液压高速夯实机在高速公路台背回填中的应用

于垂来

摘要：高速液压夯实机是国内最新出现的一种新型高效液压夯实机械，该机械能在狭窄场地作业，压实能量大且能调整，填补了传统的碾压、振动压实等表层压实技术和传统强夯技术之间的空白，在台背回填等施工环境，具有较好的应用前景。

关键词：高速公路台背回填液压夯实机

一、前言

随着社会经济快速发展，公路建设投资力度不断加大，我国高速公路建设迅速发展。传统施工中，大多数桥台背、涵侧回填不够密实，因桥台与路面结合部分基础的不均匀沉降，汽车在通过路面与桥面结合部位时会产生“桥头跳车”问题并造成桥头路面的破坏。桥涵台背的回填质量将直接影响路面行车舒适性和后续的路面管养，故在施工过程中进行桥台背、涵侧补压显得尤为必要。解决这一问题的方法之一是通过专用机械设备的压实来增强台背填土的刚度和承载强度，减少填土的工后沉降量。传统的蛙式打夯机从理论上分析只能对土壤施加冲击力，振动波传递缺乏连续性，又因其不具备足够能量与土壤间为面接触，导致压实效果差、影响深度浅。震动平板夯和振动冲击夯是较先进的压实机械，但由于平板夯震动频率高、振幅小，与被压材料的接触面为一平面，被压材料承受的单位荷载比较低，压实影响深度浅，因此仅仅适用于砂砾基层和沥青路面，而无法满足土壤压实的要求。冲击夯则存在压实连续性差、效率过低等问题。强夯法施工处理效果好，应用范围广，受到各国土木工程界的重视，并且得到广泛推广应用。但是强夯法易对周围环境及建筑物产生影响，要求施工场地与临近建筑物之间保持较大的安全距离。高速液压夯实机是国内最新出现的一种新型高效液压夯实机械，该机械填补了传统的表层压实技术如碾压、振动压实和传统强夯技术之间的空白。高速液压夯实机对地面的作用是通过带缓冲垫的、静压在地面上的夯板实施的，加上液压加力装置的持续作用，与传统的强夯技术相比，作用力的峰值小，作用时间长，具有作用柔和、不易剪切填层流线的突出特点及防扬尘、防飞溅的功能；与传统的压路机等表层碾压技术相比，贯穿能力强而均匀，在基础处理中不易形成表面硬结，可在较大范围内获得较均匀的密实度。对已经回填好的桥梁及明涵台背位置采用高速液压夯实机进一步作夯实加强处理，能够有效控制通车后桥头跳车现象。特别适用于桥涵台背等常规压路机械无法正常作业的狭窄工作面的压实施工，对加速桥涵台背回填部位的工后沉降和加速台背回填部位的固结，作用非常明显，夯实后的桥涵台背在通车运营后可有效减少“桥头跳车”的通病。

二、高速液压夯实机的组成及原理

高速液压夯实机为强制落锤式液压夯实机，由夯架、夯锤、夯板、缓冲装置、液压系统、电子控制系统等组成。其中，夯架起导向作用，夯锤与夯架的连接处均有凹槽，夯锤通过凹槽在夯架内上下运动，以保证夯锤的重心稳定，同时，夯架与装载机或挖掘机的动臂相连能使该装置整体升降。夯锤是工作装置，它与油缸的活塞杆相连，从液压动力源来的高压油通过油管供给油缸，利用油压使夯锤下落，油缸下腔泻油的同时上腔注入高压油，使夯锤加速下落，根据不同的作业要求，可以选择不同的下落高度来满足需求。夯实机液压系统的主要元件为双作用活塞缸、高低压蓄能器、电磁换向阀等。直接利用装载机或挖掘机的液压系统和电源，灵活方便，机动性好。基本原理是在重力和液压力的作用下，用液压缸将夯锤提升至一定高度后释放，夯锤在重力和液压蓄能器的共同作用下加速下落，落下后击打带缓冲垫的、静压在地面上的夯板，并通过夯板夯击地面，与装载机或挖掘机配套使用，机动灵活地对不同的位置进行准确、快速的夯实，从而满足对作业面积的单点或连续夯实要求，提高路基整体施工质量，有效减少结合部工后沉降，弥补大型压实机械无法压实到位的质量缺陷。

高速液压夯实机与传统的夯实设备相比，具有夯击能量高，影响深度大，机动灵活的优点。在路基填筑中的主要功能之一就是在进一步压缩土体(提高路基强度)的同时，消除或弱化分层碾压所导致的土体垂直方向均匀性差及层间结合力差的固有缺陷。通过对土体的整体化处理，以提高路基承载能力及稳定性。

三、高速液压夯实机在台背回填中的施工方法

1、路基在夯击前必须按设计要求的压实标准、平整度等进行检验，检测合格后，方可进行液压高速夯实点的布设。对于夯实的路段，按照施工前准备项目进行液压夯实前场地的平整、碾压。填层表面干燥时要适量洒水，防止表面粉尘化，影响能量向深层传递。

2、在已施工完并按设计要求的压实标准检测合格的路基上放出夯点，用白灰标识并编号，之后按照编号测出每一点初始高程。液压夯实机按测量放样的位置就位，使夯锤对准点位。

3、夯实机根据其夯实能分为强、中、弱三档，将夯机调至强档夯击3锤，测量夯点的下沉量并记录。

4、以强档每3锤为一组，累加并记录每3锤的沉降量。

5、重复3-4条项目，直至完成第6锤、9锤、12锤液压高速夯实机夯实，累加并记录每3锤的沉降量。通过试验确定作业锤数，根据以往工地实验数据，三档9锤的夯实作业效果最佳，施工大部分施工位置采用三档9锤的作业工艺，结构物附近第一排采用二档9锤或12锤的施工工艺。

6、单个夯点满足夯击标准要求后，移机进行下一点位，采用直线作业法。因施工位置为桥涵台背路段，为利于机械的行走，适合采用直线作业法，即每次单点作业，前进或后退作业下一点。

7、施工时适合采取间隙型作业点布置：每个夯点边缘间隔一定距离，呈等边三角形布点，即采用各锤边缘间距为50cm的布点方式。液压高速夯实机作业点夯锤外缘距桥、涵结构物最小距离应根据现场试验确定。根据实验参数，建议第一排施工点夯锤中心距离结构物为80cm，即夯锤边缘到结构物距离为30cm，可确保结构物的安全。

8、平整场地。

9、质量检测

高速液压夯实机不但补压桥头路基的上部土体，而且对整个填土层进行补压，可以显著降低桥涵台背的工后沉降，防止或减少桥头跳车。因此，应该采用夯实后的沉降量和压实度两个指标进行控制。

1)沉降量。定点沉降量的检测包括液压夯击前及每夯击3锤、6锤、9锤、12锤后的标高，最后3锤与其前3锤的相对夯沉量差值不大于10mm。2)压实度。当最后3锤与其前3锤的相对夯沉量差值不大于10mm时，夯实面下1m深度范围内的压实系数不低于0.96，地基系数K30不小于150Mpa/m。每个液压高速夯实机压实夯点。若检测结果达不到设计要求时，应采取补夯措施，至达到设计要求为止。

10、施工注意事项：

1)液压高速夯实机工作时，第一排作业点夯锤外缘距桥、涵结构物最小距离应不小于30cm，并采用二档夯击能，因为由于液压高速夯实机夯击能量大，距离太近易对结构物造成损坏。2)填层表面干燥时要适量洒水，防止表面粉尘化，影响能量向深层传递。

结束语

高速液压夯实机是一种新型的高效液压夯实机械，夯实能量大、机动性强，可调控夯击能量，通过集中的夯击能量对土体进行夯实，能均匀提高土体深层压实度，特别适合狭小面积的夯实作业要求，填补了传统的碾压、振动压实等表层压实技术和传统强夯技术之间的空白。不仅适用于普通的平面夯实，还可以应用于斜面夯实，为高速公路建设中桥台背、边坡、填挖结合部、高填方路段等施工重点区域提供了一种快速有效的解决方案。

参考文献

[1]《高速公路施工标准化技术指南》.人民交通出版社2012.11.

[2]《公路桥涵施工技术规范》.JTG/TF50-2011人民交通出版社2011.6.7发布.