高速液壓夯實(shí)機(jī)應(yīng)用問(wèn)題解答 (高速公路路基部分 上)

1、高速液壓夯實(shí)機(jī)的壓實(shí)原理

高速液壓夯實(shí)機(jī)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(guò)緩沖傳力部件及夯板壓實(shí)土體。對(duì)土體的作用為靜力(重力)與動(dòng)力(變力)的復(fù)合作用，主作用力為動(dòng)力，屬動(dòng)力壓實(shí)(加速運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)減速運(yùn)動(dòng))。動(dòng)力壓實(shí)是介于夯實(shí)(減速運(yùn)動(dòng))和靜力(重力、恒力)壓實(shí)之間的一種壓實(shí)工藝，是在夯實(shí)工藝基礎(chǔ)上發(fā)展形成的一種新工藝。高速液壓夯實(shí)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式及工作原理同 Evd動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試儀。

2、高速液壓夯實(shí)機(jī)在路基壓實(shí)設(shè)備中的定位

高速液壓夯實(shí)機(jī)對(duì)土體的壓縮效果低于大噸位強(qiáng)夯，顯著高于任何型式的靜力壓實(shí)設(shè)備(含振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械)?？刹糠痔娲鷱?qiáng)夯；可對(duì)重型壓路機(jī)(含振動(dòng)壓路機(jī)，下同)碾壓達(dá)標(biāo)后仍達(dá)不到使用要求的土體增強(qiáng)補(bǔ)壓(與沖擊壓實(shí)的作用大體相當(dāng)或高于，取決于參數(shù)設(shè)置)。據(jù)昌九加寬試驗(yàn)段，HC36高速液壓夯實(shí)機(jī)在補(bǔ)強(qiáng)沉降量、生產(chǎn)率、適用部位等方面顯著優(yōu)于11噸強(qiáng)夯機(jī)。

3、 高速液壓夯實(shí)機(jī)動(dòng)力壓實(shí)工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

Evd動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試儀對(duì)土體產(chǎn)生的的動(dòng)應(yīng)力大約相當(dāng)于車(chē)輛通過(guò)時(shí)，HC36高速液壓夯實(shí)機(jī)(第三代產(chǎn)品)標(biāo)準(zhǔn)配置時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力大約為 Evd動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試儀的25倍；HC36高速液壓夯實(shí)機(jī)的最大下壓力大約為重型壓路機(jī)壓實(shí)輪重力的15倍上下，有效壓實(shí)厚度約2m(指已分層壓實(shí)的總厚度),影響深度約4m;重型壓路機(jī)對(duì)土體的下壓力不及滿(mǎn)載重型自卸車(chē)車(chē)輪，與高速液壓夯實(shí)機(jī)相比不在一個(gè)數(shù)量級(jí)。幾千年來(lái)，動(dòng)力壓實(shí)工藝(夯實(shí)等)是保證壓縮土體穩(wěn)定性的最佳工藝方法，靜力壓實(shí)技術(shù)(靜碾、振碾、堆土壓重等)難以逾越。世上存續(xù)數(shù)百年、上千年的壓縮土建筑物皆為夯土。如現(xiàn)存2000年前的中國(guó)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(shí)機(jī)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(jī)、沖擊壓路機(jī)、強(qiáng)夯的部位，如分段多、短距離的高填方路基等。高速液壓夯實(shí)機(jī)間歇作業(yè)，效率低于連續(xù)作業(yè)的碾壓機(jī)械，一般用于局部壓實(shí)和增強(qiáng)補(bǔ)壓。

5、 高速液壓夯實(shí)機(jī)對(duì)碾壓達(dá)標(biāo)路基的補(bǔ)強(qiáng)作用

分層碾壓的土體具有層內(nèi)上密下疏、層間結(jié)合力低的特征，路基的承載力、穩(wěn)定性及抗動(dòng)載能力相對(duì)較低，這些固有缺陷通過(guò)較長(zhǎng)的自然實(shí)效、工后加載預(yù)壓等可弱化。根據(jù)不同施工條件，使用壓實(shí)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于碾壓機(jī)械的沖擊壓路機(jī)、強(qiáng)夯、高速液壓夯實(shí)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力壓實(shí)補(bǔ)強(qiáng)的效果更直接、更顯著。高速液壓夯實(shí)機(jī)的主要功能之一是在其影響范圍內(nèi)，對(duì)分層碾壓土體進(jìn)行整體化處理，在進(jìn)一步動(dòng)態(tài)壓縮土體的同時(shí)，弱化層內(nèi)顆粒上密下疏、層間結(jié)合力低等固有缺陷及人為施工質(zhì)量缺陷，提高土體的密度及均勻度，從而提高路基整體強(qiáng)度及穩(wěn)定性。提高的程度與路基原有質(zhì)量及機(jī)器使用參數(shù)相關(guān)。以路基填筑時(shí)選用的國(guó)產(chǎn)第三代高速液壓夯實(shí)機(jī)HC36型為例，有效影響深度~2m,3檔9錘時(shí)橋背(96區(qū))的補(bǔ)壓沉降量的大多50~200mm。沉降量50mm 時(shí)，有效區(qū)內(nèi)土體平均壓縮率~2.5%;沉降量100mm 時(shí)，壓縮率~5%;沉降量200mm 時(shí)，壓縮率~10%。即便有效區(qū)內(nèi)壓縮率按70%計(jì)(其余計(jì)為深層壓縮),土體實(shí)際密實(shí)程度仍顯著提高。還有一種解釋?zhuān)焊咚僖簤汉粚?shí)機(jī)的夯擊點(diǎn)形成一組硬土柱，類(lèi)似路基的骨架。

6、高速液壓夯實(shí)機(jī)補(bǔ)壓效果測(cè)試

根據(jù)各地的大量測(cè)試數(shù)據(jù)，高速液壓夯實(shí)機(jī)對(duì)達(dá)標(biāo)路基補(bǔ)壓后路基沉降量顯著,壓實(shí)度、Evd等指標(biāo)提高不大，或有所下降。主要原因是：1)壓實(shí)度、Evd 、K30 等測(cè)試方法面向分層碾壓的薄層土體，不適合高速液壓夯實(shí)機(jī)；

2)原有路基并不是層層達(dá)標(biāo)或基底弱。據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以認(rèn)為， HC36 高速液壓夯實(shí)機(jī)3檔9錘的補(bǔ)壓沉降量大于100mm 時(shí)，原路基填筑質(zhì)量大多屬不合格或合格不合用。對(duì)地基(含路基)的基本要求、最終要求應(yīng)是其使用期內(nèi)的幾何穩(wěn)定性。對(duì)于路基，就是預(yù)期內(nèi)的沉降量。高速液壓夯實(shí)機(jī)直接解決路基沉降量問(wèn)題，用壓實(shí)度等下層展開(kāi)指標(biāo)考核屬本末倒置。高速液壓夯實(shí)機(jī)是快速、直觀(guān)抽查檢測(cè)路基實(shí)際填筑質(zhì)量的最佳設(shè)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(shí)機(jī)進(jìn)行大范圍抽查，無(wú)論是設(shè)計(jì)問(wèn)題、施工問(wèn)題、檢測(cè)問(wèn)題，無(wú)導(dǎo)致質(zhì)量缺陷的原因是人為的還是天然的，高速液壓夯實(shí)機(jī)皆可做到一覽無(wú)遺。

7、 橋背過(guò)渡區(qū)的實(shí)際填筑質(zhì)量及隱患

根據(jù)全國(guó)各地高速液壓夯實(shí)機(jī)的橋背補(bǔ)壓數(shù)據(jù)，大多橋背過(guò)渡區(qū)填筑質(zhì)量不及普通路基，橋臺(tái)附近補(bǔ)壓沉降量100~300mm,   過(guò)渡區(qū)之說(shuō)名不副實(shí)。主要原因是從標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)到施 工、檢測(cè)，各個(gè)環(huán)節(jié)皆有缺陷。要求使用輕型(小型)壓實(shí)(夯實(shí))機(jī)械處理重型壓 路機(jī)碾壓盲區(qū)屬典型的自欺欺人。使用搭板技術(shù)后橋頭跳車(chē)問(wèn)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(jù)介紹，河北(京珠高速)、甘肅等地曾出現(xiàn)過(guò)。既然稱(chēng)之為過(guò)渡區(qū)，分層壓實(shí)時(shí)就應(yīng)當(dāng)使用壓實(shí)強(qiáng)度大于重型壓路機(jī)的壓實(shí)機(jī)械，根據(jù)需要使用高速液壓夯實(shí)機(jī)補(bǔ)強(qiáng)，才可能保證填筑質(zhì)量。很多地方使用 VC30D  (激振力300kN)  大振幅垂直振動(dòng)夯實(shí)機(jī)，鋪層500mm 時(shí)壓實(shí)度98~99%,  效果理想。

8、高速液壓夯實(shí)機(jī)選型

一般用途時(shí)建議選用第三代機(jī)型--HC36高速液壓夯實(shí)機(jī)。該系列高速壓夯實(shí)機(jī)代表了現(xiàn)階段高速液壓夯實(shí)機(jī)的最高水平：經(jīng)交通部西安筑路機(jī)械檢測(cè)中心檢測(cè)、部省級(jí)技術(shù)鑒定、二十余省市區(qū)施工驗(yàn)證、采用了多項(xiàng)專(zhuān)利及專(zhuān)有技術(shù)、將世界王牌 BSP 夯實(shí)機(jī)打出中 國(guó)。HC36 高速液壓夯實(shí)機(jī)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(shù)按需設(shè)定；與適用裝載機(jī)成套后可24小時(shí)連續(xù)工作，可直接與適用的5t級(jí)裝載機(jī)聯(lián)接匹配(無(wú)需結(jié)構(gòu)性改制)。大多用戶(hù)選用了HC36高速液壓夯實(shí)機(jī)。用于山區(qū)重丘地區(qū)的高填方路基夯實(shí)時(shí)(替代強(qiáng)夯)也可選用 HC42 高速液壓夯實(shí)機(jī)。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(hù)選用了HC42 高 速液壓夯實(shí)機(jī)。

9、高速液壓夯實(shí)機(jī)主要工作參數(shù)(建議，僅供參考)

碾壓達(dá)標(biāo)路基補(bǔ)強(qiáng)時(shí)一般用3檔(最大夯擊能量),單點(diǎn)夯擊6~12擊，大多采用9擊；在薄弱敏感構(gòu)筑物附近施工時(shí)應(yīng)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(qū)采用3檔15~20擊，有的要求補(bǔ)強(qiáng)沉降量不小于200mm 或最后3擊沉降量不大于10mm。據(jù)部分地區(qū)測(cè)試，夯實(shí)機(jī)夯板邊緣距橋臺(tái)100mm時(shí)對(duì)橋臺(tái)的影響在安全范圍內(nèi)。鑒于夯實(shí)機(jī)的土效應(yīng)，建議夯板邊緣距橋臺(tái)200~300mm,  或更大。與擋墻的距離應(yīng)在500mm 以上。鑒于夯實(shí)機(jī)的擠土效應(yīng)，用于補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，可按夯點(diǎn)間隔1.5m (夯板邊緣間隔0.5m),   橫平豎直排列布點(diǎn)，沉降量偏大的部位在四個(gè)夯點(diǎn)間補(bǔ)一點(diǎn)。替代強(qiáng)夯進(jìn)行高填方路基夯實(shí)時(shí)，可按夯點(diǎn)間隔1.2~1.5m。梅花形布點(diǎn)、疊夯、排夯等理性措施，無(wú)明顯實(shí)際效果，屬低效浪費(fèi)。

10、高速液壓夯實(shí)機(jī)的效率及使用成本

高速液壓夯實(shí)機(jī)單個(gè)橋背的工作時(shí)間主要取決于補(bǔ)壓面積。以縱向長(zhǎng)度12m、夯點(diǎn)間距1.5m計(jì)，使用HC36高速液壓夯實(shí)機(jī)時(shí)：分離式橋背(半幅)約需30~40min,熟練機(jī)手低于30min;整體式橋背約需50~80min。與5t裝載機(jī)成套使用時(shí)，機(jī)動(dòng)性好， 一般一臺(tái)機(jī)器可兼顧2~4個(gè)標(biāo)段。使用成本的影響因素很多。以甘肅武灌高速為例，全長(zhǎng)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(qū)公路，假設(shè)480個(gè)橋涵背全部按超過(guò)過(guò)渡區(qū)2m補(bǔ)壓?？刹捎脴I(yè)主自備裝載機(jī)僅購(gòu)買(mǎi)夯實(shí)機(jī)2臺(tái)、自行施工；或購(gòu)買(mǎi)2臺(tái)整機(jī)，自行施工；或租賃2臺(tái)，或項(xiàng)目部購(gòu)買(mǎi)后2個(gè)項(xiàng)目部合用等形式?？傎M(fèi)用約占概述投資的0.01~0.02%。在下一條公路繼續(xù)使用時(shí)，若自備設(shè)備，后續(xù)費(fèi)用中不含購(gòu)機(jī)費(fèi)略加維修費(fèi)，成本大幅降低；若租賃，費(fèi)用不 變。租賃費(fèi)用高，但便于操控，專(zhuān)業(yè)化施工易保證質(zhì)量、效率高。