-用冲击压实技术碾压石坝的可能与前景

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1、44-1用冲击压实技术碾压石坝的可能与前景用冲击压实技术碾压石坝的可能与前景用冲击压实技术碾压石坝的可能与前景*齐诚(蓝派冲击压实技术开发(北京)有限公司)1．碾压技术对堆石坝发展的重要作用混凝土面板堆石坝产生与发展的历史与碾压技术的进步密不可分。面板堆石坝在20世纪初就出现了。当时堆石用抛石的方法，密度在2.0g/cm以下，空隙率达30%。沉降和水平位移都很大，施工期和施工后沉降可达到坝高的7%。坝造高了，沉降加大，混凝土面板开裂，导致大量渗水，因此当时堆石坝最高造到100m。到四十年代，堆石坝基本停止发展

2、。六十年代，大型振动式压路机出现，使堆石坝密度明显提高，变形减小，渗水减少，施工季节不受限制，因而堆石坝再次大发展，已成为经济、应用广泛的一种坝型。堆石坝的变形仍然是造成大坝破坏的主要因素。减少坝体的变形和施工后沉降，使坝在自重压力或水压力共同作用下少沉降，或使沉降控制在一定范围，保证大坝长期安全运行，是坝体设计的原则和关键。坝的变形分沉陷和水平位移两种。变形的发展以施工期和第一年为主。猫跳河百花电站堆石坝抛填法对变形的观测证明：在蓄水期的第一年，沉陷和水平位移值都达不到最终值的60%。若不计小于0.02%×

3、坝高的年沉陷，变形的终结时间可定为竣工后2～2.5年，两种变形都与坝高呈单调上升的函数关系。加拿大观测了14座堆石坝，竣工后10年的沉降为2.25～1.0%×坝高。而早期出现过大的变形，则成为坝体出现隐患的征兆。分析堆石坝变形的形成可以认为：最根本的原因还是堆石是散粒体，它总是有很大空隙(如空隙率为20%)，在运行初期由于自重荷载会产生变位，并且历时很长。如果填筑的是砂砾石，则压实效果好，较密实，施工后沉降较小；但如果填筑开挖石料，在高坝的自重压力下石料棱角还会被压碎，嵌缝过程会进一步调整，因而变形继续发生。

4、从土力学的角度说，如果压实的能量足够，堆石碾压的固结应当是瞬时完成的。但是从我们目前的压实机具有的能量，压实到最大干密度的过程不可能全部完成。因而实际上变形仍在随时间而继续，这种现象在力学上称之为徐变。综上所述，可以看出，碾压在堆石坝的建造中是一个有决定意义的重要工序。碾压技术的发展不但在过去影响了堆石坝的发展，而且它的发展，仍将影响堆石坝的工程质量和技术进步。32．碾压技术上的重大革新从静碾压路机到振动压路机是划时代的重大革新。振动压路机出现在20世纪五十年代，到七十年代已在压路机领域占了60%的份额，目前

5、更成为压实机械的主力军。到目前，它的若干优点仍不可能被其他压路机所代替。振动压路机的出现使堆石坝建设出现了突破性的飞跃。冲击压实机由于其原理、功能和作用不同于振动压路机，因而表现出更突出的优点，是*根据2002年土石坝工程技术研讨会上的发言资料整理32土石坝工程’2002年第4期路基压实技术的又一次划时代的重大革新。衡量一种压实设备的使用性能的主要指标是：(1)压实填料的物理力学指标。如密实度、弹性模量、沉降值等。这是工程要求的基本性质，是压实的目的。(2)压实的有效深度、影响深度和分层填铺厚度。这将影响压实

6、的效率和经济性。(3)行驶速度和所需碾压遍数。这影响生产效率和施工速度。(4)工程造价。用这些指标来衡量冲击式压实机，它的压实密度提高，有效深度加深，行驶速度加快，施工造价低廉。密度指标是压实工程最主要的技术指标。无论在机场、道路、场坪或是水坝工程，填料无论是石料、砂、粉土或粘土都是这样。具体表现的指标形式或有所不同，机场道路场坪用压实度，堆石坝用密度和空隙率。与振动压路机相比，冲击压实机所达到的压实填料密度高，这是因为：(1)冲击力大振动压路机的压实是依靠振动力和静碾重压力的共同作用。振动力以压力波的方式向

7、填料内传递，颗粒间的摩擦力急剧降低，在压力作用下移动充填空隙达到密实状态。这种作用在压路机的振动频率接近颗粒的振动频率时就更为显著。图1冲击压实机的工作原理冲击压实机的压实则是依靠冲击力、振动力和静碾重压力三者的共同作用。图1示出冲击压实机压实轮的工作过程。由这个过程可以看到冲击压路机是靠以下三种能量作用于土基：①重心位于最高时坠落而发生的冲量；②轮以一定速度旋转和跳动引起的振动；③轮静重在滚动过程中压实土基所做的功。冲击压实机的冲击力，是由动量变化产生的冲量除以作用时间得到。它的前进速度是12km/h，即3

8、.33m/s，这个线速度同样是在图1中由a状态移动到c状态的线速度。冲击的作用时间与作用路程有关，如认为取6cm比较合理，则作用时间为0.02与作用路程有关，如认为取6cm比较合理，则作用时间为0.02秒，这时，冲击力N为：N＝(Mv″-Mv′)/T≈2500kN≈250T式中：M‐压实轮的质量，为15t。v″‐轮的终速度，此处为0。v′‐初始速度。应该说这只是一个粗略的估算，但这个冲击力确是很大的