“新”字当头 一路领先
——宝马格（BOMAG）压路机亮点再现
文/付 涛
德国宝马格公司是世界上最大、最专业的压实机械生产商，市场份额占25%以上.。宝马格公司每年生产各种压实设备2万多台，年产值近5亿欧元。宝马格公司多年来致力于压实技术研究与产品开发，在压实技术、压实设备方面是公认的领先者。其通过不断改进产品、积极应用先进技术，在前进的轨迹中总有亮点闪烁。
2004年, 宝马格公司成功的进行产品升级。随着新一代四系列产品的推出，宝马格的工程师们再一次重新定义了单钢轮压路机的业内标准。而宝马格压路机多边形钢轮的推出和智能压实系统的应用，更进一步诠释了行业发展的创新理念。

亮点一：宝马格最新四系列单钢轮振动压路机介绍
全新设计的前机架和刮板
特别引人注目的是前机架的外形和刮板的设计。曲线外形的前机架设计新颖，而新型的刮板设计保证了在用凸块轮压路机压实粘土时不会粘结粘土，而且有更大空间可以接近刮板进行保养、检查和维修。凸块轮压路机刮板为特别合成的高耐磨钢板，显著地延长了刮板的寿命。在用凸块轮或光轮压实潮湿的粘性土壤时，支架的阻塞可以去除，因为支架角增加了到刮板的距离。没有阻塞意味着压路机阻力减少,降低了油耗,给用户带来了使用成本的降低。此外，支架容易触及，便于清洗和维修，同时也延长了刮板的使用寿命。
选用顶级品牌的元部件
除了使用德国原装DEUTZ电控柴油发动机，液压部件也选用世界顶级品牌，如萨奥-丹佛斯、博世-利世乐等等，保证了客户的购机价值。各种部件配置布局合理，充分考虑了实际施工情况，如钢轮振动和驱动的液压软管都有保护装置，进一步提高了可靠性。
现代化的驾驶室
只有当操作技术现代化的时候，机器才能实现其良好的性能。因此，宝马格压路机的驾驶室、控制器和仪表板的设计都采用了人机工程学方面的最新研究成果。机器还具有出色的全方位视野。操作简单、安全，每个操作开关都标有功能，不会被误用。驾驶室的空间大大增加，使操作者有更多的腿部空间和储物空间。当前的运行状态在信息显示屏上一目了然。
先进的空调系统进一步优化了操作员的工作环境。更好的照明性能，四个大的前灯几乎把黑夜变成白昼。
4．不断改善的发动机
发动机由于采用DCPD，重量达到了最小。它比GFK轻30%，但抗冲击性却是GFK的两倍。时尚的发动机罩下面是新式单钢轮压路机无与伦比的动力。DCPD(二环戊二烯)是一种抗冲击的聚烯烃，比工程机械常用的玻璃纤维加强板(FRP)抗冲击强度高4倍以上。

图1电子元件 布局清晰、可靠性高、维修简单。
图2铰接式摆动接头免维修

??? 与发动机一体的通风栅格可以降低发动机舱的温度。单独的元件易触及。维修间隔长，且维修耗时短。宝马格的工程师们就是这样利用他们的经验来改善发动机，降低机器的运行成本。
??? 单钢轮压路机还采用BOMAG ECOMODE技术，降低了燃油消耗。该项技术是一种智能驱动管理系统，其根据载荷自动调整发动机转速。

先进的压实控制技术
压实控制技术是新型单钢轮压路机的核心，这是宝马格压路机领先全球市场的另一重要原因。
所有配备了圆形激振器的单钢轮压路机都可以安装宝马格 Evib(动态变型模量)表，这样机器就可以直接以MN/m2为单位测出土壤硬度，而以前只有带有VARIOCONTROL系统的压路机有该功能。
VARIOCONTROL技术能在达到定义的压实目标前，根据土壤的承载力自动调节压实能量，以MN/m2表示的Evib值提供压实结果，其具有以下优点：
---压实质量高且成本低；
---能及时地检测到压实软点并采取补救措施；
---自动调节振幅确保压实的均匀性。

丰富多样的产品系列

最新四系列单钢轮压路机能配有各种压实机具（图3、图4、图5），特别适合复杂的压实作业。其经济性、多用性以及在全球范围内的上千个成功应用实例，使这新一代的宝马格压路机又握起了领跑的接力棒。


图3多边形钢轮可以将力量有效地传到土壤中， 粒状和粘性土壤的压实厚度可以翻一番 图4 岩石破碎钢轮可以一次性完成岩石材料的破碎和压实 图5多推板系统 安装和拆除简单、快速

亮点二：多边形钢轮
1．多边形钢轮
对现行产品进行改进的主要目的是提高设备的压实性能，通常其重点集中在提高振幅和钢轮的静线压力。宝马格对此重新进行了审视，开发了多边形的钢轮，由这种形状的钢轮所产生的振动压实能量能更好的传递到地面。这种钢轮的优势在于有优异的深度效应，使得装备这种钢轮的单钢轮压路机可以用于基层土壤的后期压实或将铺层的厚度提高一倍。
多边形钢轮由同轴的三段八角形钢轮组成，并与相邻的每段交错布置。焊接在钢轮两端上的钢环可以防止中间的一段钢轮在棱角正好接地时倾斜，并可以使压路机在坚固的土路基上转场时能有较快的行走速度(图6)。
图6
装备多边形钢轮和BVC系统的26吨
宝马BW 226压路机

宝马格的多边形钢轮有多达24个夯实面，随着钢轮在工作时滚动，24个夯实面连续夯实加固地面。随着夯实力与横向推挤力的交替作用，与圆形钢轮比较，更有利于土粒在纵向和横向的排列，以到达压实加固的目的，同时消除地表面硬壳现象的产生，使振动能量能更有效的向低层深处传递，更大幅度地提高了加固深度，如图7所示。

圆形钢轮 多边形钢轮

图7 圆形钢轮和多边形钢轮作用力示意图
根据在中东地区卡塔尔、埃及和沙特阿拉伯三处的深层压实加固试验证明，多边形钢轮较圆形钢轮影响深度更大，可达2.2米(注：以90%压实度为最低压实度标准)，如图8所示。

图8多边形钢轮和圆形钢轮压实效果对比
与常规的圆形钢轮不同，多边形钢轮有优异的自我清洁效果，因此机身上不再需要配备刮泥板。
由宝马格开发的可变振幅激振器被应用在这种装备多边形钢轮的单轮振动压路机上。这种新型的智能压实系统称作VARIOCONTROL，其在压实的不同阶段能自动探测所需的振动能量大小，并随之自动对振动压实力的输出大小进行调整。自动变幅系统利用的是钢轮与被压实地面土壤刚度之间的相互作用进行工作。压实能量通过利用从钢轮上检测到的振动加速度信号自动进行优化调整。这种调节系统使钢轮能在工作中能始终向地面传递尽可能大的振动压实能量，却不会出现不利于压实工作的钢轮弹跳。

图22VARIOCONTROL系统能保证向地面传递最大限度的振动压实力
2．工作原理
在圆形的钢轮上，有效振动力的所用方向在钢轮的滚动压实过程中是恒定不变化的。而多边形钢轮却截然不同，其特殊的压实效果来自于压实作用力方向从平面到棱角，或从棱角到平面的不断变化。钢轮上的平面向地面施加集中的垂直压实，而钢轮上的棱角会对土壤产生一种变形效果。对土壤的推挤力来自于高的静线压力和钢轮的滚动，使土壤产生局部的移位。

图8.圆形钢轮和多边形钢轮的有效作用力方向
在这种峰值压强和推力的联合作用下会对土壤产生揉挤和释放表面张力的效果，能加速对土壤的压实。这样能有效的防止土壤颗粒形成有碍于压实的楔形堆积，不会导致“硬盖”的形成，为有效地将振动影响力传递到土壤的深处创造了先决条件(图9)。因为钢轮上的棱角能对其前后解除局部的张力，使土壤变“软”，释放土壤中的空气，发生有差别的塑化，所以钢轮与土壤的整体接触力会极大降低，避免诸如钢轮弹跳、翻滚或不规则运动等现象的发生。
随着钢轮前端产生的推移波的消失以及优异的主动型钢轮行走驱动，使压路机能以更缓慢的速度行走，对土壤进行更好的压实，取得更好的振动影响深度，并明显得减少压实遍数。
根据前面提到过的原因，这种形式的钢轮从原则上说适合于碾压各种类型的土壤。但是，由于钢轮上平面和棱角的交互作用，在粗颗粒土壤上应当注意到表面上的土壤会松散这样一个事实。配备多边形钢轮的单钢轮压路机的优势在于，可以压实厚的铺层或对路基土壤进行后期压实。在细颗粒土壤表面所留下的明显的外形轮廓，在坝体或斜坡上(如填埋场)能形成一种更好的相互嵌锁效果。
3．检测测试
3．1 压实3米厚的铺层
在测试场地里铺设了3米厚的沙砾土(GU型土壤)，以检测配备多边形钢轮的25吨单钢轮压路机与同型号配备圆形钢轮压路机在振动影响深度上的差别。土是用挖掘机铺盖到地面，并没有对土壤进行过预压实。通过以下地质探测方法在压实2、4和8遍后检测影响深度：
---使用找平装置检测压实沉降量；
---标准的穿透测试；
---使用双探针以10厘米的间隔检测直至地面以下3米范围里的密实度；
---使用灌沙法以50厘米的间隔检测直至地面以下3米范围里的密实度；
---以50厘米的间隔检测地面的抗压强度。
所有的检测结果均证明了文中所描述的多边形钢轮的压实效果。用双探针法检测到的密实度度如图10和图11所示。检测时使用的是DS 100 LPC型双探针同位素检测仪。仪器上有两根管子插入土中(它们分别是发射器和接收器)，以检测两根管子间土壤的密实度，通常间隔为10厘米，利用被吸收的放射波进行检测(铯137放射体)。

3．2 对土基进行压实
对多边形钢轮振动影响深度的检测，是在德国莱比锡以南B95公路的施工现场有系统的进行的。需要对整个工地最前面的5公里长的松散的沙砾土基进行改善。装备多边形钢轮的26吨BW 225 D-3 BVC型压路机所具有的显著的深度效应，在试压段里得到了充分的证实。通过这次试验为改善土质提供了一种新的选择。各项检测由在莱比锡的FURGO咨询公司负责进行。在对土基经进行压实前，分别采取以下5种独立的措施对其承载条件进行了评估，并在压实了3遍和8遍以后对压路机的压实深度和压实度进行了评估：
---每隔0.5米的深度对压实度进行检测；
---用便携式轻型落锤式弯沉仪检测动态的弯沉值；
---用标准的穿透试验检测阻力；
---用静态的穿透试验检测阻力；
---检测地面的沉降量。（图12）
所有的检测都表示出一个均匀的结果。检测结果显示，在地面以下0.7～2.5米压实度为>100%；在2米～4米，压实度明显提高7～8%(图14和图15)；在4米以下压实效果降低至接近土壤原有密实度。而吸引人们使用多边形钢轮，使其成为取代换土以提高土壤的密实度和路面承载能力的一项决定性的因素，是这种钢轮具有4米以下的深度效应和对密实度的显著提高。但压实面以下70厘米土壤有明显的松散迹象，主要是由于多边形钢轮所特有的深度效应造成的，即一方面土壤的松散是由于钢轮的运动和土壤内在的高度应力造成的；另一方面则是由于沙子对振动特有的敏感性造成的。图13
4．使用多边形钢轮完成的工程
4．1．HAHN机场跑道加长项目
由于HAHN机场的客货量在不断增加，2002年决定加长现有跑道。在土石方工程中需要进行大面积的场地平整。为了能尽可能的提高铺层厚度并同时能获得理想的压实度，承包单位选择了装备多边形钢轮的26吨的BW 225 D-3 BVC型压路机。非粘性土的厚度是1.5米，粘土的厚度是1米。另外，使用了一台同型号同吨位的光轮压路机，其在使用多边形钢轮进行深层压实时，对松散的表面进行补充压实。经光轮碾压过的地面表面光滑，能有效防止雨水渗入。
4．2 破碎水泥混凝土路面
2002年夏天翻新莱比锡附近的A9公路Schkeuditzer路口，期间需要破碎和运走旧的水泥混凝土路面。工程承包单位决定使用装备多边形钢轮的26吨的BW 225 D-3 BVC型压路机破碎水泥混凝土路面。水泥混凝土路面厚28厘米，没有钢筋。由于多边形钢轮强大的破碎力，在压实了3遍后就把水泥路面破碎了。如所示，在全部路面上将水泥板破碎或形成了纵深方向贯穿水泥板的裂缝。经破碎的路面在被运走之前用于施工辅道。尽管水泥面板有明显的沉降和倾斜，但是水泥混凝土路面下的基层有足够的稳定性，能在对路面进行破碎时提供充分的支撑。
4．3覆盖垃圾填埋场
莱比锡Mockern垃圾填埋场需要覆盖50厘米厚的粘土均化层和1.5米厚的植被层。施工时使用了装备不同形状钢轮的单钢轮压路机，分别有光轮、凸块轮和多边形钢轮。碾压时每层最厚50厘米。填埋场覆盖层的最大坡度为35%或局部最陡处的坡度有1:3。使用的是工作重量为15吨的BW 213 DH-3 BVC。由于多边形钢轮所特有的钢轮形状，在土壤上甚至是在潮湿的泥土表面具有优异的爬坡能力。此外，由多边形钢轮在碾压后留在土壤表面的搓衣板式的表面轮廓，使每一层铺层之间有很好的相互嵌锁效果，结合得非常好。

5．使用多边形钢轮的建议
对装备多边形钢轮的单钢轮压路机的使用建议列在表1中。
表1 多边形钢轮使用建议

用途 BW 213 DI BVC
(工作重量15吨) BW 226I BVC
(工作重量26) 评语
根据施工类型进行划分
土基压实 ++ +++ 表面土壤会松散
压实厚的铺层 ++ +++ 只在有限的情况下适合薄的铺层
破碎水泥路面 - +++ 水泥路面下方需要有足够的支撑能力
根据土壤类型进行划分
碾压非粘性土壤 ++ ++ 表面土壤松散现象严重
碾压混合颗粒土 +++ +++ 表面土壤松散现象一般
碾压粘性土壤 +++ +++ 表面土壤松散现象轻微或没有
注：+++非常适合，++适合，-不适合。
使用多边形钢轮的单钢轮压路机能极大的拓宽常规单钢轮压路机的应用范围。这种形式的钢轮有非常好的深度效应，使振动压实力能传递到压实面以下4米。这意味着可以用于碾压现存各种类型的土壤，无论是粘土还是非粘性土或混合颗粒土。此外，26吨重的压路机还可以用于破碎水泥混凝土路面。由于多边形钢轮所特有的大深度效应，因此只有在压实厚的铺层时能发挥其最大的性能，因为在检测中发现在压实混合颗粒土和非粘性土壤时，铺层表面有松散的现象。必要时和接近土壤铺层表面时，需要使用光轮单钢轮压路机，以达到预期的压实度目标。

亮点三：智能压实系统

1.提高有效压实影响深度
在公路路基压实施工中，施工效率受到施工机械压实能力的影响。振动压路机的有效压实影响深度制约着压实层的厚度。如果在保证满足工程对压实度和路面承载能力要求的前提下提高压实层厚度，在提高施工效率和节省施工费用方面好处是显而易见的。
德国宝马格公司自上个世纪九十年代开发了集自动调整振动能量和检测路面压实质量功能于一身的智能压实系统Variocontrol，简称BVC。该系统所使用的激振器不同于我们常见的圆周激振器，其振动中心的运动轨迹是垂直的(如图20所示)，使其能产生比圆周激振器更强大的振动能量。

垂直激振器 圆周激振器

图20 Variocontrol系列振动中心运动轨迹的对比优势
目前装备宝马格智能压实系统BVC的机型有三种，工作重量分别在9吨、15吨和26吨。其中工作重量为26吨的宝马BW 226型单钢轮压路机的激振力高达41吨，配合业内最大的2.5毫米振幅，在满足90%压实度时有效压实影响深度能达到2米以下。
在上海洋山深水港吹填沙振动压实深基加固的试验中证明(图21)，即使在吹填沙中的含水量受水位影响高出最佳含水量的情况下，使用BVC技术的26吨宝马单钢轮压路机仍能在地面2米以下达到90%的压实度，如图22所示。作为该项目的另外一项控制指标，承载能力在试验结束后通过灌入检测结果证明，在地面2.5米以下能达到对承载能力7兆帕的施工要求，也如图22所示。如果其装备多边形钢轮，如前所述，压实振动影响深度能达4米以下。

图21装备宝马智能压实系统BVC的26吨

BW 225 型压路机在进行吹填沙深层碾压试验 图22VARIOCONTROL系统能保证向地面传递最大限度的振动压实力

图22不同深度压实度检测结果以及承载能力在A和B检测点上的压实前后变化和压实作用力影响深度

承载能力在A和B检测点上的压实前后变化和压实作用力影响深度

鉴于装备宝马智能压实系统BVC的26吨压路机结合多边形钢轮和圆形钢轮在振动影响深度上的显著优势，特别适合于公路路基施工中路堤和路堤基底压实加固施工，能提高铺层厚度，提高施工效率，降低施工费用。

2.提高压实的均匀性
压实的均匀性，即结构层是否具有均匀一致的承载能力，也是决定工程质量的一个重要因素。除了上述提到装备宝马智能压实系统BVC的压路机在影响深度上的特点外，它还能提高压实的均匀性，这也是称其为智能压实系统的原因所在。
BVC智能压实系统在碾压的过程中能根据筑路材料在被压实过程中压实状态的变化，无级自动调整压实能量的大小，有效避免由于振动能量过大造成过压或振动能量太小造成欠压的现象发生，使路面得到均匀的压实， 如图24此外，该系统还能有效抑制钢轮弹跳，避免由钢轮弹跳引起的过压和对压路机元件的损坏。

图24 传递到路面的振动能量在压实过程中的调整
3. 实现对压实质量全过程控制
BVC智能压实系统具备检测的功能，即在压实过程中钢轮每次撞击地面就能完成一次对路面压实状态的检测。以一段100米长度的路面为例，在200平方米的面积上能采集多达约2000个数据，远超过公路路基和路面基层施工规范中的要求，而且检测速度快，检测点连续、密集，实现了对压实质量全过程控制。
所提供的检测数据是以兆帕为单位的Evib-动态变形模量值。其工作原理类似于公路路面的弯沉试验，即通过检测钢轮在路面上的作用力和与之对应的路面变形量之间关系，换算成在动态下检测到的路面变形模量。检测值会在工作中连续不断的呈现在驾驶室的显示屏上，为指导施工提供了依据。
在加装了宝马格的BCM压实质量管理系统后（图25），能记录和储存在工作中检测到的数据，为施工现场质量控制提供了依据。提供的信息包括达标区与非达标区所处的位置以及在所有区域内压实面上任意一点的Evib-动态变形模量值（图26）。

图25 宝马格BCM05压实质量管理系统

图26 图27
通过不同颜色显示的整个压实区域中的达标区(绿色) 通过宝马格BCM05压实质量管理系统记录和储存和非达标区（红色） 的检测结果

4. 操作使用灵活性高
BVC智能压实系统除了自动功能外，还能手动调整振幅大小，在水平振动0振幅至最大振幅之间提供了4档振幅供选择。在建筑物附近和对振动影响有限制的区域，可以选择最小振幅或0振幅的水平振动（图28）。高低振幅的切换可以在不停机的情况下进行，操作使用灵活性高。

图28 15吨BW 213 型智能压路机在城市道路上
使用水平振动进行路面基层压实

总之，宝马格智能压实系统BVC在影响深度上具有显著优势，特别是结合多边形钢轮为施工单位在公路路基和其他深层压实加固中提高施工效率、降低成本提供了一个全新的解决方案。此外，宝马格智能型压路机还能提高压实均匀性，而且在工作的同时完成对路面压实状态的检测，实现了对压实作业质量全过程控制，而且操作使用灵活性高。