高速液压夯实机工艺介绍

新博高速公路T J 22合同段
高速液压夯实机工艺介绍
广广东东长长大大公公路路工工程程有有限限公公司司
新新博博高高速速公公路路T T J J 2222合合同同段段项项目目部部
二二〇〇一一七七年年二二月月
高速液压夯实机工艺介绍
一、背景介绍
按照国内目前的施工工艺，桥台台背、涵背等填筑时均存在施工场地狭小、大型机械运行不便、小型夯实设备难以达到施工压实标准的弊病，致使线路纵向刚度差异愈加悬殊，再加上通车后动载的长期作用最终形成“台背跳车”，还有路基高填方的地段，工后累计自然沉降较大，路基没有达到压实要求，而导致的路基沉降。

普通高填路基用20t以上重型振动压路机碾压达标后尚需冲击压路机补强，压实要求更高的桥背过渡区等反而用作用甚微的小型压实机具，实际上无法达到压实要求，易造成台背的不均匀沉降。

根据上述情况，迫切需要一种能够适应狭小场地、压实功率高的设备弥补这一空缺。

为此，我标段率先采用高速液压夯实技术并通过实地试验研究设备性能，确定合理施工参数以形成补强工艺。

二、高速液压夯实机介绍
2.1压实理论基础：高速液压夯实机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”，简称“动压法”。

动力指动态力，变力。

动力压实技术是区别于静力压实、振动压实、冲击压实、夯实等传统压实技术的新技术。

2.2与传统压实技术对比
2.2.1.动力压实是在静力（重力）压实的基础上，施加更大的动态力提高压实效果；
2.2.2.振动压实是利用振动效应增强静力碾压的效果；
2.2.
3.冲击压实是高频率交替的夯击与变力（静力与变力的合力，仍属变力）碾压；
2.2.4.夯实是锤体以最大速度直接击打对地面，具有冲击大、衰减快的典型特征。

2.3动力压实的优点
动力压实是一种介于冲击压实变力碾压段与夯实之间的压实方法。

动力压实与冲击压实碾压段均利用变力和重力的合力压缩土体，但前者变力与重力之比相当大，后者相对较小。

动力压实与夯实均具有冲击，但前者是从静态加速，冲击力的峰值小得多且持续时间长，后者是以最大速度冲击地面，冲击力的峰值大得多且作用时间短。

若用夯实法补强碾压达标桥台背，锤体对土体的强力剪切破坏了土体结构；锤体正面高速压缩土体的同时，向周边高速挤土，产生强烈的剪切波，破坏力大。

动力压实技术用于路基补强时，是在不破坏原有土体结构的前提下适度提高土体强度和密实度。

过度必然会破坏原有土体结构，与直接夯击无异。

用于路基分层填筑时，会出现较深剪切。

三、仁博高速TJ22标采用的THC36高速液压夯实机
3.1技术原理简介
THC36高速液压夯实机：液压缸将锤体提升至一定高度后释放，锤体高速落下后通过缓冲传力装置夯击压在地面的夯板，以冲击力与机器重力的合力压缩土体的压实机械。

高速液压夯实机锤体最大提升高度时的夯击频率大于30击/min，堆土体的作用为动力压实，工艺
特点是高强度、高频率反复施压。

高速液压夯实机的主参数为锤体势能，锤体势能（KJ）=锤体重力（KN）*锤体最大提升高度（m）,如我标段采用的THC36高速液压夯实机锤体势能的标定值为36KJ（=30 kN * 1.2m）.
锤体高速下落时，液压缸的排油阻力与流速的二次方成正比。

1.2m高度的自由落体时间0.49s，对土体压缩起主要作用的是单位接地面积的锤体动量，即锤体质量与落锤末速度的乘积再除以接地面积；也可简单理解为落锤的瞬时冲击力或冲击作用。

THC36高速液压夯实机主要参数：双作用液压锤、电脑控制、与5t装载机成套后使用。

THC36的额定势能36KJ、锤芯重量3t、最大提升高度1.2m、锤脚直径1m（接地面积0.785m2）,锤击冲程0-1.2m 可调。

夯击强度（档位）、连击次数可根据需要设定，也可使用手动随机夯实。

有效压实深度2m以上，影响深度4m。

3.2可使用部位及注意事项
高速液压夯实机在公路路基填筑中主要用于碾压达标路基的补压增强（补强、追密）及直接夯实。

3.2.1.桥梁台背、涵洞台背、挡土墙台背及类似部位；
3.2.2.高填高陡路基；
3.2.3.鸡爪冲沟地、填挖接合部、换填边缘及某些类型的软基处理区域等；
3.2.
4.新旧路接合部及旧路基开挖部等；
3.2.5.墙背邻近处、低填方涵顶及其他薄弱结构物附近不宜使用高
速液压夯实机。

四、THC36高速液压夯实机在仁博TJ22标试验性施工情况
4.1试验概况
为保证工程质量，减小“三背”、填挖交界及素土路基工后沉降，我标段率先采用高速液压夯实技术并通过实地试验研究设备性能，确定合理施工参数以形成补强工艺。

根据现场实际情况，选取K451+240涵洞涵背回填做为本次液压高速夯实机夯实试验地点。

该涵洞涵背回填填料采用风化石，粒径不大10cm，分层压实厚度不大于20cm，施工中采用26t压路机进行逐层碾压。

K451+240涵洞设计参数：涵长66.2m，孔径1-4×4m，正交。

4.2试验方法
4.2.1布点：布点采取沿锤心距离1.0m均匀布点，布设范围为每侧3排，夯锤边缘距涵背最小距离为30cm，夯点布置图如下。

4.2.2夯实过程及测试方法：拟在涵背填筑高度为分别为2米、4米各夯实一次。

试验中采用3档档位每次累加3锤夯实作业，利用水准仪测量每夯机3锤后的相对高程，得到对应累积沉降量和相对沉降量，分别采用动力触探试验检测夯实前后地表、不同夯击次数点位的地基承载力。

最后对夯实面测得最终台背填筑面整体沉降量。

4.3试验结果及分析：根据现场进行的沉降观测及承载力检测试验，整理得到的试验结果见下表。

涵背回填高度为2m时数据统计
涵背回填高度为4m 时数据统计
结果分析：由上述两表可以较明显看出沉降量随夯击锤数的增加而增加，但增加幅度逐渐减小甚至出现土体周边破坏隆起现象。

对于三档作业，前3锤的相对沉降量最大，前9锤的累积沉降量占试验21锤总沉降量的69%，前12锤的累积沉降量占试验21锤总沉降量的80%，同时注意到第15锤作业产生的相对沉降量只占总沉降量的
8.5%。

因此对于实际作业采用9-12锤已经能够达到现场补强要求，并且极大的提高了作业效率，施工中不宜过夯，以免造成周边土体隆
起侧压及破坏原有分层结构，通过试验数据观察9-12锤击实后表层地基承载力约提高60kpa——90kpa，经试验夯实9-12锤对夯实面整平收面后复测标高，得到整体夯实面沉降约6至7cm。

五、结论及建议
5.1由上述沉降观测及承载力检测试验结果可看出3档9-12锤的夯实作业能够很好的提高路基表层承载力，并加速完成填方路基的工后沉降。

5.2施工中我标段根据各地实际情况进行试验确定3档9-12锤为最适宜夯实档位及锤击数，每填筑深度2m补强一次，从而补强了“三背”夯填质量。

5.3补强区域根据“三背”、及路基结合部位填筑区域确定。

5.4如果出现局部沉降量过大，对于夯点间空隙部位，可以根据实际情况予以3-6锤的补充夯实，以利于工作面的整体找平。

5.5高速液压夯实机设备能量大、作业灵活、快速、占地面积小，通过集中的夯击能量对填料进行夯实，能均匀提高填料深层压实度，效果明显非常适合“三背”及路基结合部位等狭小作业面的补强施工。

5.6实际操作过程中，结合实际情况进行优化组合
其中对于2×2m涵洞，我标段采用在涵背全部回填完成后一次夯实，夯实前，在采用石灰线划出涵洞墙身边缘线。

对于6×6m 、6×5m 等较大涵洞，采用填筑高度为分别为2米、4米各夯实一次
对于窄背涵洞，采用单排布点。