劉明華12王吉慶12

（1.江西省高速集團贛州管理中心，江西贛州 341000；2.江西省高速集團安遠至定南高速公路及定南聯(lián)絡(luò)線項目建設(shè)辦公室，江西贛州 341000）

高速液壓夯實機補強臺背路基的施工工藝及工程應(yīng)用

劉明華1，2，王吉慶1，2

（1.江西省高速集團贛州管理中心，江西贛州 341000；2.江西省高速集團安遠至定南高速公路及定南聯(lián)絡(luò)線項目建設(shè)辦公室，江西贛州 341000）

介紹了高速液壓夯實機的工作原理及補強臺背路基填筑的施工工藝，并通過在安定（安遠—定南）高速公路及定南聯(lián)絡(luò)線建設(shè)項目工程中的應(yīng)用，分析了高速液壓夯實機的實際工程效果，得出了有關(guān)操作方法，供工程人員借鑒。

橋梁；夯實機；臺背回填；壓實度；施工技術(shù)

橋涵臺背回填的壓實質(zhì)量是導(dǎo)致“橋頭跳車”現(xiàn)象的一個重要因素。由于臺背填土是普通碾壓設(shè)備碾壓的薄弱環(huán)節(jié)，壓路機較小時，壓實噸位及振動較小難以滿足壓實要求，而較大的壓路機機械振動過大，容易對臺背產(chǎn)生破壞性影響。高效的小型壓實機具兼顧上述兩者的優(yōu)點，可將壓實厚度控制在15 ～20cm。高速液壓夯實機機動性強，可調(diào)控夯擊能量，特別適合狹小面積的夯實作業(yè)要求，也適用于斜面夯實、高臺夯實和溝槽凹坑夯實。經(jīng)其補強后，路基表面豎向變形可達5～10cm，可顯著提高回填土的壓實度，加速消除一定范圍內(nèi)臺背回填土的自然沉降，提升施工質(zhì)量，大幅減少臺背跳車早期病害的發(fā)生概率。

1　高速液壓夯實機的工作機理

高速液壓夯實機為機械、電子、液壓一體化產(chǎn)品，采用液壓加力與電子控制，夯擊強度設(shè)高、中、低三檔，具有步進和連續(xù)夯擊兩種工作模式，以滿足多種作業(yè)要求，電子裝置可進行工作模式及夯擊強度選擇。該裝置夯錘重量3.35t，行程0.2～1.2m，夯擊勢能40.2kJ，夯板直徑1.14m，夯擊頻率30～80次/min。按選擇的參數(shù)及其他設(shè)定參數(shù)，對機械裝置的運動狀態(tài)及液壓裝置的工作狀態(tài)進行動態(tài)監(jiān)控，實現(xiàn)夯實機的自動控制。

高速液壓夯實機由夯錘、夯架、夯板、液壓驅(qū)動裝置、電子控制裝置等組成。其基本的工作原理：重型夯錘在重力和液壓力的作用下下落，對路基土進行夯實，并在液壓缸的作用下實現(xiàn)快速上下往復(fù)動作，在裝載機工作裝置的牽引下，機動靈活地對不同位置進行準(zhǔn)確、快速壓實，從而滿足對夯實作業(yè)面積進行單點或連續(xù)壓實的要求。其平面影響半徑為100～120cm，垂直影響深度為200～300cm，對土體的有效壓縮深度為120～200cm。

2　液壓夯實機的施工工藝

2.1施工準(zhǔn)備及對填土的要求

施工準(zhǔn)備流程為人員準(zhǔn)備→技術(shù)交底→安全交底→機械準(zhǔn)備→臺階開挖→臺背回填前碾壓。

臺背回填土應(yīng)采用符合設(shè)計圖紙及規(guī)范要求的路基填筑土質(zhì)，按照規(guī)范要求進行分層填筑并使用32t以上壓路機碾壓。液限大于50%，塑性指數(shù)大于26，含水量不適宜直接壓實的細粒土不得直接作為臺背回填料。

2.2分層填筑碾壓

嚴(yán)格按監(jiān)理單位批復(fù)的臺背回填施工組織報告所明確的填料粒徑、最佳含水量、松鋪厚度、施工機械配置、碾壓遍數(shù)等工藝參數(shù)和要求組織施工。填土松鋪厚度以30～50cm為宜，保證一層填土壓實厚度為15cm左右。

2.3填后高程與壓實度檢測

提前在通道墻身用醒目紅色油漆標(biāo)劃刻度（基礎(chǔ)頂部設(shè)為零標(biāo)高，10cm精度等距控制），以利于控制填筑層厚度及沉降觀測。涵臺背刷防水瀝青。填筑8層后用水準(zhǔn)儀測量1次高程；每側(cè)臺背測4次。

對經(jīng)壓路機碾壓的回填土逐層檢測壓實度，按每一填筑層不少于2或1點/（50m2）的頻率進行檢測。

2.4液壓夯施工夯擊范圍

（1）平面夯擊范圍。按設(shè)計圖紙要求確定（涵臺臺背回填范圍）。對于填方段蓋板涵，底面為基礎(chǔ)頂面內(nèi)緣1m按1∶1坡率放坡至涵墻身頂面區(qū)域。圓管涵填土長度每側(cè)為不小于1倍孔徑、高為不小于1倍孔徑加2倍孔壁厚度。要求夯錘邊緣距結(jié)構(gòu)物最小距離為30cm。用石灰標(biāo)注夯擊范圍。

（2）豎向夯擊范圍。涵洞基底標(biāo)高～涵洞蓋板頂部高程。選擇填厚80、120、160、200cm對應(yīng)高程處分別進行液壓夯，按試驗結(jié)果確定的技術(shù)指標(biāo)選定最終的夯實平均層厚。單點夯擊2遍（3次/遍），沖程為120cm。液壓夯夯點布置如圖1所示。

圖1　液壓夯實機夯點布置

（3）夯擊順序（原則）。從墻身往遠離臺背處夯擊，從兩側(cè)往中間夯擊，從低位處往高位處夯擊。

（4）夯擊檔位（勢能）。根據(jù)夯實機的夯錘重量（3.35t）和沖程（120cm）計算自由落體的沖擊力。計算公式為：

計算得沖擊力F=387kN。而普通壓路機的壓力為200kN（20t壓路機）。施工中確保每次夯擊勢能一致，無明顯偏差。

（5）夯擊頻率。單點位夯擊3次，視為1夯；單點應(yīng)完成2夯，即總計夯擊6次。

（6）夯擊標(biāo)準(zhǔn)。最后1次夯擊與前夯的沉降差≤1cm。完成第3次夯擊、第6次夯擊時各測量1次沉降。

（7）估算夯擊效率。壓實度在96%的基礎(chǔ)上可提高1%～3%，沉降量一般為6cm（按沖程120cm計算）。

2.5相對沉降與壓實度檢測

（1）單點完成1夯（第1～3擊）、2夯（第3～6擊）、3夯（第7～9擊）、…、7夯（第19～21擊）后分別測量高程，計算相對沉降，并列表對比夯擊前后的總沉降值。

（2）對夯實補強的中間層位進行壓實度檢測，列表對比該層位夯擊后壓實度與夯擊前壓實度。

（3）如有可能，盡量建立相對沉降與壓實度的變化曲線。

2.6修整或復(fù)壓

對完成液壓夯的施工范圍進行修整，清理虛（?。┩敛⒄剑袟l件時可采用大噸位（≥32t）壓路機復(fù)壓一遍，為下循環(huán)填土及液壓夯施工做好準(zhǔn)備。以5.1～5.5m為一個工作循環(huán)，周而復(fù)始持續(xù)作業(yè)直至臺背回填達到設(shè)計標(biāo)高。

2.7注意事項

（1）液壓高速夯實機工作時，作業(yè)點夯錘外緣距橋涵結(jié)構(gòu)物最小距離應(yīng)不小于30cm，因為夯擊能量大，易損壞填層邊部。

（2）橫向結(jié)構(gòu)物頂部填土厚度不足3.0m時禁止夯實作業(yè)。

（3）填層表面干燥時要適量灑水，防止表面粉塵化而影響能量向深層傳遞。

3　應(yīng)用案例

3.1項目概況

安定（安遠—定南）高速公路及定南聯(lián)絡(luò)線是江西省“四縱、六橫、八射線”公路網(wǎng)主骨架的“第四射”南昌至定南高速公路的南段，是江西省地方加密高速公路，項目總長90.17km。下面對定南聯(lián)絡(luò)線某拱涵（4m×4m）臺背回填進行液壓夯實補強試驗。

3.2液壓夯實施工檢測方法及標(biāo)準(zhǔn)

3.2.1檢測方法

（1）沉降量的檢測。定點沉降量的檢測包括液壓夯擊前及每夯擊3錘、6錘后的標(biāo)高。

（2）壓實度的檢測。基底夯實處理，當(dāng)最后3錘與其前3錘的相對夯沉量差值不大于10mm時，地面以下1m深度范圍內(nèi)的壓實度檢測。

3.2.2液壓高速夯實質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)

液壓高速夯實機壓實基底處理，要求最后3錘與前3錘的相對夯沉量差值不大于10mm，夯實面下1m深度范圍內(nèi)的壓實度大于臺背標(biāo)準(zhǔn)壓實度1%～3%。

對每個液壓高速夯實機壓實夯點進行檢測，若檢測結(jié)果達不到設(shè)計要求，則采取補夯措施，直到達到設(shè)計要求。

3.3檢測結(jié)果及分析

高速液壓夯實機補強臺背路基填筑試驗使用的參數(shù)如下：沖程為1.2m；擊數(shù)為2遍，每遍3次。表1～3分別為夯實機補強試驗的沉降量和壓實度檢測結(jié)果。

表1　某拱涵臺背回填液壓高速夯實沉降量檢測結(jié)果　m

根據(jù)檢測結(jié)果，采用高速液壓夯實機對路基臺背進行補強，可有效提高回填土的壓實度，加速消除一定范圍內(nèi)臺背回填土的自然沉降，提升施工質(zhì)量，明顯減少高速公路臺背跳車的早期病害發(fā)生概率。根據(jù)4種不同厚度（0.8、1.2、1.6、2.0m）的補強結(jié)果，因壓實度及相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)變化微小，結(jié)合液壓夯實機的工作效率與成本，建議每完成1.6m填厚就進行一次液壓補強。補強參數(shù)為：高檔位，沖程1.2 m，擊數(shù)2遍（3次/遍）；涵臺一般為6m長進行補強，橋涵為8m。

表2　某拱涵臺背回填液壓高速夯實上層土壓實度檢測結(jié)果

表3　某拱涵臺背回填液壓高速夯實反挖1m壓實度檢測結(jié)果

4　結(jié)語

根據(jù)實例應(yīng)用效果，運用高速液壓夯實機補強橋涵臺背填筑的效果較好，可顯著提高臺背路基壓實度。根據(jù)上述經(jīng)驗，該工藝補強臺背路基的平均工作效率為100m2/（2h）。根據(jù)反挖土層后壓實度數(shù)據(jù)，補強夯擊的有效影響深度可達2m。由于該夯實機采用輪胎行走及自由夯擊，操作方便，每分鐘可連續(xù)擊打20次（含設(shè)備移位時間），相對傳統(tǒng)強夯設(shè)備其有效工作時間與工作間隙明顯縮短，與傳統(tǒng)工藝相比對工期的影響可以忽略不計。

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