高速液压夯实机应用问题解答 (高速公路路基部分 上)

高速液压夯实机应用问题解答 (高速公路路基部分 上)

1、高速液压夯实机的压实原理

高速液压夯实机静压在土体上，锤体提升至一定高度后下落，锤体落下后通过缓冲传力部件及夯板压实土体。对土体的作用为静力(重力)与动力(变力)的复合作用，主作用力为动力，属动力压实(加速运动转减速运动)。动力压实是介于夯实(减速运动)和静力(重力、恒力)压实之间的一种压实工艺，是在夯实工艺基础上发展形成的一种新工艺。高速液压夯实机的结构型式及工作原理同 Evd动态应力测试仪。

2、高速液压夯实机在路基压实设备中的定位

高速液压夯实机对土体的压缩效果低于大吨位强夯，显著高于任何型式的静力压实设备(含振动压实机械)。可部分替代强夯；可对重型压路机(含振动压路机，下同)碾压达标后仍达不到使用要求的土体增强补压(与冲击压实的作用大体相当或高于，取决于参数设置)。据昌九加宽试验段，HC36高速液压夯实机在补强沉降量、生产率、适用部位等方面显著优于11吨强夯机。

3、 高速液压夯实机动力压实工艺的技术优势

Evd动态应力测试仪对土体产生的的动应力大约相当于车辆通过时，HC36高速液压夯实机(第三代产品)标准配置时产生的动应力大约为 Evd动态应力测试仪的25倍；HC36高速液压夯实机的最大下压力大约为重型压路机压实轮重力的15倍上下，有效压实厚度约2m(指已分层压实的总厚度),影响深度约4m;重型压路机对土体的下压力不及满载重型自卸车车轮，与高速液压夯实机相比不在一个数量级。几千年来，动力压实工艺(夯实等)是保证压缩土体稳定性的最佳工艺方法，静力压实技术(静碾、振碾、堆土压重等)难以逾越。世上存续数百年、上千年的压缩土建筑物皆为夯土。如现存2000年前的中国第一条高速公路—秦直道的填方段即为夯土。

4、高速液压夯实机的适用范围

主要使用部位：桥涵背、填挖接合部、新旧路接合部，以及不便或不能使用压路机、冲击压路机、强夯的部位，如分段多、短距离的高填方路基等。高速液压夯实机间歇作业，效率低于连续作业的碾压机械，一般用于局部压实和增强补压。

5、 高速液压夯实机对碾压达标路基的补强作用

分层碾压的土体具有层内上密下疏、层间结合力低的特征，路基的承载力、稳定性及抗动载能力相对较低，这些固有缺陷通过较长的自然实效、工后加载预压等可弱化。根据不同施工条件，使用压实强度远大于碾压机械的冲击压路机、强夯、高速液压夯实机进行动力压实补强的效果更直接、更显著。高速液压夯实机的主要功能之一是在其影响范围内，对分层碾压土体进行整体化处理，在进一步动态压缩土体的同时，弱化层内颗粒上密下疏、层间结合力低等固有缺陷及人为施工质量缺陷，提高土体的密度及均匀度，从而提高路基整体强度及稳定性。提高的程度与路基原有质量及机器使用参数相关。以路基填筑时选用的国产第三代高速液压夯实机HC36型为例，有效影响深度~2m,3档9锤时桥背(96区)的补压沉降量的大多50~200mm。沉降量50mm 时，有效区内土体平均压缩率~2.5%;沉降量100mm 时，压缩率~5%;沉降量200mm 时，压缩率~10%。即便有效区内压缩率按70%计(其余计为深层压缩),土体实际密实程度仍显著提高。还有一种解释：高速液压夯实机的夯击点形成一组硬土柱，类似路基的骨架。

6、高速液压夯实机补压效果测试

根据各地的大量测试数据，高速液压夯实机对达标路基补压后路基沉降量显著,压实度、Evd等指标提高不大，或有所下降。主要原因是：1)压实度、Evd 、K30 等测试方法面向分层碾压的薄层土体，不适合高速液压夯实机；

2)原有路基并不是层层达标或基底弱。据经验可以认为， HC36 高速液压夯实机3档9锤的补压沉降量大于100mm 时，原路基填筑质量大多属不合格或合格不合用。对地基(含路基)的基本要求、最终要求应是其使用期内的几何稳定性。对于路基，就是预期内的沉降量。高速液压夯实机直接解决路基沉降量问题，用压实度等下层展开指标考核属本末倒置。高速液压夯实机是快速、直观抽查检测路基实际填筑质量的最佳设备之一。如果能在路基完成或路面施工前使用高速液压夯实机进行大范围抽查，无论是设计问题、施工问题、检测问题，无导致质量缺陷的原因是人为的还是天然的，高速液压夯实机皆可做到一览无遗。

7、 桥背过渡区的实际填筑质量及隐患

根据全国各地高速液压夯实机的桥背补压数据，大多桥背过渡区填筑质量不及普通路基，桥台附近补压沉降量100~300mm,   过渡区之说名不副实。主要原因是从标准、设计到施 工、检测，各个环节皆有缺陷。要求使用轻型(小型)压实(夯实)机械处理重型压 路机碾压盲区属典型的自欺欺人。使用搭板技术后桥头跳车问题明显改善，但也存在隐患，如施工重视度下降，搭板日久脱空。据介绍，河北(京珠高速)、甘肃等地曾出现过。既然称之为过渡区，分层压实时就应当使用压实强度大于重型压路机的压实机械，根据需要使用高速液压夯实机补强，才可能保证填筑质量。很多地方使用 VC30D  (激振力300kN)  大振幅垂直振动夯实机，铺层500mm 时压实度98~99%,  效果理想。

8、高速液压夯实机选型

一般用途时建议选用第三代机型--HC36高速液压夯实机。该系列高速压夯实机代表了现阶段高速液压夯实机的最高水平：经交通部西安筑路机械检测中心检测、部省级技术鉴定、二十余省市区施工验证、采用了多项专利及专有技术、将世界王牌 BSP 夯实机打出中 国。HC36 高速液压夯实机额定夯击能量36kJ(3.6t.m)、最大击打力~2000kN(200t)、夯击频率30~80 击/min;电脑程序控制，工作参数按需设定；与适用装载机成套后可24小时连续工作，可直接与适用的5t级装载机联接匹配(无需结构性改制)。大多用户选用了HC36高速液压夯实机。用于山区重丘地区的高填方路基夯实时(替代强夯)也可选用 HC42 高速液压夯实机。额定夯 击能量42kJ(4.2t.m)、最大击打力~2400kN(240t)、夯击频率30~80击/min。部分用户选用了HC42 高 速液压夯实机。

9、高速液压夯实机主要工作参数(建议，仅供参考)

碾压达标路基补强时一般用3档(最大夯击能量),单点夯击6~12击，大多采用9击；在薄弱敏感构筑物附近施工时应使用2档(最大夯击能量的~50%)或1档(最大夯击能量的~20%)。部分地区采用3档15~20击，有的要求补强沉降量不小于200mm 或最后3击沉降量不大于10mm。据部分地区测试，夯实机夯板边缘距桥台100mm时对桥台的影响在安全范围内。鉴于夯实机的土效应，建议夯板边缘距桥台200~300mm,  或更大。与挡墙的距离应在500mm 以上。鉴于夯实机的挤土效应，用于补强时，可按夯点间隔1.5m (夯板边缘间隔0.5m),   横平竖直排列布点，沉降量偏大的部位在四个夯点间补一点。替代强夯进行高填方路基夯实时，可按夯点间隔1.2~1.5m。梅花形布点、叠夯、排夯等理性措施，无明显实际效果，属低效浪费。

10、高速液压夯实机的效率及使用成本

高速液压夯实机单个桥背的工作时间主要取决于补压面积。以纵向长度12m、夯点间距1.5m计，使用HC36高速液压夯实机时：分离式桥背(半幅)约需30~40min,熟练机手低于30min;整体式桥背约需50~80min。与5t装载机成套使用时，机动性好， 一般一台机器可兼顾2~4个标段。使用成本的影响因素很多。以甘肃武灌高速为例，全长130.32km、桥121座、涵洞119道(桥涵大多为分离式),概算投资117.13 亿元。该路为山区公路，假设480个桥涵背全部按超过过渡区2m补压。可采用业主自备装载机仅购买夯实机2台、自行施工；或购买2台整机，自行施工；或租赁2台，或项目部购买后2个项目部合用等形式。总费用约占概述投资的0.01~0.02%。在下一条公路继续使用时，若自备设备，后续费用中不含购机费略加维修费，成本大幅降低；若租赁，费用不 变。租赁费用高，但便于操控，专业化施工易保证质量、效率高。