目前路基压实机械种类繁多,根据作用机理的不同,通常分为夯压、碾压、振动三类。
夯压机械除木夯、石娥人工使用外,其他夯压机械均为机动设备,机动设备包括夯板、液压夯实机、夯锤、风动夯、蛙式夯机、高速液压夯实机等。高速液压通常用于施工现场受限的狭窄区域,如涵管上和涵管旁的填土、桥头填土、狭窄地基的压实、地基换填土的压实等。其中,夯锤法和夯板法也适用于一般稍湿的砂土、粘土、表土、杂填土、泥炭、沼泽土和湿陷性黄土,种方法可以使上述土壤强度增加两到五倍。但要特别注意的是,当离结构太近时,使用强夯锤、夯板等重型夯实工具会对结构造成重大安全隐患,因此应采用人工夯、蛙式夯等轻型夯实工具。
碾压机一般可分为光面碾压、气胎碾压和羊足碾压。碾压机通常用于粘土的碾压,其对砂土的压实效果通常较差。光面压路机虽然能得到相对平整的表面,但压实深度不足;轮胎压路机通常吨位大,与压土层接触面积广,可同时得到平整的表面和较大的压实深度;羊足碾压的优点是单位面积压力高,压实效果和压实深度比同等条件下的光面压路机强。但由于羊足碾压的压实是自下而上的,用羊足碾压后,其表面6~10cm的土层仍然松动,需要与光面压路机结合压实。
振动压路机通常用于振动压路机。振动压路机具有三高,即功能强大、压实深度大、有效密实度大,也可用于轻、中、重型压路机。随着实际工程中压实度要求的不断提高,振动压路机的应用范围越来越广。此外,振动压路机可广泛应用于各种土壤,其中压实效果最好为砂土,压实效果差为粘土。
在相同的碾压次数下,吨位大的压实机比吨位小的压实机具有明显的压实效果。同时,如果施工现场用30t压实机稳定粗粒土碾压变形,再用50t压实机碾压,变形仍然非常明显。因此,根据工程运行中超载交通的实际情况,最好采用大吨位压实机。此外,通过收集施工现场的相关信息,可以看出碾压速度越低,压实效果越好。相反,碾压速度越快,压实效果越差。但考虑到碾压机的性能、经济性、安全性等因素,最好将实际填筑速度控制在2~4km/h。
高速公路旧路边坡的土体强度普遍较低。按规范开挖台阶后,新旧路基结合部一次压实的最大土体厚度为路床或上台阶顶面至路基底面的高度,至少为几米,应适应压实设备和压实技术。
传统压路机(含振动压路机)影响深度小,属于表面(浅层)压实设备。20t左右的压路机适用于分层碾压。用32~36t超重振动压路机加固新路基效果明显,加固新旧路基结合部效果不大。32~36t振动压路机加固500kn以上后,压实度可达96%以上,HC36高速液压夯实机再次加固时沉降量仍在200mm以上。
冲击压路机是一种压实设备,主要结合的压实设备。压实强度和影响深度取决于行驶速度。高速行驶时有效深度约1m,加固效果显著,优于32~36t振动压路机。但高速公路拓宽时段较多,进度参差不齐,桥涵较多,几百米长的连续路基较少,双侧加宽时转弯宽度不够。路堤完成后,路基连续,新旧路基结合部的土厚已达数米,超过了冲击压路机的有效压实深度,容易扰动现有路基。冲击压路机不适合加固路床和湿软路堤。
强夯的夯实强度较高,路基施工多采用10~20t中型强夯机。中型强夯机对路基底等软土效果良好,对分层碾压良好的密实土和碾压后的新旧路基结合部效果不理想。主要原因之一是接地面积大,接地(表面密实土)瞬间产生气垫效应,接地后排气排水不良。当重锤的一部分落在强度较高的新路基上时,弱化或阻挡了对弱路基(台阶)的影响。强夯机的冲击波对现有路基大,对邻近结构的冲击也是劣势之一。HC36高速液压夯在单位面积打击能量、生产率、适用部位等方面优于强夯机。HC36高速液压夯实机在京哈高速辽宁沈铁段与16t强夯机进行了对比试验。HC36高速液压夯实机在16t强夯机的若干夯点上进行了二次强化,沉降量达到200mm或200mm以上。
机动设备包括夯板、液压夯实机、夯锤、风动夯、蛙式夯机、高速液压夯实机等。高速液压通常用于施工现场受限的狭窄区域,如涵管上和涵管旁的填土、桥头填土、狭窄地基的压实、地基换填土的压实等。