一、 藍派沖擊式壓實機的工作原理
藍派北京公司開發(fā)研制的沖擊式壓實機,一改近一個世紀以來傳統(tǒng)壓路機的設(shè)計思路,將壓實輪由圓形改革為非圓形,創(chuàng)立了壓實作業(yè)中連續(xù)沖擊、碾壓作用于土體,從而獲得深層壓實效果的全新設(shè)計理念,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。
沖擊式壓實機是繼光輪壓路機和振動壓路機之后一種新型壓實機械,工作中它由牽引機拖動非圓形壓實輪滾動,壓實輪輪廓曲線上最大半徑滾動至最小半徑處時對地表產(chǎn)生沖擊,非圓曲線輪廓滾過地表后對地表施以揉壓碾壓作用,如圖所示LICP-3型三邊形沖擊式壓實機和LICP-5型五邊形沖擊式壓實機的工作原理。就LICP—3型三邊形沖擊式壓實機來說,其整機重量27t壓實輪軸組件重量12t,壓實輪為三瓣非圓曲線輪廓,其公稱直徑2m,最大、最小半徑差22cm,工作中牽引機以12—15km/h的速度行駛,工作中壓實輪對地產(chǎn)生大振幅沖擊剪切,其最大沖擊力250t,并以沖擊波的形式向下傳播,從而使2.0m多范圍內(nèi)的填層產(chǎn)生振動響應(yīng),進而克服土石顆粒之間的吸附力,粘聚力,使土石顆粒運動的位移增大,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??紫吨?,從而使土體得到壓實。該機壓實輪每小時可覆蓋地表24,000m2,若以20遍為壓實的收斂遍數(shù),則每個臺班可壓實8,000m2—10,000m2.
二、 應(yīng)用于水利工程建設(shè)方面
2.1 應(yīng)用于高混凝土面板壩堆石體填筑:
針對高面板堆石壩運行期可能產(chǎn)生的沉降變形,藍派公司與貴陽勘測設(shè)計研究院等合作于2002年3月開始在貴州省洪家渡水電工程178m高面板堆石壩堆石體填筑中采用了沖擊壓實技術(shù)、工作中非圓形壓實輪作用于堆石體的巨大沖擊力使塊石棱角被壓碎,在大振幅振動的振動響應(yīng)作用下,在1.6m層深范圍的填料得到嵌填調(diào)整的機會,從而使堆石體干密度從2.089g/cm3提高到2.181g/cm3以上、整體上獲得的沉降和對局部不實部位的提前消缺有利于減少以后壩體變形、提高了大壩的整體穩(wěn)定性。由于加大了填層厚度,大大減少了壩體的填筑工期并節(jié)約了填筑成本。
2.2 應(yīng)用于人工運河堤壩改造:
澳大利亞Mulwala主運河河岸的修筑高度高出自然表面高程2—2.5m左右,填筑土壤是挖掘運河底的土壤,這種土壤堆砌在河岸上之前并沒有充分壓實,而且是含有砂質(zhì)粘性土的非均質(zhì)土壤。而在原先溪流處挖掘出的土壤含有礫砂質(zhì)粘土。沖擊壓實可以提高砂性粘土和礫砂質(zhì)粘土的密實度,從而改善土壤的不透水性。
沖擊壓實作為惟一實用的粘性土壤的有效壓實手段,不需要重修河岸即可達到2—2.5m的壓實深度,1996年,由于公司在該項工程中應(yīng)用沖擊壓實加固已有堤壩,從而使該運河堤壩改造取得了滿意的效果。
河道堤壩是我國防洪工程體系的重要組成部分。在長江、黃河等七大江河的中下游地區(qū),堤壩是防御洪水的最后屏障。目前,我國建有各類堤壩25萬km,其中主要堤壩6.57萬m.由于堤壩原有基礎(chǔ)條件差,大多為沙基,而且絕大部分堤壩未作基礎(chǔ)處理。至于與其毗鄰的堤壩背水側(cè)之外地基更未作任何處理。
隨著汛期水位的升高,背水側(cè)堤基的滲透出逸比降增大,一旦超過堤基的抗?jié)B臨界比降就會產(chǎn)生滲透破壞。滲透破壞首先發(fā)生在堤腳等薄弱環(huán)節(jié),在滲透力的作用下,土體中的細顆粒沿著土體骨架顆粒間的孔道移動或被帶出土體通常表現(xiàn)為泡泉、沙沸、土層隆起、浮動、膨脹、斷裂等。統(tǒng)稱為管涌。堤基管涌,發(fā)展速度特別快,搶險不及時就會面臨潰堤災難。1998年,長江在全流域洪水的情況下,僅中下游干堤就出現(xiàn)險情6100處。高水位時每天出現(xiàn)險情多達300余處。
為了作到防患于未然,除了應(yīng)采取有效的堤壩垂直防滲措施外對其地基及背水側(cè)之外地基進行壓實加固處理,使這部分地基土石顆粒之間空隙率減小,密實度增加至關(guān)重要。
該公司擁有的沖擊壓實技術(shù)及其技術(shù)裝備能對新建堤壩地基及其與其毗鄰的背水側(cè)之外地基進行壓實處理,亦能對已有堤壩背水側(cè)之外地基進行增強補壓,通過沖擊壓實,使這部分地基得到加固,從而起到除險的作用。
2.3 應(yīng)用于水稻田的節(jié)水灌溉:
自1997年以來,公司將這一技術(shù)應(yīng)用于澳大利亞新南威爾士州水稻田節(jié)水灌溉并獲得成功后,其應(yīng)用面積逐年擴大。
控制稻田水過多滲漏的方法是一種全新概念的水稻田節(jié)水方法,是在水稻收割后泡田淹水前,利用沖擊壓實技術(shù)壓實水稻田耕作層以下土體,減少土壤的孔隙率、裂縫,提高密度,從而減少滲水量,既實現(xiàn)節(jié)約用水又避免養(yǎng)分流失,以及隨之而來的農(nóng)藥,化肥對地下水的污染。由于沖擊壓實表層土受到一定程度的擾動,故從土表15—18cm厚的耕作層土仍能處于松散狀態(tài),以便使水稻根系分布所在的這一土層中有充分的養(yǎng)分能不斷供給根系吸收利用,使其潛在肥力可以充分發(fā)揮。而其下10cm厚的犁底層,再其下40—50cm厚的斑紋層,以及再其下的母質(zhì)層土具有一定的密實度即能保持水的適當滲漏又能控制水的過分滲漏。
我國是水稻種植大國,水稻種植面積據(jù)1986年的統(tǒng)計已達4100萬hm2,占全世界水稻種植面積的28.27%,居世界首位。而我國是一個缺水的國度,尤其在北方更為嚴重,節(jié)約稻田用水對于充分發(fā)揮現(xiàn)有水利設(shè)施的效益,增強抗旱能力,實現(xiàn)大面積穩(wěn)產(chǎn),增產(chǎn)有很大的意義。而藍派沖擊壓實技術(shù)在這方面有廣闊的應(yīng)用前景。
三、 小結(jié)
迄今為止,藍派(北京)公司已在中國26個省市100多項公路、機場場道、工業(yè)廠房、水利工程等基礎(chǔ)工程中,推廣應(yīng)用沖擊壓實技術(shù),目前這項技術(shù)己得到了國家和各地方基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)主管部門的普遍重視。(考試大編輯整理)