小型土坝施工中的压实机具选择及效果

2023-11-07 理论教育版权反馈

【摘要】：在碾压式的小型土坝施工中，常用的碾压机具有平碾、肋条碾，也有用重型履带式拖拉机作为碾压机具使用的。但压实非黏性土时，无黏性颗粒产生向上及侧向移动，降低压实效果，故羊脚碾仅适用于压实黏性土料。震动碾结构简单，制作方便，成本低廉，生产率高，是压实非黏性土石料的高效压实机械。

在碾压式的小型土坝施工中，常用的碾压机具有平碾、肋条碾，也有用重型履带式拖拉机作为碾压机具使用的。碾压机具主要是靠沿土面滚动时碾滚本身的重量在短时间内对土体产生静荷重作用，使土粒互相移动而达到密实。

1.羊脚碾

羊脚碾的碾压滚筒设有交错排列的羊脚。其优点是单位压力大，影响深度大，不仅羊脚底部土料受压，而且羊脚侧部土料也受到挤压，从而得到较大的干密度；且滚动时，表层土料被翻松，有利于上下层结合。但压实非黏性土时，无黏性颗粒产生向上及侧向移动，降低压实效果，故羊脚碾仅适用于压实黏性土料。

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图4-9　碾压方式

（a）进退错距法；（b）圈转套压法

羊脚碾压实有以下两种方式：

（1）进退错距法。此法系沿直线错距往复行驶进行压实，如图4-9（a）所示。其优点是容易控制碾压遍数，碾压、铺土、质量检查工作易协调，漏压重压少，容易保证压实质量；但后退时操作不便，方向较难掌握。此法适用于狭窄工作面。

（2）圈转套压法。羊脚碾沿填方一侧开始，经过转弯沿中心线的另一侧返回，逐圈错距以螺旋形开行路线逐渐移动进行压实，如图4-9（b）所示。此法适用于碾压宽阔的工作面，并可同时用若干台羊脚碾进行压实，中途不必停车，生产率高；但转弯处套压重压过多，易引起土层扭曲、剪切破坏，同时转弯四角容易漏压。

2.气胎碾

气胎碾为一种拖行的压实机械。在压实土料的过程中，随土料的变形充气，轮胎随着发生变形。在开始时，土料很松，轮胎的变形小，土层的压缩变形大。以后随着土层的逐渐压实，轮胎的变形也逐渐增加，使得它们的接触面增大，压力分布均匀。用气胎碾压实时土料承受压力的时间较长，有利于土层的压实。另外，气胎碾的最大特点，是它能改变轮胎的内压力，因此能控制作用于土料的最大应力在土料的极限强度之内。增加轮胎上的荷重，相应增加了压实面积，由于轮胎的变形调节，其平均应力值的变化仍然不大。因此，气胎碾的荷重可以增加到很大的数值。而对于刚性碾（如平碾和羊脚碾），荷重增加不能过大，否则，超过土料的极限强度后，会破坏土料的结构，降低压实效果，甚至达不到压实目的。目前，在国内使用的碾重为18～50t，国外已采用100t或更大的碾。(www.chuimin.cn)

为了保护轮胎，在停车时，用千斤顶将金属箱顶起，并把轮胎的气放去一些。

3.震动碾

它是一种震动和碾压作用相结合的压实机械。它由柴油机带动与机身相连的轴旋转，使装在轴上的偏心块也旋转，迫使碾滚产生高频震动功。震动能以压力波的形式传递到土体内。非黏性土料在震动作用下，内摩擦力迅速降低，同时由于颗粒不均匀，震动过程中大颗粒质量大、惯性力大，细颗粒质量小、惯性力小。粗细颗粒由于惯性力的差异而产生相对移动，细颗粒填入粗颗粒间的空隙，使土体密实。显然，对于黏性土，由于粘结力是主要的，且土粒相对比较均匀，在震动作用下，不能取得像非黏性土那样的压实效果。

由于震动作用，震动碾的压实影响深度比一般碾压机械大1～3 倍，可达1m 以上。它的碾压面积比震动夯、震动器压实面积大，生产率高。震动碾压实效果好，使非黏性土料的相对密实度大为提高，坝体的沉陷量大幅度降低，稳定性明显增强，使土工建筑物的抗震性能大为改善。故DL5073—2000《水工建筑物抗震设计规范》明确规定，对有防震要求的土工建筑物必须用震动碾压实。震动碾结构简单，制作方便，成本低廉，生产率高，是压实非黏性土石料的高效压实机械。

4.压实机械的选择

选择压实机械主要考虑如下原则：

（1）适应筑坝材料的特性。黏性土应优先选用气胎碾、羊脚碾；砾质土宜用气胎碾、夯板；堆石与含有特大粒径的砂卵石宜用震动碾。

（2）应与土料含水量、原状土的结构状态和设计压实标准相适应。对含水量高于最优含水量1%～2%的土料，宜用气胎碾压实；当重黏土的含水量低于最优含水量、原状土天然密度高并接近设计标准时，宜用重型羊脚碾、夯板；当含水量很高且要求压实标准较低时，黏性土也可选用轻型的肋型碾、平碾。

（3）应与施工强度大小、工作面宽窄和施工季节相适应。气胎碾、震动碾适用于生产要求强度高和抢时间的雨季作业；夯击机械宜用于坝体与岸坡或刚性建筑物的接触带、边角和沟槽等狭窄地带。冬季作业选择大功率、高效能的机械。

小型土坝施工中的压实机具选择及效果

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