高速液壓夯實機補強路基施工技術

黃 永 超

(山西路橋第一工程有限責任公司，山西 太原 030006)

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高速液壓夯實機補強路基施工技術

黃 永 超

(山西路橋第一工程有限責任公司，山西 太原 030006)

結合長邯高速公路改擴建工程實例，介紹了高速液壓夯實機的壓實機理，闡述了V形溝、“三背”回填及新舊路基拼寬部等特殊地形條件下，高速液壓夯實機補強路基的關鍵技術，實踐表明，該技術提高了路基的強度，縮短了工期，降低了施工成本，經濟技術效益顯著。

高速液壓夯實機，路基，夯實補強，經濟效益

0 引言

在長邯高速公路改擴建工程實施中，設計方案有分離新建段、完全利用段和兩側拼寬段三種，路基橋梁拼寬銜接部位的施工質量成為整項工程成敗的重中之重。

面臨施工中出現拼寬路基橋梁加寬設計值不同，新舊路基等高層填料種類不盡相同，橋臺、涵臺、擋墻等臺背填筑施工場地作業面局部狹小，一般筑路機械難以碾壓到位的多種狀況，這些特殊部位的壓實質量如果無法保證，勢必導致路基工后沉降量差異，出現橋臺背跳車或局部沉降變形的質量問題。另外，從已運營的改擴建道路工程調查了解到，改擴建道路常見的病害主要是路面橫、縱向銜接處裂縫，在新老路基結合部尤為明顯，嚴重降低了路面的整體強度、穩定性，影響了道路設計的使用功能。選擇經濟可行的壓實施工技術成為解決前述問題的關鍵。

經多方面比較，采用高速液壓夯實機補強工法作為一種新型的強夯式補強方式，可彌補現有常規壓實機具的不足，能有效地對“三背”、填挖結合部、新舊路結合部，不便于或不能使用壓路機、沖擊碾壓機、強夯的部位，如分段多距離短的高填方路基、狹窄V形溝等特殊地形的路基進行夯實處理。

1 高速液壓夯實機的選型

在充分考慮滿足生產技術性能的前提條件下，經調查比選，HC系列的HC36型高速液壓夯實機由于較大經濟優勢中選，是新一代機電液一體化的多功能錘擊設備。

此設備可直接與挖掘機、裝載機配套使用，主要技術性能和參數如下：額定沖擊能量：36 kJ；錘體重量：3 t；錘體行程：200 mm～1 200 mm；錘擊頻率：30 次/min～80 次/min；標配夯板直徑：1 000 mm；工作質量：6.4 t；外形尺寸(mm)：長1 480，寬1 420，高3 730。

2 高速液壓夯實機工作原理

高速液壓夯實機屬于動力壓實機械。根據錘體下落的不同方式，作業方式分為自由落錘式和強制落錘式兩種形式。

自由落錘式(單作用)：液壓缸將錘體提升至設定高度后釋放，錘體自由下落；錘體落下后通過錘墊擊打下錘體與夯板的組件，驅動夯板壓實地面。

強制落錘式(雙作用)：液壓缸將錘體提升至設定高度后快速反向加力，錘體在重力和液壓缸推力的共同作用下加速下落；錘體落下后通過錘墊擊打下錘體與夯板的組件，驅動夯板壓實地面。

高速液壓夯實機采用強制落錘式技術。

3 高速液壓夯實機壓實機理

高速液壓夯實機靜壓在土體上，垂體提升至一定高度后下落，錘體落下后通過緩沖傳力部件及夯板壓實土體，是一種利用機器重力和變力的合力壓縮土體的壓實機械。

高速液壓夯實機對土體的壓實方法可稱為“動力壓實法”，對土體作用力為靜力(重力)與動力(變力)的復合作用，主作用力為動力，屬動力壓實，是介于夯實(減速運動)和靜力(重力、恒力)壓實之間的一種壓實工藝，是在夯實工藝基礎上發展形成的一種新工藝。

動力壓實與傳統使用的沖擊壓實的性能效果比較如表1所示。

表1 動力壓實與沖擊壓實比較表

可見，高速液壓夯實機的優點主要在于根據施工鄰近物的實際情況，可機動靈活大范圍調整工作參數，調控夯擊能量，減少或避免施工機械設備對現有結構物、老舊路基的沖擊破壞，消除結合部沉降變形的質量隱患，滿足設計對路基整體壓實質量要求。

4 夯實補強關鍵技術應用

4.1 填土長度低于20 m的V形溝夯擊補強

在路基填筑遇到工作長度低于20 m的V形溝或“雞爪溝”施工時，對于沖擊碾壓機、重夯機無法深入施工，在地形無法滿足施工條件的地段(如圖1所示)采用如下施工工法可提高路基整體質量。

1)原地面清表后整平，填前碾壓，采用液壓夯實機三擋(最大功率)對原地面滿夯，每夯點夯擊12遍，見圖2。

2)填土每增高2 m，對壓實后的路基進行夯擊補強，補強范圍為路基全寬，布點采取沿錘心距離1.5 m三角形布點，每夯點夯擊12遍。夯擊能三擋，當路基填筑至足夠長度時，使用常規碾壓機具可保證壓實效果，方可不再進行補強，見圖3。

4.2 對“三背”回填進行補強

“三背”范圍內為機械壓實薄弱地段，重強夯施工能量較大會對構造物結構造成影響，甚至破壞無法使用，而傳統電動夯擊對邊角處理，又顯能量不足，在該范圍內采用HC36型液壓夯補強，有效地控制工后下沉，并提高了工作效率。

4.2.1 橋、涵臺背控制要點

在距橋、涵臺背30 cm以上方可布點，布點采取沿錘心距離1.5 m三角形布點，夯擊范圍為臺背延伸至路基2 m，每填土增加2 m夯擊1遍，每夯點夯擊9遍。在緊靠構筑物墻體第一錘可選用二擋進行夯擊，夯擊能為路基夯擊能的50%,對結構物影響不大，第二排夯點可調整夯擊能至額定功率，施工效果明顯，見圖4，圖5。

4.2.2 擋土墻臺背控制要點

在距漿砌擋土墻臺背50 cm以上布點，布點采取沿錘心距離1.5 m三角形布點，夯擊范圍為沿路基橫向3 m，縱向各延伸3 m，每填土增加2 m夯擊1遍，每夯點夯擊9遍。緊靠墻體部位夯點可調整夯擊能至50%，以減少對擋土墻結構物影響，第二排可按額定夯擊能施工，見圖6，圖7。

4.3 對新舊路基拼寬結合部進行補強

在新舊路基結合部4 m范圍內布點，布點采取沿錘心距離1.5 m三角形布點，每填土增加2 m夯擊1遍，每夯點夯擊12遍，見圖8～圖10。

5 實施效果

在長邯高速改擴建公路建設中，采用高速液壓夯實技術對100 m新舊路基拼寬段薄弱部位進行夯擊試驗，得到表2數據。

表2 100 m路基夯擊試驗數據

通過對試驗數據的分析，結合實地觀察，可以看出，高速液壓夯實機夯實效果明顯，沉降量隨夯擊錘數增加而增大，但增加的幅度隨著錘擊數的增加逐漸減少，對于三擋作業，6錘沉降量占最大沉降量的53%，9錘～12錘占12%，15錘占7%，12錘～15錘沉降量基本穩定，6錘～12錘沉降量在15 cm左右。

經該工法進行補強后，對路基土體承載力數據的分析，6錘～9錘擊實后可提高75 kPa，12錘～15錘后可提高111 kPa～148 kPa。

6 技術效益

通過采用該技術在工程中對新舊路基結合部、橋涵臺背、填挖結合部及狹窄V形溝和填方施工薄弱處的路基進行補強，保證了路基的壓實度，提高了路基的整體承載力和穩定性，減少了工后沉降缺陷，有效地防止路基質量因填料異同、壓實不均勻等帶來的沉降裂縫通病的發生。

7 經濟效益

該技術采用HC36型高速液壓夯實機補強路基施工，與500 kN·m型重錘夯實機相比，路基夯實效果每填土高度2.0 m每點9遍與每填土高度4.0 m每點3遍～4遍的500 kN·m型重夯沉降量相近。高速液壓夯實機平均每天可施工約3 000 m。500 kN·m型重夯可施工約1 300 m2，工效較重夯可提高400 m2。

與小鋼管注漿處理相比，按填高6 m臺背、路基寬24 m計算注漿量約為432 m，注漿成本價按120元/m計算，注漿費用為51 840元；使用HC36型高速液壓夯實機進行每2 m補強措施加固，共計施工約792 m2，按1.20元/m2施工成本計算，投入費用為950.40元；按工期2 d完成1個臺背計算，需投入臺班2個，每個臺班約為1 200元，共計臺班費用2 400元。

8 結語

經過技術經濟效益的對比，本補強夯實技術在保證質量的情況下，既能縮短工期，又降低了施工成本。在進一步壓縮土體提高路基強度的同時，消除或弱化分層碾壓所導致的土體垂直方向性差、層間結合力差的固有缺陷，效益顯著，在全線得到廣泛推廣。

[1] 曹 斌，余崇俊.高速液壓夯實機與施工技術[J].公路交通科技，2014(2)：31-32.

The construction technology of high speed hydraulic ramming machine reinforcement roadbed

Huang Yongchao

(ShanxiRoadandBridgeFirstEngineeringLimitedLiabilityCompany,Taiyuan030006,China)

Combining with the Chang-Han highway extension engineering, this paper introduced the compaction mechanism of high speed hydraulic ramming machine, elaborated the key technology of high speed hydraulic ramming machine reinforcement roadbed under V-shaped groove, “three” structures’ back fill and new and old roadbed width and other special terrain conditions, the practice showed, the technique improved the roadbed strength, shorten the construction period, reduced the construction cost and had significantly economic benefits.

high speed hydraulic ramming machine, roadbed, compaction and reinforcement, economic benefit

1009-6825(2016)22-0151-03

2016-05-27

黃永超(1973- )，男，工程師

U415.5

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