程 翀

(山西省交通運輸廳公路交通工程定額站，山西 太原 030006)

0 引言

高速液壓夯實機是一種機動靈活、高強度、高效率逐漸被廣泛使用的新型夯實機械，可用于短路基、橋涵墻背、路基邊角處的補強夯實作業(yè)。近年來雖然高速液壓夯實機在工程實踐中的應用越來越廣泛，但目前對高速液壓夯實機的應用研究多集中在補強夯實石料或砂礫料方面，對其在黃土填筑路基補強夯實中的應用研究較少。

1 高速液壓夯實機加固機理及適用范圍

1.1 高速液壓夯實機工作原理

根據(jù)錘體下落方式的不同，高速液壓夯實機可分為自由落錘式和強制落錘式，其工作原理如圖1所示，自由落錘式(單作用)：在主機驅(qū)動下通過液壓缸將夯錘提至設(shè)定高度后釋放，錘體在自重作用下自由下落，落下后通過緩沖傳力裝置夯擊靜壓在地面上的夯板，以錘體沖擊力與機器自重的合力通過夯板壓縮土體，從而達到補強夯實的作用；強制落錘式(雙作用)：與自由落錘式不同之處在于液壓缸將夯錘提至設(shè)定高度后，迅速向錘體反向加力，錘體在自重和液壓缸反向推力作用下加速下落，以更大的沖擊力通過夯板壓縮土體，以達到更好的壓實效果。

1.2 高速液壓夯實機性能特點及適用范圍

高速液壓夯實機作用力峰值較小，作用柔和，且作用時間較長，能夠防止揚塵及填料的飛濺。與振動碾壓相比，高速液壓夯實機具有較強的貫穿力，作用范圍較深，在一定深度范圍內(nèi)夯實密實度較均勻。高速液壓夯實機通過先進的液壓控制系統(tǒng)實現(xiàn)連續(xù)夯實，夯擊能量分為強、中、低三檔，夯擊檔位可根據(jù)需要自行選定，夯擊頻率分為手動與自動兩種操作模式，連擊次數(shù)可以根據(jù)需要自行設(shè)定，也可通過手動控制隨機夯擊，并且在主機(通常為裝載機)牽引下能方便、快捷地完成換位或轉(zhuǎn)場工作。

高速液壓夯實機可用于多種地形及多種作業(yè)方式，特別適合高等級公路路基填筑的夯實處理。高速液壓夯實機在高等級公路施工中主要用于對達標路基的補強及直接夯實，以減小路基的工后沉降，主要應用部位為橋臺涵背填土、填挖結(jié)合部、高填路基、新舊路基結(jié)合部及加寬部、雞爪沖溝、沖壓盲區(qū)、不便或不宜使用強夯的部位等，以及其他需要補強或直接夯實的部位。

2 高速液壓夯實機補強夯實黃土路基現(xiàn)場試驗研究

2.1 現(xiàn)場試驗概況

試驗依托山西某高速公路黃土路基施工現(xiàn)場，該路段地基土為一般新黃土具有代表性。在現(xiàn)場采用泰安恒大機械有限公司第三代夯神牌HC42高速液壓夯實機對其在黃土路基施工中的應用技術(shù)進行研究。HC42高速液壓夯實機為雙作用液壓錘，與裝載機配套使用，采用電腦控制、液壓加力，沖擊強度多級調(diào)控，共分3個檔位。

由高速液壓夯實機工作原理可知，其夯實效果主要取決于夯錘質(zhì)量、夯錘提升高度、夯擊次數(shù)、夯點布設(shè)形式等因素。由于機器出廠后夯錘質(zhì)量即已確定，故本文采用工程現(xiàn)場HC42高速液壓夯實機進行不同檔位、不同夯擊次數(shù)、不同夯點間距的現(xiàn)場試驗，研究各因素對黃土路基補強效果的影響。

2.2 夯擊檔位對夯實效果影響

HC42高速液壓夯實機共分3個檔位，為研究不同檔位對補強夯實效果的影響，在新舊路基結(jié)合部碾壓達標的路基表面，采用梅花式布設(shè)夯點，夯點中心間距為150 cm，即鄰近夯點邊緣間隔50 cm。對不同的點分別采用Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ檔夯擊18次進行補強，每夯擊3次使用水準儀觀測一次下沉量，每檔位條件下取3個點進行下沉量觀測，觀測結(jié)果可以看出，Ⅲ檔補強夯實效果最好，Ⅱ檔次之，Ⅰ檔補強夯實效果最差。由實測數(shù)據(jù)可知，Ⅲ檔夯擊3遍的效果即超過或接近Ⅰ檔與Ⅱ檔夯擊效果。因此，使用HC42高速液壓夯實機補強夯實黃土路基時，宜采用Ⅲ檔進行補強作業(yè)，效率最高。

2.3 夯擊次數(shù)對夯實效果影響

為研究高速液壓夯實機夯擊次數(shù)對夯實效果的影響，在扶壁式擋土墻墻背回填黃土路基碾壓后，選擇Ⅲ檔分別在不同點位進行6次、9次、12次、15次、18次、21次、24次的夯擊試驗。試驗過程中每夯3錘觀測一次夯沉量，夯實完成后對不同夯擊次數(shù)用環(huán)刀在夯點中心不同深度處取樣檢測壓實度。

2.3.1夯沉量

從每點夯擊不同次數(shù)引起的夯沉量來看，使用HC42高速液壓夯實機對黃土路基進行補強夯實，根據(jù)補強夯實位置及壓實質(zhì)量要求的不同，同時考慮補強夯實施工效率，每點夯擊次數(shù)以12次～18次為宜，且最后3錘引起的夯沉量不宜大于1 cm～1.5 cm。

2.3.2壓實度

補強夯實完成后，在夯擊不同次數(shù)的夯點中心不同深度處取樣檢測壓實度，從夯擊不同次數(shù)引起的壓實度變化來看，使用HC42高速液壓夯實機對黃土路基進行補強夯實，根據(jù)補強夯實位置及壓實質(zhì)量要求的不同，同時考慮補強夯實施工效率，補強夯實厚度不宜過大，每填筑1 m～1.5 m即需補強一次，每點夯擊次數(shù)以12次～18次為宜。

2.4 夯點間距對夯實效果影響

為研究夯點間距對夯實效果的影響，在墻背回填黃土路基碾壓后，布設(shè)夯點間距分別為1.25 m,1.5 m,1.75 m,2.0 m進行夯擊試驗，夯點布設(shè)形式為梅花式。根據(jù)前面試驗結(jié)果，每點夯擊次數(shù)取為18次，每夯擊3次觀測一次夯沉量。夯擊完成后，在夯點中心、夯點邊緣、兩點間隔中心不同深度處用環(huán)刀取樣檢測其壓實度。

2.4.1夯沉量

根據(jù)觀測結(jié)果分析，從考慮夯沉量的角度看，補強夯實不同位置時，夯點中心間距均不宜超過1.5 m，且夯點中心間距應隨壓實質(zhì)量要求的提高而減小，每點補強夯擊次數(shù)不應少于12錘，以最后3錘引起的夯沉量小于1 cm～1.5 cm為宜。

2.4.2壓實度

補強夯實作業(yè)前，選擇兩個點檢測初始壓實度。對中心間距不同的夯點夯實完成后，將表面虛土鏟除，在夯錘中心、夯錘邊緣、兩夯點中間不同深度處取樣檢測壓實度，從試驗結(jié)果及分析可知，夯點中心間距對深層范圍內(nèi)的土體壓實度有一定影響，尤其是對兩夯點作業(yè)間隙土體壓實效果影響較大。故從考慮壓實度的角度看，補強夯實不同位置時，同時考慮施工效率及補強夯實的均勻性，夯點間距不宜超過1.5 m，且夯點間距應隨著壓實質(zhì)量要求的提高而減小，必要時可進行緊密作業(yè)。

3 高速液壓夯實機補強夯實黃土路基質(zhì)量控制方法與標準

使用HC42高速液壓夯實機對黃土路基不同部位進行補強夯實，補強夯實厚度以1.0 m～1.2 m為宜，對路基壓實質(zhì)量要求不高時補強夯實厚度可為1.5 m，補強作業(yè)宜采用Ⅲ檔，夯擊次數(shù)以12次～18次為宜，夯點布設(shè)為梅花式，夯點中心間距不得超過1.5 m，且最后3錘夯沉量不宜大于1 cm～1.5 cm。根據(jù)試驗結(jié)果及分析，制定黃土路基不同部位采用HC42高速液壓夯實機補強夯實施工質(zhì)量控制方法與標準如下，為高速液壓夯實機在補強夯實黃土路基中的應用提供技術(shù)參考。

3.1 橋臺涵背

每分層填筑1 m進行補強一次，夯點采用梅花式滿布或夯點中心間距為1.2 m，采用Ⅲ檔15錘～18錘，且最后3錘夯沉量不宜大于1 cm，夯點邊緣與橋臺等結(jié)構(gòu)物的距離不宜小于20 cm，具體大小需根據(jù)結(jié)構(gòu)物強度而定，縱向補強范圍應超出過渡區(qū)1 m～2 m。

3.2 新舊路基拼接部、擋墻墻背

新舊路基拼接部每填筑一個臺階厚度補強一次，強度較高的墻背每回填1.5 m補強一次，夯點邊緣與墻背距離不宜小于50 cm，夯點采用梅花式布設(shè)，夯點中心間距1.2 m，采用Ⅲ檔15錘～18錘，且最后3錘夯沉量不宜大于1 cm。橫向補強范圍按照1排～2排布點。

3.3 高填方短路基、雞爪沖溝、填挖結(jié)合部及其他部位

每分層填筑1.5 m進行補強一次，夯點采用梅花式布設(shè)，夯點中心間距1.2 m～1.5 m，采用Ⅲ檔12錘～15錘，且最后3錘夯沉量不宜大于1.5 cm。填挖結(jié)合部補強夯實范圍向外延伸不少于3 m。

上述各個部位補強夯實完成后，須用機械將路基表面約20 cm厚度的沖擊虛土全部鏟除并刮平，使用光輪壓路機或小平板夯收壓整平后進行下一道工序施工。

4 結(jié)語

通過對高速液壓夯實機加固機理及性能特點的分析，研究了不同夯擊檔位、夯擊次數(shù)、夯點間距對補強夯實效果的影響。結(jié)合補強夯實位置的不同，提出了相應的補強夯實技術(shù)參數(shù)，為HC42高速液壓夯實機在黃土路基補強夯實中的應用提供技術(shù)參考，建立了相應的質(zhì)量控制方法及標準。