高速液壓夯實機應用問題解答 (高速公路路基部分 上)

高速液壓夯實機應用問題解答 (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)的復合作用，主作用力為動力，屬動力壓實(加速運動轉減速運動)。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，是在夯實工藝基礎上發展形成的一種新工藝。高速液壓夯實機的結構型式及工作原理同 Evd動態應力測試儀。

2、高速液壓夯實機在路基壓實設備中的定位

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)碾壓達標后仍達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或高于，取決于參數設置)。據昌九加寬試驗段，HC36高速液壓夯實機在補強沉降量、生產率、適用部位等方面顯著優于11噸強夯機。

3、 高速液壓夯實機動力壓實工藝的技術優勢

Evd動態應力測試儀對土體產生的的動應力大約相當于車輛通過時，HC36高速液壓夯實機(第三代產品)標準配置時產生的動應力大約為 Evd動態應力測試儀的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量級。幾千年來，動力壓實工藝(夯實等)是保證壓縮土體穩定性的最佳工藝方法，靜力壓實技術(靜碾、振碾、堆土壓重等)難以逾越。世上存續數百年、上千年的壓縮土建筑物皆為夯土。如現存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，效率低于連續作業的碾壓機械，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標路基的補強作用

分層碾壓的土體具有層內上密下疏、層間結合力低的特征，路基的承載力、穩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、工后加載預壓等可弱化。根據不同施工條件，使用壓實強度遠大于碾壓機械的沖擊壓路機、強夯、高速液壓夯實機進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，對分層碾壓土體進行整體化處理，在進一步動態壓縮土體的同時，弱化層內顆粒上密下疏、層間結合力低等固有缺陷及人為施工質量缺陷，提高土體的密度及均勻度，從而提高路基整體強度及穩定性。提高的程度與路基原有質量及機器使用參數相關。以路基填筑時選用的國產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)的補壓沉降量的大多50~200mm。沉降量50mm 時，有效區內土體平均壓縮率~2.5%;沉降量100mm 時，壓縮率~5%;沉降量200mm 時，壓縮率~10%。即便有效區內壓縮率按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

根據各地的大量測試數據，高速液壓夯實機對達標路基補壓后路基沉降量顯著,壓實度、Evd等指標提高不大，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標或基底弱。據經驗可以認為， 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、最終要求應是其使用期內的幾何穩定性。對于路基，就是預期內的沉降量。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量的最佳設備之一。如果能在路基完成或路面施工前使用高速液壓夯實機進行大范圍抽查，無論是設計問題、施工問題、檢測問題，無導致質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、 橋背過渡區的實際填筑質量及隱患

根據全國各地高速液壓夯實機的橋背補壓數據，大多橋背過渡區填筑質量不及普通路基，橋臺附近補壓沉降量100~300mm,   過渡區之說名不副實。主要原因是從標準、設計到施 工、檢測，各個環節皆有缺陷。要求使用輕型(小型)壓實(夯實)機械處理重型壓 路機碾壓盲區屬典型的自欺欺人。使用搭板技術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。據介紹，河北(京珠高速)、甘肅等地曾出現過。既然稱之為過渡區，分層壓實時就應當使用壓實強度大于重型壓路機的壓實機械，根據需要使用高速液壓夯實機補強，才可能保證填筑質量。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階段高速液壓夯實機的最高水平：經交通部西安筑路機械檢測中心檢測、部省級技術鑒定、二十余省市區施工驗證、采用了多項專利及專有技術、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，工作參數按需設定；與適用裝載機成套后可24小時連續工作，可直接與適用的5t級裝載機聯接匹配(無需結構性改制)。大多用戶選用了HC36高速液壓夯實機。用于山區重丘地區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(建議，僅供參考)

碾壓達標路基補強時一般用3檔(最大夯擊能量),單點夯擊6~12擊，大多采用9擊；在薄弱敏感構筑物附近施工時應使用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。據部分地區測試，夯實機夯板邊緣距橋臺100mm時對橋臺的影響在安全范圍內。鑒于夯實機的土效應，建議夯板邊緣距橋臺200~300mm,  或更大。與擋墻的距離應在500mm 以上。鑒于夯實機的擠土效應，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。該路為山區公路，假設480個橋涵背全部按超過過渡區2m補壓。可采用業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%。在下一條公路繼續使用時，若自備設備，后續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，專業化施工易保證質量、效率高。