高速液压夯实机补强夯实技术研究

程 翀

(山西省交通运输厅公路交通工程定额站，山西 太原 030006)

0 引言

高速液压夯实机是一种机动灵活、高强度、高效率逐渐被广泛使用的新型夯实机械，可用于短路基、桥涵墙背、路基边角处的补强夯实作业。近年来虽然高速液压夯实机在工程实践中的应用越来越广泛，但目前对高速液压夯实机的应用研究多集中在补强夯实石料或砂砾料方面，对其在黄土填筑路基补强夯实中的应用研究较少。

1 高速液压夯实机加固机理及适用范围

1.1 高速液压夯实机工作原理

根据锤体下落方式的不同，高速液压夯实机可分为自由落锤式和强制落锤式，其工作原理如图1所示，自由落锤式(单作用)：在主机驱动下通过液压缸将夯锤提至设定高度后释放，锤体在自重作用下自由下落，落下后通过缓冲传力装置夯击静压在地面上的夯板，以锤体冲击力与机器自重的合力通过夯板压缩土体，从而达到补强夯实的作用；强制落锤式(双作用)：与自由落锤式不同之处在于液压缸将夯锤提至设定高度后，迅速向锤体反向加力，锤体在自重和液压缸反向推力作用下加速下落，以更大的冲击力通过夯板压缩土体，以达到更好的压实效果。

1.2 高速液压夯实机性能特点及适用范围

高速液压夯实机作用力峰值较小，作用柔和，且作用时间较长，能够防止扬尘及填料的飞溅。与振动碾压相比，高速液压夯实机具有较强的贯穿力，作用范围较深，在一定深度范围内夯实密实度较均匀。高速液压夯实机通过先进的液压控制系统实现连续夯实，夯击能量分为强、中、低三档，夯击档位可根据需要自行选定，夯击频率分为手动与自动两种操作模式，连击次数可以根据需要自行设定，也可通过手动控制随机夯击，并且在主机(通常为装载机)牵引下能方便、快捷地完成换位或转场工作。

高速液压夯实机可用于多种地形及多种作业方式，特别适合高等级公路路基填筑的夯实处理。高速液压夯实机在高等级公路施工中主要用于对达标路基的补强及直接夯实，以减小路基的工后沉降，主要应用部位为桥台涵背填土、填挖结合部、高填路基、新旧路基结合部及加宽部、鸡爪冲沟、冲压盲区、不便或不宜使用强夯的部位等，以及其他需要补强或直接夯实的部位。

2 高速液压夯实机补强夯实黄土路基现场试验研究

2.1 现场试验概况

试验依托山西某高速公路黄土路基施工现场，该路段地基土为一般新黄土具有代表性。在现场采用泰安恒大机械有限公司第三代夯神牌HC42高速液压夯实机对其在黄土路基施工中的应用技术进行研究。HC42高速液压夯实机为双作用液压锤，与装载机配套使用，采用电脑控制、液压加力，冲击强度多级调控，共分3个档位。

由高速液压夯实机工作原理可知，其夯实效果主要取决于夯锤质量、夯锤提升高度、夯击次数、夯点布设形式等因素。由于机器出厂后夯锤质量即已确定，故本文采用工程现场HC42高速液压夯实机进行不同档位、不同夯击次数、不同夯点间距的现场试验，研究各因素对黄土路基补强效果的影响。

2.2 夯击档位对夯实效果影响

HC42高速液压夯实机共分3个档位，为研究不同档位对补强夯实效果的影响，在新旧路基结合部碾压达标的路基表面，采用梅花式布设夯点，夯点中心间距为150 cm，即邻近夯点边缘间隔50 cm。对不同的点分别采用Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ档夯击18次进行补强，每夯击3次使用水准仪观测一次下沉量，每档位条件下取3个点进行下沉量观测，观测结果可以看出，Ⅲ档补强夯实效果最好，Ⅱ档次之，Ⅰ档补强夯实效果最差。由实测数据可知，Ⅲ档夯击3遍的效果即超过或接近Ⅰ档与Ⅱ档夯击效果。因此，使用HC42高速液压夯实机补强夯实黄土路基时，宜采用Ⅲ档进行补强作业，效率最高。

2.3 夯击次数对夯实效果影响

为研究高速液压夯实机夯击次数对夯实效果的影响，在扶壁式挡土墙墙背回填黄土路基碾压后，选择Ⅲ档分别在不同点位进行6次、9次、12次、15次、18次、21次、24次的夯击试验。试验过程中每夯3锤观测一次夯沉量，夯实完成后对不同夯击次数用环刀在夯点中心不同深度处取样检测压实度。

2.3.1夯沉量

从每点夯击不同次数引起的夯沉量来看，使用HC42高速液压夯实机对黄土路基进行补强夯实，根据补强夯实位置及压实质量要求的不同，同时考虑补强夯实施工效率，每点夯击次数以12次～18次为宜，且最后3锤引起的夯沉量不宜大于1 cm～1.5 cm。

2.3.2压实度

补强夯实完成后，在夯击不同次数的夯点中心不同深度处取样检测压实度，从夯击不同次数引起的压实度变化来看，使用HC42高速液压夯实机对黄土路基进行补强夯实，根据补强夯实位置及压实质量要求的不同，同时考虑补强夯实施工效率，补强夯实厚度不宜过大，每填筑1 m～1.5 m即需补强一次，每点夯击次数以12次～18次为宜。

2.4 夯点间距对夯实效果影响

为研究夯点间距对夯实效果的影响，在墙背回填黄土路基碾压后，布设夯点间距分别为1.25 m,1.5 m,1.75 m,2.0 m进行夯击试验，夯点布设形式为梅花式。根据前面试验结果，每点夯击次数取为18次，每夯击3次观测一次夯沉量。夯击完成后，在夯点中心、夯点边缘、两点间隔中心不同深度处用环刀取样检测其压实度。

2.4.1夯沉量

根据观测结果分析，从考虑夯沉量的角度看，补强夯实不同位置时，夯点中心间距均不宜超过1.5 m，且夯点中心间距应随压实质量要求的提高而减小，每点补强夯击次数不应少于12锤，以最后3锤引起的夯沉量小于1 cm～1.5 cm为宜。

2.4.2压实度

补强夯实作业前，选择两个点检测初始压实度。对中心间距不同的夯点夯实完成后，将表面虚土铲除，在夯锤中心、夯锤边缘、两夯点中间不同深度处取样检测压实度，从试验结果及分析可知，夯点中心间距对深层范围内的土体压实度有一定影响，尤其是对两夯点作业间隙土体压实效果影响较大。故从考虑压实度的角度看，补强夯实不同位置时，同时考虑施工效率及补强夯实的均匀性，夯点间距不宜超过1.5 m，且夯点间距应随着压实质量要求的提高而减小，必要时可进行紧密作业。

3 高速液压夯实机补强夯实黄土路基质量控制方法与标准

使用HC42高速液压夯实机对黄土路基不同部位进行补强夯实，补强夯实厚度以1.0 m～1.2 m为宜，对路基压实质量要求不高时补强夯实厚度可为1.5 m，补强作业宜采用Ⅲ档，夯击次数以12次～18次为宜，夯点布设为梅花式，夯点中心间距不得超过1.5 m，且最后3锤夯沉量不宜大于1 cm～1.5 cm。根据试验结果及分析，制定黄土路基不同部位采用HC42高速液压夯实机补强夯实施工质量控制方法与标准如下，为高速液压夯实机在补强夯实黄土路基中的应用提供技术参考。

3.1 桥台涵背

每分层填筑1 m进行补强一次，夯点采用梅花式满布或夯点中心间距为1.2 m，采用Ⅲ档15锤～18锤，且最后3锤夯沉量不宜大于1 cm，夯点边缘与桥台等结构物的距离不宜小于20 cm，具体大小需根据结构物强度而定，纵向补强范围应超出过渡区1 m～2 m。

3.2 新旧路基拼接部、挡墙墙背

新旧路基拼接部每填筑一个台阶厚度补强一次，强度较高的墙背每回填1.5 m补强一次，夯点边缘与墙背距离不宜小于50 cm，夯点采用梅花式布设，夯点中心间距1.2 m，采用Ⅲ档15锤～18锤，且最后3锤夯沉量不宜大于1 cm。横向补强范围按照1排～2排布点。

3.3 高填方短路基、鸡爪冲沟、填挖结合部及其他部位

每分层填筑1.5 m进行补强一次，夯点采用梅花式布设，夯点中心间距1.2 m～1.5 m，采用Ⅲ档12锤～15锤，且最后3锤夯沉量不宜大于1.5 cm。填挖结合部补强夯实范围向外延伸不少于3 m。

上述各个部位补强夯实完成后，须用机械将路基表面约20 cm厚度的冲击虚土全部铲除并刮平，使用光轮压路机或小平板夯收压整平后进行下一道工序施工。

4 结语

通过对高速液压夯实机加固机理及性能特点的分析，研究了不同夯击档位、夯击次数、夯点间距对补强夯实效果的影响。结合补强夯实位置的不同，提出了相应的补强夯实技术参数，为HC42高速液压夯实机在黄土路基补强夯实中的应用提供技术参考，建立了相应的质量控制方法及标准。