高速液壓夯實(shí)機(jī)與施工技術(shù)

高速液壓夯實(shí)機(jī)與施工技術(shù)1.高速液壓夯實(shí)機(jī)(Ｒapidhydrauliccompactor):液壓缸將錘體提升至一定高度后釋放，錘體高速落下后通過緩沖傳力裝置夯擊壓在地面的夯板，以沖擊力與機(jī)器重力的合力壓縮土體的壓實(shí)機(jī)械.高速液壓夯實(shí)機(jī)錘體最大提升高度時(shí)的夯擊頻率不低于30擊/min,對土體的作用為動(dòng)力壓實(shí)，、.。高速液壓夯實(shí)機(jī)的主參數(shù)為錘體勢能，錘體勢能(kJ)=錘體重力(kN)×錘體最大提升高度(m)，如TRA40高速液壓夯實(shí)機(jī)的標(biāo)定沖擊勢能為40KJ:(3.333KN×1.2m)。錘體高速下落時(shí)，液壓缸的排油阻力與流速的二次方成正比，單作用夯實(shí)機(jī)和大多雙作用夯實(shí)機(jī)的落錘加速度遠(yuǎn)低于重力加速度，落錘末速度遠(yuǎn)低于自由落體實(shí)際夯擊能力遠(yuǎn)低于錘體勢能,1.2m高度自由落體時(shí)間為0.49s,某型夯實(shí)機(jī)高度1.2m高度的自由落體時(shí)間0.7s,實(shí)際沖擊勢能不能達(dá)到標(biāo)定值的50%；某型夯實(shí)機(jī)高度1.2m高度的自由落體時(shí)間1s,實(shí)際沖擊勢能不能達(dá)到標(biāo)定值的25%.對土體壓縮起主要作用的是單位接地面積的錘體動(dòng)量，即錘體質(zhì)量與落錘末速度的乘積再除以接地面積;也可簡單理解為落錘的瞬時(shí)沖擊力或沖擊作用。動(dòng)量小時(shí)能量再大也無用。為掌握落錘核心技術(shù)的仿制品和參照品不可能達(dá)到高速液壓夯實(shí)機(jī)的落錘速度，也難以處理高速?zèng)_擊對設(shè)備自身的不利影響。一般而言，與適用裝載機(jī)成套后，最大提升高度時(shí)的夯擊頻率現(xiàn)場實(shí)測值低于低效仿制品或劣質(zhì)品，無論夯坑深淺，均不可能達(dá)到高速液壓夯實(shí)機(jī)的影響深度。山東天路重工科技有限公司HRA系列高速液壓夯實(shí)機(jī)為第四代高速液壓錘體系列產(chǎn)品，采用7項(xiàng)專利技術(shù)及多項(xiàng)專有技術(shù)，相關(guān)專利經(jīng)國家知識產(chǎn)權(quán)局復(fù)審委員會確認(rèn)。產(chǎn)品經(jīng)交通部西安筑路機(jī)械檢測中心檢測、部省級鑒定、多條高速公路及高速鐵路檢測實(shí)驗(yàn)。已在全國各個(gè)省份推廣應(yīng)用。應(yīng)用范圍也擴(kuò)大至高速鐵路、建筑、市政、水利、港口、機(jī)場及軍用設(shè)施等領(lǐng)域。高速液壓夯實(shí)機(jī)在公路路基填筑中主要用于碾壓達(dá)標(biāo)路基的補(bǔ)壓增強(qiáng)（補(bǔ)密、追密)及直接夯實(shí)。主要應(yīng)用部位橋涵墻背、填挖接合部、新舊路接合部及加寬、雞爪沖溝、高填方、沖擊壓路機(jī)碾壓盲區(qū)、不便或不宜使用強(qiáng)夯的部位等，以及其它需要補(bǔ)強(qiáng)或直接夯實(shí)的部位。路基填筑時(shí)，主要使用TRA40高速液壓夯實(shí)機(jī)，少量使用HRA50。HRA40高速液壓夯實(shí)機(jī)為一體式雙作用錘、5英寸PLC一體機(jī)控制、與5T裝載機(jī)配套使用。HRA40的額定勢能40KJ、錘體質(zhì)量3.33T、最大提升高度1.2m、夯板直徑1m(接地面積0.785m2),提升高度設(shè)為0.2m、0.6m、1.2m三個(gè)檔位。夯擊強(qiáng)度（檔位）、連擊次數(shù)可根據(jù)需要隨時(shí)設(shè)定，也可使用手動(dòng)隨機(jī)夯擊。2.常用施工方法：各地施工狀況、施工條件、質(zhì)量要求差異較高速液壓夯實(shí)機(jī)的施工方法也有所不同。據(jù)各地大量試驗(yàn):TRA40高速液壓夯實(shí)機(jī)檔(提升高度1.2m)9錘對壓實(shí)度96%的橋背過渡區(qū)補(bǔ)強(qiáng)后，靠近橋臺處沉降量大于100mm大多150～250mm有的約300mm;正常碾壓區(qū)的沉降量大多約100mm,重型運(yùn)土車反復(fù)碾壓部位沉降量高填方路基正常分層填筑后(壓實(shí)度96%)，每2m使用HRA40高速液壓夯實(shí)機(jī)3擋9錘補(bǔ)強(qiáng)，路基平均沉降200-250mm,測得影響深度4.5m。在加寬部（紅土）與11t強(qiáng)夯對比試驗(yàn)，HRA40液壓夯實(shí)機(jī)15錘對高速公路路基補(bǔ)強(qiáng)后，每3錘路基沉降量大多在20mm以上。高填方路基經(jīng)3擋30錘夯擊后，后3錘沉降量仍大于10mm。高速液壓夯實(shí)機(jī)的以往應(yīng)用中普遍采用路基最終成形后一次性補(bǔ)強(qiáng)。2013年起，大多要求每分層1-2m補(bǔ)強(qiáng)一遍，每一夯實(shí)補(bǔ)強(qiáng)層大約相當(dāng)于4-10碾壓層。夯點(diǎn)布置一般采用橫平豎直的排列方法，效率高、盲區(qū)小，必要時(shí)4個(gè)夯點(diǎn)補(bǔ)夯，沒有必要交錯(cuò)布點(diǎn)（梅花形布點(diǎn)）。加寬路開挖臺階與新舊路接縫處大多較新新路基弱，應(yīng)縮小夯點(diǎn)間距，可根據(jù)需要交錯(cuò)布點(diǎn)。高速液壓夯實(shí)機(jī)對填料特性及狀態(tài)的密感度顯著低于壓路機(jī)，填料要求允許適當(dāng)降低。高速液壓夯實(shí)機(jī)壓實(shí)無邊界約束的松散干砂時(shí)效果不佳,但灌水后壓實(shí)效果良好。參考各地實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用TRA40高速液壓夯實(shí)機(jī)對分層碾壓達(dá)標(biāo)高速公路路基補(bǔ)強(qiáng)時(shí)可采用以下施工方案，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)段數(shù)據(jù)適當(dāng)調(diào)整。（1）橋涵背及類似部位分層填筑1-1.5m,夯板邊緣距橋臺等結(jié)構(gòu)物200-300mm,距低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)物500mm以上（必要時(shí)采用1擋或2擋）。沉降量偏大的部位4點(diǎn)間補(bǔ)夯一遍，補(bǔ)強(qiáng)終點(diǎn)應(yīng)超出過渡區(qū)1-2m.夯點(diǎn)布置可參考下圖。（2）高填方、雞爪沖溝、填挖結(jié)合部等。每層填筑1.5-2m進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，采用3擋9-12錘，夯點(diǎn)間距1.5m,沉降量偏大的部位4點(diǎn)間補(bǔ)夯一遍。（3）新舊路結(jié)合部及舊路基開挖部等采用3擋12-15錘，夯點(diǎn)間距1.2-1.3m,沉降量偏大的部位2點(diǎn)間補(bǔ)夯一遍。外側(cè)一排夯點(diǎn)盡量與內(nèi)側(cè)夯點(diǎn)交錯(cuò)布置。新擴(kuò)建路基按普通路基。（4）墻背鄰近處、低填方涵頂及其它薄弱結(jié)構(gòu)物附近不宜使用高速液壓夯實(shí)機(jī)。建議使用壓實(shí)強(qiáng)度大于重型壓路機(jī)的TRB系列大振幅垂直振動(dòng)夯，直接分層壓實(shí)。3檢測及評價(jià)方法對于公路路基的基本質(zhì)量要求是使用預(yù)期內(nèi)的幾何穩(wěn)定性，如工后沉降水平。高速液壓夯實(shí)機(jī)的主要功能之一就是通過高強(qiáng)度的反復(fù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)壓，消除或弱化分層碾壓路基的固有缺陷及人為缺陷，將可能發(fā)生在道路試用期的工后沉降大部分消除在鋪設(shè)路面前。壓實(shí)度、K30、Ev2等靜態(tài)檢測指標(biāo)屬控制工后沉降的衍生指標(biāo)，適用于薄層碾壓路基檢測，不適合影響深度數(shù)米的高速液壓夯實(shí)機(jī)。據(jù)各地實(shí)驗(yàn)，經(jīng)高速液壓夯實(shí)機(jī)補(bǔ)強(qiáng)后的路基沉降量顯著，而壓實(shí)度、動(dòng)態(tài)變形模具Evd等指標(biāo)變化不大，有的不升反降。以HRA40高速液壓夯實(shí)機(jī)補(bǔ)強(qiáng)后的路基沉降量100mm為例：假設(shè)沉降量的70%發(fā)生在有效壓實(shí)深度2m以內(nèi)，其余發(fā)生在影響深度4m以內(nèi)，則表層下2m以內(nèi)的土體平均壓縮率提高3.5%，表層下2-4m土體的平均壓縮率提高1.5%。TRA系列高速液壓夯實(shí)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式及壓實(shí)原理同西方國家廣泛應(yīng)用的Evd動(dòng)態(tài)變形模具測量儀。Evd動(dòng)態(tài)變形模具測試儀模擬車輛通過時(shí)對路基的作用，HRA40高速液壓夯實(shí)機(jī)對土體的動(dòng)壓力是Evd動(dòng)態(tài)變形模具測量儀的數(shù)十倍，是重載車輛輪胎接地壓力的數(shù)倍。據(jù)各地實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢測補(bǔ)強(qiáng)效果較為理想，路基承載力與錘擊數(shù)成正相關(guān)。大多測試表層下0.6-1m處的路基承載力變化。經(jīng)高速液壓夯實(shí)機(jī)補(bǔ)強(qiáng)的路基，也適合用路基相對沉降量來測評，大的壓縮率和沉降量不僅意味著土體實(shí)際密實(shí)度(強(qiáng)度)提高，還標(biāo)志著土體均勻度的提高。土體均勻度的提高有利于增強(qiáng)對車輛動(dòng)載荷的抵抗能力。壓路機(jī)反復(fù)碾壓并不能提高路基質(zhì)量，高速液壓夯實(shí)機(jī)在很大范圍內(nèi)是錘擊次數(shù)越多越好。因此確定施工及檢測要求時(shí)，應(yīng)在保證一定質(zhì)量的前提下兼顧可操作性、生產(chǎn)率、成本等相關(guān)因素。可參考下述程序及方法確定TRA40高速液壓夯實(shí)機(jī)的施工要求及檢測標(biāo)準(zhǔn)。選擇試驗(yàn)段。盡量選擇近期正常施工的路段，實(shí)驗(yàn)前不得進(jìn)行補(bǔ)壓等臨時(shí)性增強(qiáng)措施。在試驗(yàn)段確定若干檢測點(diǎn)，做標(biāo)記。典型的監(jiān)測點(diǎn)不得選擇在運(yùn)土自卸車反復(fù)碾壓部位。夯實(shí)機(jī)設(shè)定為3擋3錘連擊。（最大提升高度連擊3次），每夯擊3錘后檢測夯點(diǎn)沉降量，直至累計(jì)約30錘或3錘累積沉降量小于15mm(高鐵10mm).薄弱結(jié)構(gòu)物旁和其它檢測點(diǎn)應(yīng)減少錘擊次數(shù)。動(dòng)力觸探監(jiān)測點(diǎn)可按3擋連擊9錘、12錘、15錘、或更多錘數(shù)，測量沉降量后開挖（開挖深度按需，大多0.6m-1.2m）,進(jìn)行動(dòng)力觸探試驗(yàn)。整理測試數(shù)據(jù)，根據(jù)路基承載力要求或承載力提高值，對應(yīng)確定單點(diǎn)錘擊數(shù)及相應(yīng)沉降量，作為施工及檢測依據(jù)。試驗(yàn)中，錘擊次數(shù)多時(shí)，與夯板鄰近的未夯擊部位可能出現(xiàn)局部隆起，屬未直接夯擊部位在沖擊和擠壓作用下表層或淺層松動(dòng)所致。下層土體仍得到加固，用薄層碾壓技術(shù)來解釋不妥。正常施工過程中，單點(diǎn)錘擊數(shù)可根據(jù)實(shí)際沉降量適當(dāng)調(diào)整。規(guī)定錘擊數(shù)的沉降量大于控制值時(shí)，應(yīng)區(qū)別情況處理。（1）沉降量大于控制值20%以內(nèi)時(shí)，在相鄰4點(diǎn)間適當(dāng)減少錘擊數(shù)補(bǔ)夯或不出來。沉降量大于控制值20%-50%時(shí)，應(yīng)在相鄰4點(diǎn)補(bǔ)夯。（3）沉降量大于50%時(shí)，說明下層土體偏弱，局部開挖重填或其他加固措施。橋臺鄰近處一般用按JTGF10-2006規(guī)定及設(shè)計(jì)要求使用小型壓實(shí)工具處理，有的用重型壓路機(jī)碾實(shí)，效果皆差，補(bǔ)強(qiáng)沉降量普遍顯著大于正常碾壓