高速液壓夯實機應(yīng)用問題解答 (高速公路路基部分 上)

1、高速液壓夯實機的壓實原理

高速液壓夯實機靜壓在土體上，錘體提升至一定高度后下落，錘體落下后通過緩沖傳力部件及夯板壓實土體。對土體的作用為靜力(重力)與動力(變力)的復(fù)合作用，主作用力為動力，屬動力壓實(加速運動轉(zhuǎn)減速運動)。動力壓實是介于夯實(減速運動)和靜力(重力、恒力)壓實之間的一種壓實工藝，是在夯實工藝基礎(chǔ)上發(fā)展形成的一種新工藝。高速液壓夯實機的結(jié)構(gòu)型式及工作原理同 Evd動態(tài)應(yīng)力測試儀。

2、高速液壓夯實機在路基壓實設(shè)備中的定位

高速液壓夯實機對土體的壓縮效果低于大噸位強夯，顯著高于任何型式的靜力壓實設(shè)備(含振動壓實機械)。可部分替代強夯；可對重型壓路機(含振動壓路機，下同)碾壓達(dá)標(biāo)后仍達(dá)不到使用要求的土體增強補壓(與沖擊壓實的作用大體相當(dāng)或高于，取決于參數(shù)設(shè)置)。據(jù)昌九加寬試驗段，HC36高速液壓夯實機在補強沉降量、生產(chǎn)率、適用部位等方面顯著優(yōu)于11噸強夯機。

3、 高速液壓夯實機動力壓實工藝的技術(shù)優(yōu)勢

Evd動態(tài)應(yīng)力測試儀對土體產(chǎn)生的的動應(yīng)力大約相當(dāng)于車輛通過時，HC36高速液壓夯實機(第三代產(chǎn)品)標(biāo)準(zhǔn)配置時產(chǎn)生的動應(yīng)力大約為 Evd動態(tài)應(yīng)力測試儀的25倍；HC36高速液壓夯實機的最大下壓力大約為重型壓路機壓實輪重力的15倍上下，有效壓實厚度約2m(指已分層壓實的總厚度),影響深度約4m;重型壓路機對土體的下壓力不及滿載重型自卸車車輪，與高速液壓夯實機相比不在一個數(shù)量級。幾千年來，動力壓實工藝(夯實等)是保證壓縮土體穩(wěn)定性的最佳工藝方法，靜力壓實技術(shù)(靜碾、振碾、堆土壓重等)難以逾越。世上存續(xù)數(shù)百年、上千年的壓縮土建筑物皆為夯土。如現(xiàn)存2000年前的中國第一條高速公路—秦直道的填方段即為夯土。

4、高速液壓夯實機的適用范圍

主要使用部位：橋涵背、填挖接合部、新舊路接合部，以及不便或不能使用壓路機、沖擊壓路機、強夯的部位，如分段多、短距離的高填方路基等。高速液壓夯實機間歇作業(yè)，效率低于連續(xù)作業(yè)的碾壓機械，一般用于局部壓實和增強補壓。

5、 高速液壓夯實機對碾壓達(dá)標(biāo)路基的補強作用

分層碾壓的土體具有層內(nèi)上密下疏、層間結(jié)合力低的特征，路基的承載力、穩(wěn)定性及抗動載能力相對較低，這些固有缺陷通過較長的自然實效、工后加載預(yù)壓等可弱化。根據(jù)不同施工條件，使用壓實強度遠(yuǎn)大于碾壓機械的沖擊壓路機、強夯、高速液壓夯實機進(jìn)行動力壓實補強的效果更直接、更顯著。高速液壓夯實機的主要功能之一是在其影響范圍內(nèi)，對分層碾壓土體進(jìn)行整體化處理，在進(jìn)一步動態(tài)壓縮土體的同時，弱化層內(nèi)顆粒上密下疏、層間結(jié)合力低等固有缺陷及人為施工質(zhì)量缺陷，提高土體的密度及均勻度，從而提高路基整體強度及穩(wěn)定性。提高的程度與路基原有質(zhì)量及機器使用參數(shù)相關(guān)。以路基填筑時選用的國產(chǎn)第三代高速液壓夯實機HC36型為例，有效影響深度~2m,3檔9錘時橋背(96區(qū))的補壓沉降量的大多50~200mm。沉降量50mm 時，有效區(qū)內(nèi)土體平均壓縮率~2.5%;沉降量100mm 時，壓縮率~5%;沉降量200mm 時，壓縮率~10%。即便有效區(qū)內(nèi)壓縮率按70%計(其余計為深層壓縮),土體實際密實程度仍顯著提高。還有一種解釋：高速液壓夯實機的夯擊點形成一組硬土柱，類似路基的骨架。

6、高速液壓夯實機補壓效果測試

根據(jù)各地的大量測試數(shù)據(jù)，高速液壓夯實機對達(dá)標(biāo)路基補壓后路基沉降量顯著,壓實度、Evd等指標(biāo)提高不大，或有所下降。主要原因是：1)壓實度、Evd 、K30 等測試方法面向分層碾壓的薄層土體，不適合高速液壓夯實機；

2)原有路基并不是層層達(dá)標(biāo)或基底弱。據(jù)經(jīng)驗可以認(rèn)為， HC36 高速液壓夯實機3檔9錘的補壓沉降量大于100mm 時，原路基填筑質(zhì)量大多屬不合格或合格不合用。對地基(含路基)的基本要求、最終要求應(yīng)是其使用期內(nèi)的幾何穩(wěn)定性。對于路基，就是預(yù)期內(nèi)的沉降量。高速液壓夯實機直接解決路基沉降量問題，用壓實度等下層展開指標(biāo)考核屬本末倒置。高速液壓夯實機是快速、直觀抽查檢測路基實際填筑質(zhì)量的最佳設(shè)備之一。如果能在路基完成或路面施工前使用高速液壓夯實機進(jìn)行大范圍抽查，無論是設(shè)計問題、施工問題、檢測問題，無導(dǎo)致質(zhì)量缺陷的原因是人為的還是天然的，高速液壓夯實機皆可做到一覽無遺。

7、 橋背過渡區(qū)的實際填筑質(zhì)量及隱患

根據(jù)全國各地高速液壓夯實機的橋背補壓數(shù)據(jù)，大多橋背過渡區(qū)填筑質(zhì)量不及普通路基，橋臺附近補壓沉降量100~300mm,   過渡區(qū)之說名不副實。主要原因是從標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計到施 工、檢測，各個環(huán)節(jié)皆有缺陷。要求使用輕型(小型)壓實(夯實)機械處理重型壓 路機碾壓盲區(qū)屬典型的自欺欺人。使用搭板技術(shù)后橋頭跳車問題明顯改善，但也存在隱患，如施工重視度下降，搭板日久脫空。據(jù)介紹，河北(京珠高速)、甘肅等地曾出現(xiàn)過。既然稱之為過渡區(qū)，分層壓實時就應(yīng)當(dāng)使用壓實強度大于重型壓路機的壓實機械，根據(jù)需要使用高速液壓夯實機補強，才可能保證填筑質(zhì)量。很多地方使用 VC30D  (激振力300kN)  大振幅垂直振動夯實機，鋪層500mm 時壓實度98~99%,  效果理想。

8、高速液壓夯實機選型

一般用途時建議選用第三代機型--HC36高速液壓夯實機。該系列高速壓夯實機代表了現(xiàn)階段高速液壓夯實機的最高水平：經(jīng)交通部西安筑路機械檢測中心檢測、部省級技術(shù)鑒定、二十余省市區(qū)施工驗證、采用了多項專利及專有技術(shù)、將世界王牌 BSP 夯實機打出中 國。HC36 高速液壓夯實機額定夯擊能量36kJ(3.6t.m)、最大擊打力~2000kN(200t)、夯擊頻率30~80 擊/min;電腦程序控制，工作參數(shù)按需設(shè)定；與適用裝載機成套后可24小時連續(xù)工作，可直接與適用的5t級裝載機聯(lián)接匹配(無需結(jié)構(gòu)性改制)。大多用戶選用了HC36高速液壓夯實機。用于山區(qū)重丘地區(qū)的高填方路基夯實時(替代強夯)也可選用 HC42 高速液壓夯實機。額定夯 擊能量42kJ(4.2t.m)、最大擊打力~2400kN(240t)、夯擊頻率30~80擊/min。部分用戶選用了HC42 高 速液壓夯實機。

9、高速液壓夯實機主要工作參數(shù)(建議，僅供參考)

碾壓達(dá)標(biāo)路基補強時一般用3檔(最大夯擊能量),單點夯擊6~12擊，大多采用9擊；在薄弱敏感構(gòu)筑物附近施工時應(yīng)使用2檔(最大夯擊能量的~50%)或1檔(最大夯擊能量的~20%)。部分地區(qū)采用3檔15~20擊，有的要求補強沉降量不小于200mm 或最后3擊沉降量不大于10mm。據(jù)部分地區(qū)測試，夯實機夯板邊緣距橋臺100mm時對橋臺的影響在安全范圍內(nèi)。鑒于夯實機的土效應(yīng)，建議夯板邊緣距橋臺200~300mm,  或更大。與擋墻的距離應(yīng)在500mm 以上。鑒于夯實機的擠土效應(yīng)，用于補強時，可按夯點間隔1.5m (夯板邊緣間隔0.5m),   橫平豎直排列布點，沉降量偏大的部位在四個夯點間補一點。替代強夯進(jìn)行高填方路基夯實時，可按夯點間隔1.2~1.5m。梅花形布點、疊夯、排夯等理性措施，無明顯實際效果，屬低效浪費。

10、高速液壓夯實機的效率及使用成本

高速液壓夯實機單個橋背的工作時間主要取決于補壓面積。以縱向長度12m、夯點間距1.5m計，使用HC36高速液壓夯實機時：分離式橋背(半幅)約需30~40min,熟練機手低于30min;整體式橋背約需50~80min。與5t裝載機成套使用時，機動性好， 一般一臺機器可兼顧2~4個標(biāo)段。使用成本的影響因素很多。以甘肅武灌高速為例，全長130.32km、橋121座、涵洞119道(橋涵大多為分離式),概算投資117.13 億元。該路為山區(qū)公路，假設(shè)480個橋涵背全部按超過過渡區(qū)2m補壓?？刹捎脴I(yè)主自備裝載機僅購買夯實機2臺、自行施工；或購買2臺整機，自行施工；或租賃2臺，或項目部購買后2個項目部合用等形式。總費用約占概述投資的0.01~0.02%。在下一條公路繼續(xù)使用時，若自備設(shè)備，后續(xù)費用中不含購機費略加維修費，成本大幅降低；若租賃，費用不 變。租賃費用高，但便于操控，專業(yè)化施工易保證質(zhì)量、效率高。