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摘要：文章从振荡压实的机理分析、振荡轮与沥青混合料路面作用动力学分析以及振荡压实过程中的质量控制三个方面，对振荡压实技术在公路沥青路面施工中的应用进行探析。
关键词：振荡压实技术；沥青路面施工；应用
中图分类号：U416.2文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）21－0097－02
近年推出的振荡压路机，以新的压实原理和机械结构弥补了振荡压路机的缺陷。振荡压实使材料受理合理且连续，克服了振动压路机压实时跳振不连续的缺陷，从而获得良好的压实效果，提高了路面使用性能和寿命。本文从振荡压实的机理分析、振荡轮与沥青混合料路面作用动力学分析以及振荡压实过程中的质量控制三个方面，对振荡压实技术在公路沥青路面施工中的应用进行探析。
1振荡压实的机理分析
振荡压路机是振荡压实技术的施工设备，其总体结构与自行式振动压路机基本相似，但是其作用原理与振动压实具有本质的区别。振荡压路机的振荡轮结构可分为卧轴式和垂直轴式两种。在振荡压路机的振荡轮内对称安装着同步旋转的激振偏心块（轴），两偏心块（轴）的旋转相位差为180 °，偏心质量和偏心距相等，保证激振力和合力沿振荡轮圆周的径向始终为零，产生的激振力偶使振荡轮承受交变转矩，对地面产生持续作用，形成前后方向的振荡波，使被压实材料产生交变剪应变。同时，在振荡轮静荷载作用下，被压实材料产生垂直位移。在水平作用力和振荡轮垂直静载的共同作用下，被压实材料的颗粒发生共振、错动，位置重新分布，消除了材料颗粒之间的空隙，实现了对被压实材料在水平和垂直两个方向的压实。
振动轮、振荡轮与被压材料相互作用及颗粒应力状态，见图1。
图中参数的含义分别是：M是施加在振荡轮上的交变力矩，N•m；G是轮轴载（假设各轮轴载相同），N；R是地面对压轮的反作用力（R’为作用力），N；F是水平推力，N；Fa是某一瞬间作用在振动轮上的激振力，N。
振动轮下单元体只受主应力δx、δy作用。对于振荡轮，当交变力矩M沿顺时针方向作用时，因振荡轮对面的作用，R’对轮前方单元体的挤压作用没有Fa作用大，显然δ’x、δ’y分别比δx、δy要小，但由于M的作用，使振荡轮下方单元体还增加了应力分量γx（γx＝γy），使单元体或其他被压材料剪切破坏，达到压实的目的。振荡轮在轴线及交变力矩的作用下，一方面加速了压轮下方单元体的剪切破坏，另一方面也使其下方的单元体受到不同程度的挤压而密实。
2振荡轮与沥青混合料路面作用动力学分析
在激振力矩M的作用下将迫使振荡轮作绕其轴心O的摆振运动，M的一部分将消耗在克服振荡轮摆振的惯性力矩上，另一部分则使振荡轮与其支承面之间产生一定的摩擦力F0。摩擦力一方面将引起地面的被压实材料产生一定的剪切变形，而另一方面则作用在振荡轮上引起轮心产生一定的水平位移。
在激振力矩很小的情况下，振荡轮在激振力和摩擦力的共同作用下将沿着支承面作无滑转的滚动，此时振荡轮与滑板（代表参与振动的被压实材料）通过弹性元件与固定不动的机架和大地联结成一个振动系统。随着激振力的增大，摩擦力也随之增加，当摩擦力增大至极限值（静摩擦力）时，振荡轮将开始在支承面上打滑，从而破坏了振荡轮与地面之间的固定联系而发生滑动。此时振荡轮将在外力作用下完成某种独立的运动。
从以上分析可以看出：振荡轮与支承面之间的摩擦力是否大于静摩擦力，将成为划分上述动力学模型不同工作方式和不同阶段的临界条件。通常在碾压刚开始时，被压实材料的剪切刚度较小，在振荡轮与地面之间几乎没有滑转，上述动力学模型将作为一个统一的振动系统在工作。随着碾压遍数的增加，当剪切刚度增大至一定数值时，振荡轮与地面间产生明显滑转，此时振荡系统的动力学过程将由连耦和脱耦二阶系统组成。当材料被完全压实时，地面的剪切刚度增大，接近于刚性基础，此时系统将成为一个单自由度的振动系统。
3振荡压路机和振动压路机压实特点比较
3.1振动压路机
（1）振动轮在被压材料表层上垂直往复跳动，会导致表层材料随压轮一起振动，由于振动轮与被压表层非紧密接触，激振力的周期性冲击作用与内层压实效果相反，在过度压实的情况下，其表层会出现松弛状态，降低表层的密实度，但是激振力的影响深度大，对下层构造物有较大的影响，不适宜于压实桥面铺装层。
（2）振动压路机在一定的作业条件下，由于竖向较大激振力的作用（被压材料接近被压实时）表层粗粒材料将会出现被击碎的现象。
（3）机架与驾驶室的振动较大，需要采取较好的隔振措施以改善司机的操作环境。
3.2振荡压路机
（1）压实过程中轮体不产生垂直冲击，避免表面产生波纹，故被压实材料表面稳定、平整，但振荡压实由于竖向激振力小，压实深度相对较小。
（2）由于振荡轮始终接触地面，作水平振荡，产生交变剪切力，对沥青混合料具有揉搓压实作用，能更快地达到要求的压实度，并保护脆性集料；碾压过程符合车轮对地面作用的要求，从而增强路面的抗剪切能力，延长道路使用寿命。
（3）振荡碾压比较平稳，压路机无横向振动，自振较小，因此改善司机及对周围工作环境的影响，对怕受振动的地方，具有安全压实功效，但是压实深度不及振动压实深。
4振荡压实过程质量控制
压实必须特别注意碾压组合方式、遍数与压实度和残留空隙指标的关系，以能够全面实现较小的残留孔隙率和较大的压实度指标为原则，确定最佳的碾压组合。压路机的数量应根据生产率和碾压组合方式决定。
碾压通常分为三个阶段，也就是初压、复压和终压，三个阶段压路机的碾压速度应符合规定，不同碾压阶段起着不同的作用，有不同的施工工艺。
4.1初压阶段
初压起平整稳足的作用，应在混合料摊铺后较高温度下进行，并不得产生推移、开裂，压实温度应根据沥青稠度、沥青混合料类型、压路机类型、气温、铺筑厚度经过试铺试压确定。
压路机应从外侧向中心碾压，相邻的碾压带应重叠1/3～1/2轮宽，最后碾压路中心部分，压完全幅为一遍，当边缘有挡板、路缘石路肩等支挡时，应紧靠支挡碾压，当边缘没有支挡时，可以将边缘先空出宽30～40 cm，待压完第一遍后，将压路机大部分重量位于压实过的混合料面上再压边缘，以减少向外推移。
初压时，应采用轻型钢筒式压路机或关闭振荡（振动）装置的荡压路机碾压1～2遍，其线压力不宜小于350 N/cm。同时，压路机驱动轮应面向摊铺机，且碾压路线和方向不能突然改变，以免导致合料产生推移，压路机起动、停止必须减速缓慢进行。
4.2复压阶段
复压起压实作用，这是关键的压实工序，宜采用振荡（振动）压路机，具体的碾压方式由实验路确定，碾压的遍数应经试压确定，不宜少于3～5遍，以达到要求的压实度和空隙率，并无明显轮迹。
桥面沥青混合料铺装压实时，宜采用振荡压路机，振动频率宜在35～50 HZ，振幅宜为0.3～0.8 mm，并根据混合料种类 温度和层厚选用，层厚较厚时选用较大的频率和振幅，相邻碾压带重叠宽度为10～20 cm，振荡压路机倒车时应先停止振荡，并在向另一方向运动后再开始振荡，以避免混合料形成鼓包。
4.3终压阶段
终压起整理作用，可消灭轮迹等，终压可选用双轮钢筒式压路机或关闭振荡（振动）的振荡压路机（振动压路机）碾压，宜于1～2遍，以消灭轮迹，提高平整度。
5结束语
总之，振荡压实技术用于沥青路面压实，可满足密实度和平整度的要求，并有效控制了其空隙率，提高了路面的平整度及使用耐久性。
参考文献
1 李彦伟.高速公路沥青路面摊铺碾压工艺控制技术［J］.筑路机械与施工机械化，2004（7）
2 姚怀新.高等级公路摊铺工艺与摊铺机技术发展方向讨论［J］.建设机械技术与管理，2005（8）
Oscillation Compaction Technology in Asphalt Pavement Construction Applications
Zhang Meixin
Abstract: The mechanism of compaction from the oscillation analysis, vibration road roller and asphalt compaction kinetics analysis and oscillations in the process of quality control three aspects of the oscillation compaction technology in asphalt pavement construction in the application of Analysis.
Key words: oscillation compaction technology; asphalt pavement construction; application
关键词：振荡压实技术；沥青路面施工；应用
中图分类号：U416.2文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）21－0097－02
近年推出的振荡压路机，以新的压实原理和机械结构弥补了振荡压路机的缺陷。振荡压实使材料受理合理且连续，克服了振动压路机压实时跳振不连续的缺陷，从而获得良好的压实效果，提高了路面使用性能和寿命。本文从振荡压实的机理分析、振荡轮与沥青混合料路面作用动力学分析以及振荡压实过程中的质量控制三个方面，对振荡压实技术在公路沥青路面施工中的应用进行探析。
1振荡压实的机理分析
振荡压路机是振荡压实技术的施工设备，其总体结构与自行式振动压路机基本相似，但是其作用原理与振动压实具有本质的区别。振荡压路机的振荡轮结构可分为卧轴式和垂直轴式两种。在振荡压路机的振荡轮内对称安装着同步旋转的激振偏心块（轴），两偏心块（轴）的旋转相位差为180 °，偏心质量和偏心距相等，保证激振力和合力沿振荡轮圆周的径向始终为零，产生的激振力偶使振荡轮承受交变转矩，对地面产生持续作用，形成前后方向的振荡波，使被压实材料产生交变剪应变。同时，在振荡轮静荷载作用下，被压实材料产生垂直位移。在水平作用力和振荡轮垂直静载的共同作用下，被压实材料的颗粒发生共振、错动，位置重新分布，消除了材料颗粒之间的空隙，实现了对被压实材料在水平和垂直两个方向的压实。
振动轮、振荡轮与被压材料相互作用及颗粒应力状态，见图1。
图中参数的含义分别是：M是施加在振荡轮上的交变力矩，N•m；G是轮轴载（假设各轮轴载相同），N；R是地面对压轮的反作用力（R’为作用力），N；F是水平推力，N；Fa是某一瞬间作用在振动轮上的激振力，N。
振动轮下单元体只受主应力δx、δy作用。对于振荡轮，当交变力矩M沿顺时针方向作用时，因振荡轮对面的作用，R’对轮前方单元体的挤压作用没有Fa作用大，显然δ’x、δ’y分别比δx、δy要小，但由于M的作用，使振荡轮下方单元体还增加了应力分量γx（γx＝γy），使单元体或其他被压材料剪切破坏，达到压实的目的。振荡轮在轴线及交变力矩的作用下，一方面加速了压轮下方单元体的剪切破坏，另一方面也使其下方的单元体受到不同程度的挤压而密实。
2振荡轮与沥青混合料路面作用动力学分析
在激振力矩M的作用下将迫使振荡轮作绕其轴心O的摆振运动，M的一部分将消耗在克服振荡轮摆振的惯性力矩上，另一部分则使振荡轮与其支承面之间产生一定的摩擦力F0。摩擦力一方面将引起地面的被压实材料产生一定的剪切变形，而另一方面则作用在振荡轮上引起轮心产生一定的水平位移。
在激振力矩很小的情况下，振荡轮在激振力和摩擦力的共同作用下将沿着支承面作无滑转的滚动，此时振荡轮与滑板（代表参与振动的被压实材料）通过弹性元件与固定不动的机架和大地联结成一个振动系统。随着激振力的增大，摩擦力也随之增加，当摩擦力增大至极限值（静摩擦力）时，振荡轮将开始在支承面上打滑，从而破坏了振荡轮与地面之间的固定联系而发生滑动。此时振荡轮将在外力作用下完成某种独立的运动。
从以上分析可以看出：振荡轮与支承面之间的摩擦力是否大于静摩擦力，将成为划分上述动力学模型不同工作方式和不同阶段的临界条件。通常在碾压刚开始时，被压实材料的剪切刚度较小，在振荡轮与地面之间几乎没有滑转，上述动力学模型将作为一个统一的振动系统在工作。随着碾压遍数的增加，当剪切刚度增大至一定数值时，振荡轮与地面间产生明显滑转，此时振荡系统的动力学过程将由连耦和脱耦二阶系统组成。当材料被完全压实时，地面的剪切刚度增大，接近于刚性基础，此时系统将成为一个单自由度的振动系统。
3振荡压路机和振动压路机压实特点比较
3.1振动压路机
（1）振动轮在被压材料表层上垂直往复跳动，会导致表层材料随压轮一起振动，由于振动轮与被压表层非紧密接触，激振力的周期性冲击作用与内层压实效果相反，在过度压实的情况下，其表层会出现松弛状态，降低表层的密实度，但是激振力的影响深度大，对下层构造物有较大的影响，不适宜于压实桥面铺装层。
（2）振动压路机在一定的作业条件下，由于竖向较大激振力的作用（被压材料接近被压实时）表层粗粒材料将会出现被击碎的现象。
（3）机架与驾驶室的振动较大，需要采取较好的隔振措施以改善司机的操作环境。
3.2振荡压路机
（1）压实过程中轮体不产生垂直冲击，避免表面产生波纹，故被压实材料表面稳定、平整，但振荡压实由于竖向激振力小，压实深度相对较小。
（2）由于振荡轮始终接触地面，作水平振荡，产生交变剪切力，对沥青混合料具有揉搓压实作用，能更快地达到要求的压实度，并保护脆性集料；碾压过程符合车轮对地面作用的要求，从而增强路面的抗剪切能力，延长道路使用寿命。
（3）振荡碾压比较平稳，压路机无横向振动，自振较小，因此改善司机及对周围工作环境的影响，对怕受振动的地方，具有安全压实功效，但是压实深度不及振动压实深。
4振荡压实过程质量控制
压实必须特别注意碾压组合方式、遍数与压实度和残留空隙指标的关系，以能够全面实现较小的残留孔隙率和较大的压实度指标为原则，确定最佳的碾压组合。压路机的数量应根据生产率和碾压组合方式决定。
碾压通常分为三个阶段，也就是初压、复压和终压，三个阶段压路机的碾压速度应符合规定，不同碾压阶段起着不同的作用，有不同的施工工艺。
4.1初压阶段
初压起平整稳足的作用，应在混合料摊铺后较高温度下进行，并不得产生推移、开裂，压实温度应根据沥青稠度、沥青混合料类型、压路机类型、气温、铺筑厚度经过试铺试压确定。
压路机应从外侧向中心碾压，相邻的碾压带应重叠1/3～1/2轮宽，最后碾压路中心部分，压完全幅为一遍，当边缘有挡板、路缘石路肩等支挡时，应紧靠支挡碾压，当边缘没有支挡时，可以将边缘先空出宽30～40 cm，待压完第一遍后，将压路机大部分重量位于压实过的混合料面上再压边缘，以减少向外推移。
初压时，应采用轻型钢筒式压路机或关闭振荡（振动）装置的荡压路机碾压1～2遍，其线压力不宜小于350 N/cm。同时，压路机驱动轮应面向摊铺机，且碾压路线和方向不能突然改变，以免导致合料产生推移，压路机起动、停止必须减速缓慢进行。
4.2复压阶段
复压起压实作用，这是关键的压实工序，宜采用振荡（振动）压路机，具体的碾压方式由实验路确定，碾压的遍数应经试压确定，不宜少于3～5遍，以达到要求的压实度和空隙率，并无明显轮迹。
桥面沥青混合料铺装压实时，宜采用振荡压路机，振动频率宜在35～50 HZ，振幅宜为0.3～0.8 mm，并根据混合料种类 温度和层厚选用，层厚较厚时选用较大的频率和振幅，相邻碾压带重叠宽度为10～20 cm，振荡压路机倒车时应先停止振荡，并在向另一方向运动后再开始振荡，以避免混合料形成鼓包。
4.3终压阶段
终压起整理作用，可消灭轮迹等，终压可选用双轮钢筒式压路机或关闭振荡（振动）的振荡压路机（振动压路机）碾压，宜于1～2遍，以消灭轮迹，提高平整度。
5结束语
总之，振荡压实技术用于沥青路面压实，可满足密实度和平整度的要求，并有效控制了其空隙率，提高了路面的平整度及使用耐久性。
参考文献
1 李彦伟.高速公路沥青路面摊铺碾压工艺控制技术［J］.筑路机械与施工机械化，2004（7）
2 姚怀新.高等级公路摊铺工艺与摊铺机技术发展方向讨论［J］.建设机械技术与管理，2005（8）
Oscillation Compaction Technology in Asphalt Pavement Construction Applications
Zhang Meixin
Abstract: The mechanism of compaction from the oscillation analysis, vibration road roller and asphalt compaction kinetics analysis and oscillations in the process of quality control three aspects of the oscillation compaction technology in asphalt pavement construction in the application of Analysis.
Key words: oscillation compaction technology; asphalt pavement construction; application