高速液壓夯實(shí)機(jī)工程施工應(yīng)用研究

中國(guó)水利水電第八工程局有限公司 李建偉 趙軍帥

1 引言

公路路基施工質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)公路的質(zhì)量，高速水力壓實(shí)技術(shù)是一種新型的道路路基壓實(shí)技術(shù)，在實(shí)際路基壓實(shí)實(shí)施中取得了良好的效果。采用高速水力壓實(shí)技術(shù)施工后壓實(shí)路基，可以提高公路的整體質(zhì)量，從而有效避免路基坍塌等質(zhì)量問(wèn)題，但高速液壓搗固機(jī)的施工中還存在許多問(wèn)題需要解決。

2 高速液壓夯實(shí)機(jī)的的介紹

2.1 工作原理

高速液壓夯實(shí)機(jī)的工作原理是：在要求的工作面上，在高速液壓夯錘的重力和液壓作用下，夯錘落下壓實(shí)。同時(shí)，夯錘由液壓設(shè)備反復(fù)上下驅(qū)動(dòng)，通過(guò)裝載機(jī)或挖掘機(jī)支承裝置的牽引而壓實(shí)。該設(shè)備可達(dá)到快速更換壓實(shí)位置，靈活壓實(shí)路基組合部位，以最小化接縫后的沉降，從而提高路基整體施工質(zhì)量的目的。

2.2 高速液壓夯實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介

高速液壓壓實(shí)技術(shù)是利用液壓壓實(shí)機(jī)進(jìn)行高速壓實(shí)施工的一種施工技術(shù)，具有良好的柔性，可隨時(shí)根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整夯實(shí)能量。適用于工作空間狹窄、局部高填方、橋臺(tái)背、涵側(cè)回填等情況下的夯實(shí)作業(yè)。

近年來(lái)，我國(guó)高速液壓夯實(shí)機(jī)技術(shù)逐步發(fā)展起來(lái)，專業(yè)夯實(shí)設(shè)備主要針對(duì)公路路基狹窄區(qū)域和局部路段的施工而開(kāi)發(fā)。與傳統(tǒng)的強(qiáng)夯技術(shù)相比，高速液壓夯實(shí)技術(shù)具有作用時(shí)間長(zhǎng)、沖擊頻率高、作用輕、峰值力小的特點(diǎn)；與傳統(tǒng)的振動(dòng)壓實(shí)技術(shù)相比，具有滲透力強(qiáng)、沖擊力大、壓實(shí)能量高等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 應(yīng)用領(lǐng)域

高速液壓夯實(shí)機(jī)有效地解決了半挖半填容易形成裂縫的問(wèn)題，適用于橋臺(tái)回填、小回填面積涵洞、地方高速公路現(xiàn)有填筑等水利、電力工程。此外，高速液壓壓實(shí)機(jī)技術(shù)也應(yīng)用于大型停車場(chǎng)、港口、機(jī)場(chǎng)、油庫(kù)等壓實(shí)基礎(chǔ)施工，包括危險(xiǎn)物質(zhì)和衛(wèi)生填埋場(chǎng)垃圾填埋場(chǎng)填埋場(chǎng)。高速液壓夯實(shí)機(jī)不僅保證了夯實(shí)效果，而且避免了不同填料剪切失效。它還具有較長(zhǎng)的壓實(shí)時(shí)間和較小的峰值力的優(yōu)點(diǎn)。使路基壓實(shí)更均勻、更深。

2.4 高速液壓夯實(shí)機(jī)的特點(diǎn)

高速液壓夯實(shí)機(jī)技術(shù)是以強(qiáng)夯技術(shù)、機(jī)械、電子、液壓一體化產(chǎn)品為基礎(chǔ)，由電子系統(tǒng)、液壓驅(qū)動(dòng)設(shè)備、夯腳、夯架和錘等組成，其夯錘、緩沖裝置、液壓系統(tǒng)和整體液壓夯實(shí)機(jī)采用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。連續(xù)夯實(shí)和階梯夯實(shí)兩種施工模式，可以有效地滿足不同施工作業(yè)的需要。

高速液壓壓實(shí)機(jī)具有以下特點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)厚充填層的整體壓實(shí)，有效提高生產(chǎn)效率，有效減少夾層現(xiàn)象以及施工技術(shù)造成的分離和滑移，可有效解決公路路基、半填半挖、橋臺(tái)回填、小面積回填等橋梁施工問(wèn)題，并能有效處理橋墩撓曲和橋臺(tái)跳躍問(wèn)題，解決路堤的缺陷，從而實(shí)現(xiàn)路堤的加固。

3 常用施工方法

3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

相關(guān)施工人員需要進(jìn)行特殊的培訓(xùn)。相關(guān)人員在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)前必須仔細(xì)、反復(fù)檢查、檢驗(yàn)合格。正式開(kāi)工前，施工人員通過(guò)實(shí)際施工要求，確定合適的施工機(jī)械性能和規(guī)格，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，得到所需夯實(shí)機(jī)械數(shù)量、夯實(shí)強(qiáng)度等指標(biāo)。

施工的嚴(yán)謹(jǐn)性，作為檢驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量，施工人員必須首先確定。根據(jù)工程師給出的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)和平整度，施工人員必須在壓實(shí)前檢查路基。所有檢查合格后，可以鋪設(shè)高速液壓壓實(shí)點(diǎn)。搗固前，對(duì)工作面搗固點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量人員可以根據(jù)施工計(jì)劃確定夯點(diǎn)布置，然后根據(jù)夯實(shí)順序?qū)稽c(diǎn)進(jìn)行編號(hào)。為了比較夯實(shí)次數(shù)的壓實(shí)效果，還需要測(cè)量每個(gè)夯實(shí)點(diǎn)的地面高度。相關(guān)人員應(yīng)認(rèn)真研究技術(shù)規(guī)范和要求。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)向技術(shù)主管匯報(bào)，批準(zhǔn)后方可進(jìn)行下一步的施工工作。

3.2 施工技術(shù)

壓實(shí)前，將場(chǎng)地平整并軋制。夯擊點(diǎn)調(diào)查工作面可根據(jù)施工方案夯實(shí)點(diǎn)布置的形式進(jìn)行確定，再測(cè)量每個(gè)表面的高度，最后施工人員將夯實(shí)設(shè)備放置在井位上。在下一個(gè)搗固點(diǎn)操作之前，應(yīng)測(cè)試夯實(shí)范圍的緊湊性。根據(jù)在施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試工作，確定對(duì)夯錘的外邊緣和橋涵結(jié)構(gòu)之間的最小距離。如果搗固作業(yè)使用大齒輪，則最近的夯錘外邊緣與橋梁和涵洞結(jié)構(gòu)距離應(yīng)超過(guò)50厘米。進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)時(shí)，側(cè)墻頂部填筑厚度應(yīng)大于2米。其施工工藝流程如下圖1所示：

圖1 施工工藝流程圖

4 高速液壓夯實(shí)機(jī)在施工后的檢測(cè)及評(píng)價(jià)方法

4.1 施工檢測(cè)

公路路基的基本質(zhì)量要求是工后沉降水平和幾何穩(wěn)定性達(dá)到使用預(yù)期。高速液壓夯實(shí)的主要作用之一是通過(guò)高強(qiáng)度重復(fù)強(qiáng)夯消除或削弱層狀碾壓路基在路面使用壽命中可能出現(xiàn)的固有缺陷和人為缺陷。壓實(shí)度、k30、EV2等靜力試驗(yàn)指標(biāo)是控制工后沉降的導(dǎo)數(shù)指標(biāo)。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，高速水力壓實(shí)路基固結(jié)沉降顯著，但壓實(shí)度和動(dòng)變形模量變化不大，有的沒(méi)有升降。以HC36型高速液壓壓實(shí)機(jī)加固的100m路基沉降為例，假定70%的沉降發(fā)生在有效壓實(shí)深度2m以內(nèi)，剩余沉降發(fā)生在有效壓實(shí)深度4m以內(nèi)，平均壓縮系數(shù)表層2m以下土壤的增加3.5%，表層2m～4m以下土壤的增加1.5%。

高速液壓壓實(shí)機(jī)也適用于路基相對(duì)沉降量的測(cè)量。大壓縮率和大沉降不僅意味著實(shí)際壓實(shí)度（強(qiáng)度）的提高，而且表明了土體均勻性的提高。提高土壤均勻性有利于提高車輛的動(dòng)載阻力。碾壓機(jī)重復(fù)碾壓不能提高路基的質(zhì)量，高速液壓大范圍碾壓更有效。因此，在確定施工和試驗(yàn)要求時(shí)，在保證一定質(zhì)量的同時(shí)，應(yīng)考慮可操作性、生產(chǎn)率和成本等相關(guān)因素。

4.2 評(píng)價(jià)方法

選擇測(cè)試部分。盡量選擇正常的施工路段，試驗(yàn)前不應(yīng)采取臨時(shí)加固措施。

在測(cè)試部分中識(shí)別多個(gè)測(cè)試點(diǎn)并對(duì)它們進(jìn)行標(biāo)記。翻斗車重復(fù)軋制部分不應(yīng)選擇為典型的試驗(yàn)點(diǎn)。

搗固機(jī)設(shè)置為3個(gè)齒輪和3個(gè)錘子。最大提升高度下連續(xù)三次打擊，每次錘擊后對(duì)夯點(diǎn)進(jìn)行沉降測(cè)試，直至累計(jì)沉降30錘左右或3累計(jì)錘少于15mm(高速鐵路：10mm)。在弱結(jié)構(gòu)和其他測(cè)試點(diǎn)附近應(yīng)減少錘的數(shù)量。

根據(jù)9錘、12錘、15錘或3檔以上錘的數(shù)量，在測(cè)量沉降（需要開(kāi)挖深度，大多為0.6～1m）后，可開(kāi)挖動(dòng)態(tài)錐入試驗(yàn)點(diǎn)。

根據(jù)路基承載力要求或承載力增加值，確定單點(diǎn)錘擊次數(shù)和相應(yīng)沉降量，作為施工和試驗(yàn)依據(jù)。