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振動(dòng)壓實(shí)路基的缺陷采用液壓夯實(shí)補強壓實(shí)
 
1、振動(dòng)壓實(shí)機械的振動(dòng)形式對壓實(shí)效能的影響
   激振器是安裝在壓實(shí)機械上用以產(chǎn)生激振力的機械裝置，激振器工作時(shí)能使被激物體獲得一定形式和大小的振動(dòng)量，激振器的振動(dòng)形式對壓實(shí)效果形象很大。
1.1圓振動(dòng)
   圓振動(dòng)激振器廣泛應用于振動(dòng)壓路機，小型振動(dòng)平板夯等振動(dòng)壓實(shí)機械。圓振動(dòng)激振器為單偏心輪結構。偏心輪回轉時(shí)，離心力（F）方向始終為遠離回轉中心的方向，呈360°回轉，在機器重力的共同作用下，質(zhì)心軌跡類(lèi)似扁圓形，稱(chēng)之為圓振動(dòng)，圓振動(dòng)其實(shí)就是人們熟知的偏心物體的圓周運動(dòng)，激振力就是離心力，偏心輪質(zhì)心的相位角相差180°時(shí)，離心力的方向與初始位置時(shí)相反，質(zhì)心位于回轉中心對側，所以也可以稱(chēng)其為廣義的往復運動(dòng)。激振器驅動(dòng)與其連接成一體的壓實(shí)部件（如振動(dòng)夯的夯板，壓路機的壓實(shí)輪）振動(dòng)，通過(guò)壓實(shí)部件傳遞力和運動(dòng)，壓實(shí)作業(yè)時(shí)，圓振動(dòng)激振器的力可以分解為垂直方向和水平方向的振動(dòng)力，顯而易見(jiàn)，激振器的水平力使壓實(shí)部件及被激顆粒擺動(dòng)，這種偏離垂直方向的運動(dòng)，干擾弱化了其垂直方向的作用，同時(shí)又對鄰近的構筑物及人畜造成危害，由于在一個(gè)振動(dòng)周期中，壓實(shí)部件僅在很短時(shí)間內處于垂直或基本垂直的運動(dòng)狀態(tài)，其余時(shí)間段內水平運動(dòng)或水平運動(dòng)的趨勢明顯，因此對土體的顆粒的有效作用明顯偏低。
   由于圓振動(dòng)激振器工作時(shí)的擺動(dòng)，導致機器運行不平穩，一般振幅很小。
1.2垂直振動(dòng)
垂直振動(dòng)激振器采用成對偏心輪結構，左右偏心輪反向同步回轉，偏心輪回轉時(shí)，左右偏心輪水平方向的離心力（F1.F2）相互抵消，左右偏心輪垂直方向的離心力的合力通過(guò)壓實(shí)部件激勵土體顆粒。力的方向和激振器的運動(dòng)方向始終垂直于鋪層，業(yè)內稱(chēng)之為垂直振動(dòng)，垂直振動(dòng)的振形就是簡(jiǎn)單的直線(xiàn)往復運動(dòng)，人們熟知的直接意義的振動(dòng)。該激振器可旋轉任意角度使用，對鋪層產(chǎn)生不同影響，業(yè)界內近年來(lái)推崇的所謂垂直振動(dòng)壓路機，振蕩（水平振動(dòng)）壓路機，智能振動(dòng)壓路機等，差異在于該型激振器擺放角度不同。

由于垂直振動(dòng)激振器沒(méi)有圓振動(dòng)激振器的水平擾動(dòng)作用，所以在激振量（頻率，振幅激振力）相同時(shí)，垂直振動(dòng)壓實(shí)機械的壓實(shí)厚度和生產(chǎn)率顯著(zhù)優(yōu)于圓振動(dòng)壓實(shí)機械，對鄰近的構筑物的不利影響小于圓振動(dòng)的壓實(shí)機械，節能效果也很明顯，某型20T級垂直振動(dòng)壓路機在粘性膨脹土壤上，往返兩次，壓實(shí)度即可超過(guò)97%，該機可達到的壓實(shí)度比圓振動(dòng)壓路機高5%-10%，壓實(shí)效率高1倍以上，壓實(shí)厚度增1倍以上，綜合節能70%以上。
2、振動(dòng)壓實(shí)機械振動(dòng)量對路基土體的作用
振動(dòng)壓路機主要依靠機器重力壓實(shí)土體，安裝在挖掘機上的液壓振動(dòng)夯實(shí)機主要依靠挖掘機下壓力和機器重力壓實(shí)土體，振動(dòng)是往復運動(dòng)，作用是激勵土體顆粒運動(dòng)，以降低壓實(shí)阻力，激振力無(wú)壓實(shí)作用。  
激振器的振動(dòng)量對激勵效果有直接影響，振幅是振動(dòng)的強度，振幅越大，影響深度越大，振動(dòng)頻率距離土體固有的頻率越接近激勵效果越好（對鄰近設施及鄰近土體的破壞力也大），一般土體松散時(shí)頻率低，土體硬時(shí)頻率高。激振力能與振幅匹配即可，垂直振動(dòng)的激振力過(guò)大時(shí)是浪費，圓振動(dòng)的激振力過(guò)大時(shí)不僅浪費，還會(huì )破壞已壓實(shí)土體，可以假設，某壓路機的振幅趨于零時(shí)，激振力再大也不會(huì )有任何作用。
對于某一具體壓實(shí)機械而言，振幅是固定的（雙振幅或單振幅），是機器結構所決定的，振動(dòng)頻率和激振力是可變的，頻率的提高與供油量的增加成正比，激振力與頻率的平方成正比，可見(jiàn)，提高激振力很容易。
用于路基壓實(shí)的單鋼輪重型振動(dòng)壓路機的振幅一般小于2mm，振動(dòng)頻率20--24 Hz。這種高頻小振幅的振動(dòng)作用在土體中的衰減很快，越往深層壓實(shí)阻力越大、因此決定了某壓實(shí)層內的土體顆粒必然是上密下疏（靜壓也是如此）。由若干層上密下疏土體簡(jiǎn)單合成的路基，層間結合力低，整體均勻性差，對動(dòng)載荷十分敏感，不經(jīng)有效補強或充分自然沉降后即鋪路面時(shí)，分層碾壓路基根本不可能具有穩定性，振幅甚微頻率較高的小微型平板夯對土體無(wú)沖擊作用，不屬于實(shí)際意義夯類(lèi)產(chǎn)品。按現行施工標準要求，用振動(dòng)平板夯，小型振動(dòng)壓路機等機具壓實(shí)橋臺背等重點(diǎn)部位屬于自欺欺人。
為了進(jìn)一步了解振動(dòng)對土體的作用，列舉眾所周知的應用實(shí)例：建跨海大橋時(shí)，移動(dòng)樁錘（激振器結構原理完全同垂直振動(dòng)壓實(shí)機械）可將數百?lài)嵉奶淄渤寥牒５?，也可以將其拔出，沉樁時(shí)主要依靠重力，拔樁時(shí)主要依靠起重機，振動(dòng)僅起松土作用，降低打拔樁阻力。振動(dòng)打拔樁的理論基礎是土體液化理論。倘若振動(dòng)對土體具有密實(shí)作用時(shí)，前人不可能發(fā)明振動(dòng)樁錘這種打拔樁機械，地震也不可能將房屋堤壩震垮。
3、振動(dòng)壓實(shí)路基的后續補強
  振動(dòng)壓實(shí)本質(zhì)上仍屬于重力壓實(shí)，碾壓（滾壓）工藝的主要弱點(diǎn)是單位面積的壓實(shí)功小，克服阻力的能力低，達不到足以使路基土體穩定的水平，分層碾壓路基穩定性差是該項筑路技術(shù)的固有缺陷，僅在碾壓力量上做文章是難以克服的。
近期，市場(chǎng)上又熱捧某型80t振動(dòng)壓路機，據稱(chēng)可替代沖擊壓路機對高速公路碾壓達標路基補強。該型振動(dòng)壓路機實(shí)際質(zhì)量32t，壓實(shí)輪重力200kn,激振力600kn，圓振動(dòng)，有人竟然將垂直向下的重力與呈360°回轉的離心力按標量直接相加后宣稱(chēng)80t。這種荒謬加法在業(yè)界相當流行，并且同時(shí)出自專(zhuān)家權威之口。京石高速望都段加寬部的臺階處用所謂80t壓路機補強后，VIP362高速液壓夯實(shí)機3檔9擊后的沉降量95mm，15擊后的沉降量158mm。
自古以來(lái)，碾壓技術(shù)僅用于淺表處理。分層碾壓路基只有經(jīng)過(guò)自然力的充分實(shí)效或高強度的動(dòng)力（動(dòng)態(tài)力）補壓增強方可趨于穩定，減少工后沉降。
依靠自然力，路基充分沉降穩定后鋪設路面在中國是行不通的。堆土預壓及類(lèi)似技術(shù)具有一定效果，但時(shí)間長(cháng)，成本高，棄土難以處理，也可歸類(lèi)于時(shí)間換質(zhì)量。
對于分層碾壓成型路基可進(jìn)行高強度的動(dòng)力補強，這種補強不是重組置換，也不是簡(jiǎn)單壓縮，應是在不破壞既有路基整體結構的前提下，進(jìn)一步壓縮土體的同時(shí)，消除或弱化層內均勻性差，層間結合力低等固有缺陷以及人為缺陷。通過(guò)對路基整體化的處理，提高路基的承載能力和穩定性。
強夯是目前壓實(shí)強度*大的動(dòng)力壓實(shí)機械，但是強夯用于分層碾壓路基補強時(shí)將產(chǎn)生剪切，破壞了既有路基的結構，不宜用于成型路基補強。
沖擊壓路機是一種以夯為主，夯碾集合的高強度動(dòng)力壓實(shí)機械。沖擊壓路機的補強效果已得到業(yè)內普遍認可，沖擊壓路機的主要弱點(diǎn)是：作業(yè)盲區大，具有較大水平力，易破壞鄰近構筑物。
中航VIP高速液壓夯實(shí)機恰好是中航SD沖擊壓路機的外延和補充。
高速液壓夯實(shí)機不是傳統意義的夯---舉高砸地的重塊，高速液壓夯實(shí)機是一種壓實(shí)原理全新的機電液一體化的新型高強度重力壓實(shí)機械。錘體落下后通過(guò)緩沖傳力裝置夯擊壓在地面的夯板，機器重力（凈力）與沖擊力（動(dòng)態(tài)力，變力）的合力（動(dòng)態(tài)力）通過(guò)夯板壓縮土體。稱(chēng)之為動(dòng)力壓實(shí)。相對于直接夯實(shí)，具有沖擊力峰值小，作用時(shí)間長(cháng)，作用柔和，不易剪切較硬實(shí)土體等特點(diǎn)。
西方發(fā)達國家及中國高鐵廣泛使用的evd動(dòng)態(tài)變型模量測試儀是一種模擬車(chē)輛通過(guò)時(shí)的動(dòng)載荷路基填筑質(zhì)量測試儀器。高速液壓夯實(shí)機的結構形式與工作原理同evd動(dòng)態(tài)變型模量測試儀。也可以理解為高速液壓夯實(shí)機是evd動(dòng)態(tài)變型模量測試儀基本部分的?；糯?。但是，高速液壓夯實(shí)機對土體的壓強是evd動(dòng)態(tài)模量測試儀的數十倍。
據大量公開(kāi)數據，VIP36高速液壓夯實(shí)機（夯擊勢能36kj）用于高速公（鐵）路碾壓達標路基補強時(shí)（按3檔9錘計），有效壓實(shí)深度2m，影響深度4m，對壓實(shí)度96%的橋背過(guò)渡區補強時(shí)，正常碾壓區沉降量100mm以上，橋臺鄰近部位沉降量200--300mm。VIP36高速液壓夯實(shí)機在京港澳高速公路（G4）加寬做工程新舊路結合部補強作業(yè)，夯點(diǎn)瞬時(shí)的沉降量已達180mm，業(yè)主組織的現場(chǎng)試驗中3檔9錘補強后新舊路基結合部沉降245mm。
使用VIP36高速液壓夯實(shí)機對橋涵背，高填方，加寬結合部補強時(shí)，各地一般采用3檔9錘（部分5錘--6錘），平均沉降量100mm，近期部分路段采用3檔18--20錘的補強方案，路基平均沉降量一般180--200mm以上，如十天高速甘肅段，昌九高速加寬部等，據各地試驗，高填方路基3檔18--21錘補強時(shí)，后3錘累積沉降量多在20mm以上，有的30錘時(shí)，后3錘累積沉降量仍無(wú)明顯減少趨勢。遠低于高速鐵路路基后3錘累積沉降量不大于10mm的要求。 目前，VIP高速液壓夯實(shí)機已在全國各省、自治區、直轄市推廣應用，主流機型VIP36和VIP42，主要用于橋涵背，高填方，填挖結合部，新舊路結合部，沖擊壓路機折轉處，雞爪溝等地形，鐵路路基補強或直接夯實(shí)，質(zhì)量監督部門(mén)用于快速檢測完工路基的實(shí)際填筑質(zhì)量。
中航SD沖擊壓路機與中航VIP高速液壓夯實(shí)機配合使用，處理高填方路基補強壓實(shí)已成為當今道路施工的標配機械，填補了國內道路建設行業(yè)的一項空白。
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