液压高速夯实机在高铁路基施工中的应用研究

景宏军/JING Hong-jun

（中铁二十二局集团有限公司，北京 100043）

高速液压夯实机工作原理是通过挖掘机或装载机的液压动力输出，将内置夯锤提升到一定高度，夯锤在自身重力和液压蓄能器的帮助下加速下落，并在液压缸的作用下实现高速运动，连续击打夯实地面。液压夯实机适合桥涵台背、半填半挖局部高填方等局部路段及狭窄区域作业[1-2]，对桥头跳车问题也有显著效果，能显著提高回填土的密实度，加速消除一定深度内的回填土沉降，提高回填土的压实效果，减少工后沉降，从而有效提高回填土工程的质量和效率。本文以HC36 液压高速夯实机工艺性试验施工为例，明确施工参数及夯实标准，为将来高速铁路建设提供经验。

1 工程概况

新建铁路北京至沈阳客运专线（京冀段）站前工程JSJJSG-9 标段位于北京市密云区巨各庄镇段路基全长7.047km。路基基床底层及基床以下采用A、B 组土，填料粒径的要求基床底层不得超过60mm，基床以下不得超过75mm。为保证路基填料满足设计要求，项目新建一集拌站对A、B 组填料进行集中加工生产。针对我标段路基静置期和预压期不足问题，经专家进行分析研究，最终确定剩余未完成填筑的路基压实标准全部按照基床底层标准执行，当填筑高度达到1.5m时，对路基进行追加密实。我工区在DK90+077-DK90+140 段路基进行工艺性试验。

2 液压高速夯实机概述

本文研究的HC36 型液压高速夯实机总重量为20.0t，夯锤质量为3.0t，夯板直径为1.0m，最大提升高度为1.2m，锤击频率30～80 次/min，额定冲击能360kJ。依据实际情况，夯击能量可依据夯锤的提升高度进行调整，分别设有弱、中、强3 档。（简称为1、2、3 冲程，分别对应0.8m、1.0m、1.2m 的提升高度）。夯击频率可根据不同工况设置为手动和自动操作模式，可满足不同工况的需要[3]。该设备适合桥涵台背、半填半挖局部高填方等局部路段及狭小面积作业，路基加宽时，对新旧路基接缝、锥形坡、桥涵台背等作业范围，可在有限的部位处集中能量夯实，大幅度提高回填土工程质量及效率。

2.1 HC36液压高速夯实机组成

HC36 液压高速夯实机由3 个部分组成：锤体、液压动力装置和控制装置。锤体主要由液压缸和夯锤组成驱动装置，控制装置主要分为控制器、手动/自动按钮和机界面[4]，液压动力装置主要分为液压泵、发动机和油箱。

在锤体下落时为了确保夯锤重心的稳定性，在HC36 液压高速夯实机上设计了含有导向能力的夯架。夯架及夯锤接连处均有凹槽，夯锤利用凹槽在夯架内完成上下运动，结构示意如图1。

图1 液压高速夯实机结构简图

2.2 HC36液压高速夯实机的工作原理

HC36 液压高速夯实机夯锤在液压油和重力的共同作用下下落。路基压实通过施力装置完成，并随着液压缸的伸缩快速来回移动，可选择不同的坠落高度，以满足不同的作业要求，工作原理如图2。

图2 液压高速夯实机工作原理图

3 工艺性试验要求

路基填筑过程中严格按照工艺性试验总结的施工参数控制每一填筑层厚度，路基虚铺厚度为35cm，碾压后厚度为30cm。路基每填筑层必须进行压实系数检测，每填筑3 层进行压实系数≥0.95，K30 ≥130MPa/m，Evd ≥40MPa 等三项压实标准进行控制，试验必须经试验室进行检测，现场监理工程师见证，验收合格后进行下道工序。该段路基已填筑完成5 层，总填筑厚度达到1.5m，具备做工艺性试验要求。见表1。

表1 现场夯击前后压实标准对比表

4 液压高速夯实机施工工艺

4.1 工艺流程

液压高速夯实机施工工艺流程如图3 所示。

图3 压实施工工艺流程图

1）场地平整。路基正式夯击前，对压实层压实标准进行检测，满足设计要求，待监理工程师验收合格后布置夯实点。

2）夯实点布置。检测人员应在检查合格的路基段内放样夯实点，并用白灰进行标记和编号，再根据编号测量出每个点的初始标高。测量数据经监理检查合格后进行下道工序。

3）夯锤对准点位。液压夯实机按测量放样的位置就位，使夯锤对准点位。液压夯实机作业点采用夯实机底座边缘接触型方式，如图4 所示。

图4 底座边缘接触型作业方法图

4）夯实机依据夯实的程度，由强、中、低3 个档组成，先将夯机档位调至强档，夯击3 锤，监测出夯点的下沉量并记录。以强档每3 锤为一组累加，完成第6 锤、9 锤、12 锤夯实，累加并记录每3 锤的沉降量。

5）当一个夯实点达到要求后，将机器移动到下一个点，采用扇形作业方法，在每个作业面的左、中、右3 个点完成后[5]，再进行下一排施工。

4.2 施工注意事项

1）填方路基追密压实控制标准为：最后3 锤与其前3锤的相对沉降量差值不得超过10mm[6-7]。

2）液压高速夯机工作点处，夯锤外缘与桥梁、涵洞等结构物之间的距离不得少于1m，否则夯击能量大，易损坏填层边部。

3）当横向结构物的顶部填充厚度不超过2.0m，禁止夯实施工[8]。

5 工艺试验分析

5.1 液压高速夯实机夯击遍数确定

夯击遍数与沉降量试验数据表见表2。

表2 高速液压夯工艺性试验数据记录表

对DK90+077-DK90+140 段路基选取3 个断面共9 个点的试验数据，分别进行折线图分析，见图5。最终得出，填方路基追密压实采用液压高速夯实机夯实遍数为9 遍时，各点均满足要求。

图5 DK90+077、108、140段路基夯击遍数与沉降量试验数据折线图

5.2 试验参数的确定

1）高填方路堤追密压实采用HC36 液压高速夯实机压实，高填方路基追密压实标准遍数为9锤[11]。

2）作业点布置采用夯实机底座边缘为接触型方式。

3）液压高速夯实机追密压实采用强档夯击。

4）夯击作业采用扇形作业方法。

5）液压夯实机的压实厚度为1.5m 适宜[12]，现场每层0.3m，得出每5 层补强追密1 次。

6 结语

为有效加速路基沉降速率，最大限度消除工后沉降引起的安全隐患，确保高速铁路路堤填筑质量，根据现场实际情况，我项目进行了液压高速夯实机压实工艺性试验，以确定施工参数，指导下一步大规模施工。

试验结果表明，施工设备、施工工艺和方法、施工顺序满足施工需要。通过试验，更深入地了解液压高速夯实机工作原理及工作特点，与普通的夯实机具比较，具有夯击能量高，影响深度大、机动灵活性强、击打频率高等优点，还可以应用于斜面夯实，夯击能量可调，能满足不同地基的夯实需求。