蓝派冲击压实技术及其在水利工程方面的应用
丁建 郑仲琛
一、蓝派冲击式压实机工作原理：
蓝派冲击式压实机，一改近一个世纪以来传统压路机的设计思路，将压实轮由圆形改革为非圆形，创立了压实作业中连续冲击、碾压作用于土体，从而获得深层压实效果的全新设计理念，被国际工程机械行业视为压实机械发展史中的重大革命。
冲击式压实机是继光轮压路机和振动压路机之后，由南非国蓝派公司开发研制的以冲击压实原理为基奠的一种新型压实机械，工作中它由牵引机拖动非圆形压实轮滚动，压实轮轮廓曲线上最大半径滚动至最小半径处时对地表产生冲击，随后非圆曲线轮廓滚过地表又对地表施以揉压碾压作用，如图所示LICP—3型三边形冲击式压实机和LICP—5型五边 形冲击式压实机的工作原理。就LICP—3型三边形冲击式压实机来说，其整机重量27t压实轮轴组件重量12t，压实轮为三瓣非圆曲线轮廓，其公称直径2m，最大、最小半径差22cm，工作中牵引机以12—15km/h的速度行驶，工作中压实轮对地产生大振幅冲击剪切，其最大冲击力250t，并以冲击波的形式向下传播，从而使2.0m多范围内的填层产生振动响应，进而克服土石颗粒之间的吸附力，粘聚力，使土石颗粒运动的位移增大，强迫排出土石颗粒之间的空气和水，细颗粒逐渐填充到粗颗粒孔隙之中，从而使土体得到压实。该机压实轮每小时可覆盖地表24,000m2，若以20遍为压实的收敛遍数，则每个台班可压实8,000m2—10,000m2。
二、应用于水利工程建设方面：
2．1 应用于高混凝土面板坝堆石体填筑：
针对高面板堆石坝运行期可能产生的沉降变形，蓝派公司与贵阳勘测设计研究院及乌江公司合作于2002年3月开始在贵州省洪家渡水电工程178M高面板堆石坝堆石体填筑中采用了冲击压实技术、工作中非圆形压实轮作用于堆石体的巨大冲击力使块石棱角被压碎，在大振幅振动的振动响应作用下，在1.6M层深范围的填料得到嵌填调整的机会，从而使堆石体干密度从2.089g/cm3提高到2.181g/cm以上、整体上获得的沉降和对局部不实部位的提前消缺有利于减少以后坝体变形、提高了大坝的整体稳定性。由于加大了填层厚度，大大减少了坝体的填筑工期。并节约了填筑成本。
2．2 应用于人工运河堤坝改造：
澳大利亚Mulwala主运河河岸的修筑高度高出自然表面高程2—2.5米左右，填筑土壤是挖掘运河底的土壤，这种土壤堆砌在河岸上之前并没有充分压实，而且是含有砂质粘性土的非均质土壤。而在原先溪流处挖掘出的土壤含有砾砂质粘土。冲击压实可以提高砂性粘土和砾砂质粘土的密实度，从而改善土壤的不透水性。
冲击压实作为唯一实用的粘性土壤的有效压实手段，不需要重修河岸即可达到2—2.5米的压实深度，1996年，由于南非蓝派公司在该项工程中应用冲击压实加固已有堤坝，从而使该运河堤坝改造取得了满意的效果。
河道堤坝是我国防洪工程体系的重要组成部分。在长江、黄河等七大江河的中下游地区，堤坝是防御洪水的最后屏障。目前，我国建有各类堤坝25万公里，其中主要堤坝6.57万米。由于堤坝原有基础条件差，大多为沙基，而且绝大部分堤坝未作基础处理。至于与其毗邻的堤坝背水侧之外地基更未作任何处理。
随着汛期水位的升高，背水侧堤基的渗透出逸比降增大，一旦超过堤基的抗渗临界比降就会产生渗透破坏。渗透破坏首先发生在堤脚等薄弱环节，在渗透力的作用下，土体中的细颗粒沿着土体骨架颗粒间的孔道移动或被带出土体通常表现为泡泉、沙沸、土层隆起、浮动、膨胀、断裂等。统称为管涌。堤基管涌，发展速度特别快，抢险不及时就会面临溃堤灾难。1998年，长江在全流域洪水的情况下。仅中下游干堤就出现险情6100处。高水位时每天出现险情多达300余处。
为了作到防患于未然，除了应采取有效的堤坝垂直防渗措施外对其地基及背水侧之外地基进行压实加固处理，使这部分地基土石颗粒之间空隙率减小。密实度增加至关重要。
蓝派冲击压实技术开发（北京）有限公司拥有的冲击压实技术及其技术装备能对新建堤坝地基及其与其毗邻的背水侧之外地基进行压实处理，亦能对已有堤坝背水侧之外地基进行增强补压，通过冲击压实，使这部分地基得到加固，从而起到除险的作用。
2．3 应用于水稻田的节水灌溉：
自1997年以来，南非蓝派公司将这一技术应用于澳大利亚新南威尔士州水稻田节水灌溉并获得成功后，其应用面积逐年扩大。
控制稻田水过多渗漏的方法是一种全新概念的水稻田节水方法，是在水稻收割后泡田淹水前，利用冲击压实技术压实水稻田耕作层以下土体，减少土壤的孔隙率、裂缝，提高密度，从而减少渗水量，既实现节约用水又避免养分流失，以及随之而来的农药，化肥对地下水的污染。由于冲击压实表层土受到一定程度的扰动，故从土表15—18厘米厚的耕作层土仍能处于松散状态，以便使水稻根系分布所在的这一土层中有充分的养分能不断供给根系吸收利用，使其潜在肥力可以充分发挥。而其下10厘米厚的犁底层，再其下40—50厘米厚的斑纹层，以及再其下的母质层土具有一定的密实度即能保持水的适当渗漏又能控制水的过分渗漏。
我国是水稻种植大国，水稻种植面积据1986年的统计已达4100万公顷，占全世界水稻种植面积的28.27%，居世界首位。而我国是一个缺水的国度，尤其在北方更为严重，节约稻田用水对于充分发挥现有水利设施的效益，增强抗旱能力，实现大面积稳产，增产有很大的意义。而蓝派冲击压实技术在这方面有广阔的应用前景。
三、小结
迄今为止，蓝派（北京）公司已在中国26个省市200多项公路、机场场道、工业厂房、水利工程等基础工程中，推广冲击压实技术，目前这项技术已得到了国家和各地方基础设施建设主管部门的普遍重视。
