī)總產(chǎn)量的70%以上［2］。振動(dòng)壓實(shí)己成為筑路工程最常用的壓實(shí)方式。隨著無砟軌道技術(shù)在我國鐵路的大量應(yīng)用，路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)越來越高，對(duì)路基壓實(shí)特性的分析尤顯重要［3-4］。

1 試驗(yàn)工況

試驗(yàn)針對(duì)現(xiàn)場振動(dòng)壓路機(jī)在碾壓過程中的動(dòng)應(yīng)力及其傳遞進(jìn)行測試，埋設(shè)動(dòng)土壓力盒兩個(gè)，1#土壓盒埋設(shè)于加筋碎石墊層頂面0.15 m，2#埋設(shè)于1#垂直上方1.05 m處?，F(xiàn)場壓路機(jī)為18 t徐工YZ18JC型單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，工作質(zhì)量為18 t，靜線壓力為390 N/cm，激振力為330/190 kN(高/低振幅)，振動(dòng)輪直徑為1.523 m，振動(dòng)輪寬度為2.178 m，振動(dòng)頻率28 Hz。測試過程中壓路機(jī)均采用高振幅、Ⅱ擋速度進(jìn)行工作。

測試斷面路基填土采用碎石土填筑，部分物理力學(xué)指標(biāo)測試結(jié)果平均值見表1。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

振動(dòng)壓實(shí)的基本原理主要是通過對(duì)填料產(chǎn)生振動(dòng)沖擊作用達(dá)到壓實(shí)的目的，為測試動(dòng)應(yīng)力沿深度的分布及其傳遞，壓實(shí)每層填料時(shí)均進(jìn)行測試，共測試9次，路基產(chǎn)生豎向動(dòng)應(yīng)力典型時(shí)程曲線見圖1。本次測試過程中，壓路機(jī)距離土壓盒最近距離為0.45 m，從圖中可以看出，達(dá)到75%最大動(dòng)應(yīng)力的作用次數(shù)達(dá)到12次。

表1 測試斷面部分物理力學(xué)指標(biāo)平均值

圖2和圖3為路基不同深度處壓路機(jī)振動(dòng)不同次數(shù)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力。由于前三次碾壓時(shí)填料壓密較為明顯，碾壓層厚度縮小較為顯著，壓力盒與壓路機(jī)的距離顯著變小，應(yīng)力逐漸增大，從第三次開始，碾壓層厚度變化不顯著，壓力盒與壓路機(jī)距離較為穩(wěn)定，動(dòng)應(yīng)力也隨振動(dòng)次數(shù)變化不大。從圖中可知，距離壓路機(jī)1 m深度范圍內(nèi)，第三次后路基受到的豎向動(dòng)應(yīng)力隨振動(dòng)次數(shù)增加略有波動(dòng)，經(jīng)過約8次碾壓后應(yīng)力趨于穩(wěn)定，而對(duì)于距離壓路機(jī)超過1 m深度時(shí)，豎向應(yīng)力則隨碾壓次數(shù)的增加而增大。

第三次后的最大動(dòng)應(yīng)力沿深度變化情況見圖4和圖5。碾壓層初始狀態(tài)較為松散，相比已經(jīng)過良好碾壓的下層而言模量較小，此時(shí)上下層模量差異較大，所以應(yīng)力較為集中，靠近碾壓層的深度范圍內(nèi)應(yīng)力在碾壓初期較大，較深范圍路基應(yīng)力較小，同時(shí)吸收的能量較多，隨著碾壓次數(shù)的增加，該碾壓層模量逐漸提高，相對(duì)下層路基而言，碾壓層模量已經(jīng)接近或超過下層路基模量，此時(shí)上下層模量比較大，應(yīng)力傳遞較為均勻，壓路機(jī)振動(dòng)對(duì)下層路基產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力逐漸增大，影響較深，碾壓層吸收能量相對(duì)較少。因此，碾壓層吸收的能量與上下層模量比有關(guān)，下層模量相對(duì)越大，碾壓層壓實(shí)效果越好;為保證上層碾壓層的壓實(shí)效果，下層模量應(yīng)達(dá)到一定的模量值。

圖1 振動(dòng)壓路機(jī)工作時(shí)對(duì)路基產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力

圖2 1#壓力盒在不同埋深時(shí)不同次數(shù)的動(dòng)應(yīng)力

圖3 2#壓力盒在不同埋深時(shí)不同次數(shù)的動(dòng)應(yīng)力

3 結(jié)論

圖4 動(dòng)應(yīng)力沿深度變化(1#壓力盒)

圖5 動(dòng)應(yīng)力沿深度變化(2#壓力盒)

現(xiàn)場實(shí)測振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)壓實(shí)層以下路基產(chǎn)生的振動(dòng)表明，一次碾壓過程中達(dá)到75%最大動(dòng)應(yīng)力的作用次數(shù)達(dá)到10～12次;碾壓達(dá)到8次后引起的豎向應(yīng)力基本趨于穩(wěn)定，不隨碾壓次數(shù)增加而增加;碾壓層吸收的能量與上下層模量比有關(guān)，下層模量相對(duì)越大，碾壓層壓實(shí)效果越好;為保證上層碾壓層的壓實(shí)效果，下層模量應(yīng)達(dá)到一定的模量值。

［1］李美江.道路材料振動(dòng)壓實(shí)特性研究［D］.西安:長安大學(xué)，2002.

［2］吳竟吾.國內(nèi)外壓路機(jī)概況及趨勢［J］.工程機(jī)械與維修，2005(1):59-61.

［3］黃直久，王勇，范廉明，等.京滬高速鐵路鳳陽試驗(yàn)段路堤填筑工藝及質(zhì)量控制試驗(yàn)研究［J］.鐵道建筑，2009(7):112-116.

［4］謝凱軍，楊忠，蔣宗全.京滬高速鐵路三標(biāo)段路基風(fēng)化花崗巖填料改良試驗(yàn)研究［J］.鐵道建筑，2009(7):122-124.