高速液压夯实机补强路基施工技术

黄 永 超

(山西路桥第一工程有限责任公司，山西 太原 030006)



高速液压夯实机补强路基施工技术

黄 永 超

(山西路桥第一工程有限责任公司，山西 太原 030006)

结合长邯高速公路改扩建工程实例，介绍了高速液压夯实机的压实机理，阐述了V形沟、“三背”回填及新旧路基拼宽部等特殊地形条件下，高速液压夯实机补强路基的关键技术，实践表明，该技术提高了路基的强度，缩短了工期，降低了施工成本，经济技术效益显著。

高速液压夯实机，路基，夯实补强，经济效益

0 引言

在长邯高速公路改扩建工程实施中，设计方案有分离新建段、完全利用段和两侧拼宽段三种，路基桥梁拼宽衔接部位的施工质量成为整项工程成败的重中之重。

面临施工中出现拼宽路基桥梁加宽设计值不同，新旧路基等高层填料种类不尽相同，桥台、涵台、挡墙等台背填筑施工场地作业面局部狭小，一般筑路机械难以碾压到位的多种状况，这些特殊部位的压实质量如果无法保证，势必导致路基工后沉降量差异，出现桥台背跳车或局部沉降变形的质量问题。另外，从已运营的改扩建道路工程调查了解到，改扩建道路常见的病害主要是路面横、纵向衔接处裂缝，在新老路基结合部尤为明显，严重降低了路面的整体强度、稳定性，影响了道路设计的使用功能。选择经济可行的压实施工技术成为解决前述问题的关键。

经多方面比较，采用高速液压夯实机补强工法作为一种新型的强夯式补强方式，可弥补现有常规压实机具的不足，能有效地对“三背”、填挖结合部、新旧路结合部，不便于或不能使用压路机、冲击碾压机、强夯的部位，如分段多距离短的高填方路基、狭窄V形沟等特殊地形的路基进行夯实处理。

1 高速液压夯实机的选型

在充分考虑满足生产技术性能的前提条件下，经调查比选，HC系列的HC36型高速液压夯实机由于较大经济优势中选，是新一代机电液一体化的多功能锤击设备。

此设备可直接与挖掘机、装载机配套使用，主要技术性能和参数如下：额定冲击能量：36 kJ；锤体重量：3 t；锤体行程：200 mm～1 200 mm；锤击频率：30 次/min～80 次/min；标配夯板直径：1 000 mm；工作质量：6.4 t；外形尺寸(mm)：长1 480，宽1 420，高3 730。

2 高速液压夯实机工作原理

高速液压夯实机属于动力压实机械。根据锤体下落的不同方式，作业方式分为自由落锤式和强制落锤式两种形式。

自由落锤式(单作用)：液压缸将锤体提升至设定高度后释放，锤体自由下落；锤体落下后通过锤垫击打下锤体与夯板的组件，驱动夯板压实地面。

强制落锤式(双作用)：液压缸将锤体提升至设定高度后快速反向加力，锤体在重力和液压缸推力的共同作用下加速下落；锤体落下后通过锤垫击打下锤体与夯板的组件，驱动夯板压实地面。

高速液压夯实机采用强制落锤式技术。

3 高速液压夯实机压实机理

高速液压夯实机静压在土体上，垂体提升至一定高度后下落，锤体落下后通过缓冲传力部件及夯板压实土体，是一种利用机器重力和变力的合力压缩土体的压实机械。

高速液压夯实机对土体的压实方法可称为“动力压实法”，对土体作用力为静力(重力)与动力(变力)的复合作用，主作用力为动力，属动力压实，是介于夯实(减速运动)和静力(重力、恒力)压实之间的一种压实工艺，是在夯实工艺基础上发展形成的一种新工艺。

动力压实与传统使用的冲击压实的性能效果比较如表1所示。

表1 动力压实与冲击压实比较表

可见，高速液压夯实机的优点主要在于根据施工邻近物的实际情况，可机动灵活大范围调整工作参数，调控夯击能量，减少或避免施工机械设备对现有结构物、老旧路基的冲击破坏，消除结合部沉降变形的质量隐患，满足设计对路基整体压实质量要求。

4 夯实补强关键技术应用

4.1 填土长度低于20 m的V形沟夯击补强

在路基填筑遇到工作长度低于20 m的V形沟或“鸡爪沟”施工时，对于冲击碾压机、重夯机无法深入施工，在地形无法满足施工条件的地段(如图1所示)采用如下施工工法可提高路基整体质量。

1)原地面清表后整平，填前碾压，采用液压夯实机三挡(最大功率)对原地面满夯，每夯点夯击12遍，见图2。

2)填土每增高2 m，对压实后的路基进行夯击补强，补强范围为路基全宽，布点采取沿锤心距离1.5 m三角形布点，每夯点夯击12遍。夯击能三挡，当路基填筑至足够长度时，使用常规碾压机具可保证压实效果，方可不再进行补强，见图3。

4.2 对“三背”回填进行补强

“三背”范围内为机械压实薄弱地段，重强夯施工能量较大会对构造物结构造成影响，甚至破坏无法使用，而传统电动夯击对边角处理，又显能量不足，在该范围内采用HC36型液压夯补强，有效地控制工后下沉，并提高了工作效率。

4.2.1 桥、涵台背控制要点

在距桥、涵台背30 cm以上方可布点，布点采取沿锤心距离1.5 m三角形布点，夯击范围为台背延伸至路基2 m，每填土增加2 m夯击1遍，每夯点夯击9遍。在紧靠构筑物墙体第一锤可选用二挡进行夯击，夯击能为路基夯击能的50%,对结构物影响不大，第二排夯点可调整夯击能至额定功率，施工效果明显，见图4，图5。

4.2.2 挡土墙台背控制要点

在距浆砌挡土墙台背50 cm以上布点，布点采取沿锤心距离1.5 m三角形布点，夯击范围为沿路基横向3 m，纵向各延伸3 m，每填土增加2 m夯击1遍，每夯点夯击9遍。紧靠墙体部位夯点可调整夯击能至50%，以减少对挡土墙结构物影响，第二排可按额定夯击能施工，见图6，图7。

4.3 对新旧路基拼宽结合部进行补强

在新旧路基结合部4 m范围内布点，布点采取沿锤心距离1.5 m三角形布点，每填土增加2 m夯击1遍，每夯点夯击12遍，见图8～图10。

5 实施效果

在长邯高速改扩建公路建设中，采用高速液压夯实技术对100 m新旧路基拼宽段薄弱部位进行夯击试验，得到表2数据。

表2 100 m路基夯击试验数据

通过对试验数据的分析，结合实地观察，可以看出，高速液压夯实机夯实效果明显，沉降量随夯击锤数增加而增大，但增加的幅度随着锤击数的增加逐渐减少，对于三挡作业，6锤沉降量占最大沉降量的53%，9锤～12锤占12%，15锤占7%，12锤～15锤沉降量基本稳定，6锤～12锤沉降量在15 cm左右。

经该工法进行补强后，对路基土体承载力数据的分析，6锤～9锤击实后可提高75 kPa，12锤～15锤后可提高111 kPa～148 kPa。

6 技术效益

通过采用该技术在工程中对新旧路基结合部、桥涵台背、填挖结合部及狭窄V形沟和填方施工薄弱处的路基进行补强，保证了路基的压实度，提高了路基的整体承载力和稳定性，减少了工后沉降缺陷，有效地防止路基质量因填料异同、压实不均匀等带来的沉降裂缝通病的发生。

7 经济效益

该技术采用HC36型高速液压夯实机补强路基施工，与500 kN·m型重锤夯实机相比，路基夯实效果每填土高度2.0 m每点9遍与每填土高度4.0 m每点3遍～4遍的500 kN·m型重夯沉降量相近。高速液压夯实机平均每天可施工约3 000 m。500 kN·m型重夯可施工约1 300 m2，工效较重夯可提高400 m2。

与小钢管注浆处理相比，按填高6 m台背、路基宽24 m计算注浆量约为432 m，注浆成本价按120元/m计算，注浆费用为51 840元；使用HC36型高速液压夯实机进行每2 m补强措施加固，共计施工约792 m2，按1.20元/m2施工成本计算，投入费用为950.40元；按工期2 d完成1个台背计算，需投入台班2个，每个台班约为1 200元，共计台班费用2 400元。

8 结语

经过技术经济效益的对比，本补强夯实技术在保证质量的情况下，既能缩短工期，又降低了施工成本。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性差、层间结合力差的固有缺陷，效益显著，在全线得到广泛推广。

[1] 曹 斌，余崇俊.高速液压夯实机与施工技术[J].公路交通科技，2014(2)：31-32.

The construction technology of high speed hydraulic ramming machine reinforcement roadbed

Huang Yongchao

(ShanxiRoadandBridgeFirstEngineeringLimitedLiabilityCompany,Taiyuan030006,China)

Combining with the Chang-Han highway extension engineering, this paper introduced the compaction mechanism of high speed hydraulic ramming machine, elaborated the key technology of high speed hydraulic ramming machine reinforcement roadbed under V-shaped groove, “three” structures’ back fill and new and old roadbed width and other special terrain conditions, the practice showed, the technique improved the roadbed strength, shorten the construction period, reduced the construction cost and had significantly economic benefits.

high speed hydraulic ramming machine, roadbed, compaction and reinforcement, economic benefit

1009-6825(2016)22-0151-03

2016-05-27

黄永超(1973- )，男，工程师

U415.5

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