高速液壓夯實(shí)技術(shù)在特殊路基施工中的應(yīng)用

趙 利 峰

(中鐵十局集團(tuán)西北工程有限公司，陜西 西安 710065)

高速液壓夯實(shí)技術(shù)在特殊路基施工中的應(yīng)用

趙 利 峰

(中鐵十局集團(tuán)西北工程有限公司，陜西 西安 710065)

對(duì)高速液壓夯實(shí)技術(shù)及其設(shè)備組成進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，分析了夯實(shí)施工前應(yīng)做的準(zhǔn)備工作，并對(duì)該技術(shù)的具體工藝流程進(jìn)行了闡述，通過夯實(shí)效果試驗(yàn)可知高速液壓夯實(shí)技術(shù)的應(yīng)用可有效提高路基壓實(shí)質(zhì)量，值得推廣應(yīng)用。

高速液壓夯實(shí)，結(jié)合部位，路基，夯實(shí)效果

1 夯實(shí)技術(shù)及設(shè)備簡(jiǎn)介

高速液壓夯實(shí)技術(shù)是一種采用液壓夯實(shí)機(jī)進(jìn)行高速夯實(shí)的新型施工技術(shù)，該技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整夯擊能量，具有很好的機(jī)動(dòng)性，特別適合在工作面狹小的情況下進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)。目前，國(guó)內(nèi)多條高速公路及鐵路將該技術(shù)應(yīng)用在三背回填等路基結(jié)合部壓實(shí)施工中，該技術(shù)填補(bǔ)了原有的表層壓實(shí)技術(shù)和強(qiáng)夯技術(shù)之間的空白。它的基本工作過程是在重力和液壓力的作用下通過夯錘下落對(duì)作業(yè)面進(jìn)行夯實(shí)，同時(shí)夯錘在液壓裝置的作用下快速的重復(fù)上升和下落動(dòng)作，夯實(shí)機(jī)械通過裝載機(jī)或挖掘機(jī)的配套裝置的牽引，實(shí)現(xiàn)快速更換夯實(shí)位置的目的，靈活機(jī)動(dòng)的對(duì)三背回填等路基結(jié)合部進(jìn)行壓實(shí)，提高路基整體施工質(zhì)量，有效減少結(jié)合部工后沉降，彌補(bǔ)大型壓實(shí)機(jī)械無法壓實(shí)到位的質(zhì)量缺陷。

高速液壓夯實(shí)機(jī)主要由夯擊錘、夯擊板、夯擊架、電子控制裝置和液壓裝置組成，進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)時(shí)用液壓裝置將夯擊錘提升至一定高度后在液壓力和重力的共同作用下加速落下，夯擊錘最終擊打靜壓在作業(yè)面上帶有緩沖墊的夯擊板上，通過夯擊板將夯擊錘的夯擊力傳遞到作業(yè)面土體實(shí)現(xiàn)夯實(shí)效果。在此過程中由于夯擊錘的全部作用力是通過帶緩沖墊的夯擊板來對(duì)夯實(shí)面進(jìn)行夯實(shí)，并且夯實(shí)時(shí)液壓力仍持續(xù)作用在夯擊錘上，因此該夯實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)的強(qiáng)夯、重錘夯實(shí)等傳統(tǒng)施工工藝相比，具有夯擊力作用時(shí)間長(zhǎng)、峰值力較小的特點(diǎn)，不會(huì)輕易對(duì)不同填層產(chǎn)生剪切破壞，能更有效的保障壓實(shí)效果，同時(shí)能防止揚(yáng)塵和填料飛濺，安全環(huán)保性更加突出。而與壓路機(jī)壓實(shí)等傳統(tǒng)的表層碾壓技術(shù)比較，高速液壓夯實(shí)的貫穿能力強(qiáng)而均勻，能有效的減少壓實(shí)時(shí)形成的表面硬結(jié)，使路基在更大深度內(nèi)的壓實(shí)度分布均勻，達(dá)到更好的壓實(shí)效果。

2 夯實(shí)施工前的準(zhǔn)備工作

按試驗(yàn)方案配備作業(yè)人員及機(jī)械設(shè)備，經(jīng)培訓(xùn)符合要求后，人員方可上崗；機(jī)械設(shè)備經(jīng)檢查驗(yàn)收后，方可進(jìn)場(chǎng)作業(yè)。根據(jù)本段作業(yè)要求，施工人員和機(jī)械提前進(jìn)場(chǎng)，配置相應(yīng)的人員與機(jī)械。

明確采用施工機(jī)械的規(guī)格及性能，夯實(shí)機(jī)械夯實(shí)的次數(shù)、夯擊強(qiáng)度等參數(shù)，確定質(zhì)量檢測(cè)方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 場(chǎng)地平整

路基在夯擊前必須按設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)、平整度等進(jìn)行檢驗(yàn)，檢測(cè)合格后，方可進(jìn)行液壓高速夯實(shí)點(diǎn)的布設(shè)。

2.2 測(cè)點(diǎn)布置

作業(yè)點(diǎn)布置多種多樣，如采用夯實(shí)機(jī)底座邊緣接觸型方式(見圖1)，可根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整錘心距離。

2.3 技術(shù)準(zhǔn)備

進(jìn)行夯實(shí)施工前，測(cè)量人員在作業(yè)面上按施工方案確定的夯點(diǎn)布設(shè)形式進(jìn)行夯點(diǎn)測(cè)設(shè)，并按照夯擊順序進(jìn)行編號(hào)，測(cè)量各夯點(diǎn)地面高程，以便對(duì)比各夯擊遍數(shù)的夯實(shí)效果。按工藝試驗(yàn)段實(shí)施方案責(zé)任到人，認(rèn)真學(xué)習(xí)技術(shù)規(guī)范及要求。及時(shí)向監(jiān)理報(bào)檢，同意后才能進(jìn)行下一步施工。

2.4 試驗(yàn)準(zhǔn)備

明確試驗(yàn)方法，配備試驗(yàn)儀器和專業(yè)人員。具體為：平板載荷儀一套、土工試驗(yàn)儀器一套。專職試驗(yàn)員不少于2名，需熟知路基檢測(cè)技術(shù)并且經(jīng)過崗前培訓(xùn)合格。采用定人、定位的原則進(jìn)行路基質(zhì)量檢測(cè)和控制，即由同一人進(jìn)行同一種檢測(cè)方法的試驗(yàn)操作。

3 施工工藝

1)施工工藝流程見圖2。

2)詳細(xì)施工步驟。

a.對(duì)于夯實(shí)的路段，按照施工前準(zhǔn)備項(xiàng)目進(jìn)行液壓夯實(shí)前場(chǎng)地的平整、碾壓。

b.在作業(yè)面上按施工方案確定的夯點(diǎn)布設(shè)形式進(jìn)行夯點(diǎn)測(cè)設(shè)，并按照夯擊順序進(jìn)行編號(hào)，測(cè)量各夯點(diǎn)地面高程。操作人員按測(cè)量放樣的點(diǎn)位就位夯實(shí)設(shè)備。

c.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)度、土質(zhì)等情況確定夯擊能，并將夯實(shí)機(jī)調(diào)整至相應(yīng)檔位，開始夯擊作業(yè)，夯實(shí)機(jī)每夯擊3錘，測(cè)量并記錄夯點(diǎn)的下沉量。

d.當(dāng)最后3錘與其前3錘的相對(duì)夯沉量差值不大于10 mm，檢測(cè)夯擊范圍內(nèi)的壓實(shí)度等檢測(cè)項(xiàng)目，合格后移機(jī)進(jìn)行下一夯點(diǎn)施工。

e.夯實(shí)作業(yè)點(diǎn)夯錘外緣距橋、涵結(jié)構(gòu)物最小距離應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。建議強(qiáng)檔夯實(shí)時(shí)，作業(yè)點(diǎn)夯錘外緣距橋、涵結(jié)構(gòu)物最小距離不小于50 cm。橫向結(jié)構(gòu)物頂部填土厚度不小于2.0 m時(shí)方可進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)。

4 夯實(shí)效果試驗(yàn)

1)布點(diǎn)：布點(diǎn)采取沿錘心距離1.5 m均勻布點(diǎn)，布設(shè)范圍為超出臺(tái)背填筑范圍一排布點(diǎn)，夯錘邊緣距臺(tái)背最小距離為50 cm，夯點(diǎn)布置圖如圖3所示。

2)夯實(shí)過程及測(cè)試方法：結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工，試驗(yàn)工點(diǎn)選擇在本標(biāo)段K10+177小橋0號(hào)臺(tái)臺(tái)背，臺(tái)背目前填筑高度為2 m。設(shè)備型號(hào)：泰安恒大HC36型，夯錘重量為3.2 t，行程1.2 m，夯擊最大勢(shì)能36 kJ，夯板直徑1.0 m。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，本試驗(yàn)中采用3檔檔位，每次累加3錘進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)，每3錘后的相對(duì)高程采用DSZ3型水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量，得到對(duì)應(yīng)累積沉降量和相對(duì)沉降量，分別采用動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢測(cè)夯實(shí)前后地表、不同夯擊次數(shù)點(diǎn)位的地基承載力。最后對(duì)夯實(shí)面測(cè)得最終臺(tái)背填筑面整體沉降量。

3)夯實(shí)試驗(yàn)結(jié)果及分析：通過現(xiàn)場(chǎng)高程測(cè)量數(shù)據(jù)及承載力試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，得到的夯實(shí)試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 夯實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

夯實(shí)結(jié)果分析：通過整理的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表可以看出，夯擊產(chǎn)生的沉降量是隨著夯擊錘數(shù)的增加而增加的，兩者非線性關(guān)系，沉降量增加幅度逐漸減小，通過現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)夯點(diǎn)周邊大多出現(xiàn)破壞隆起現(xiàn)象。夯實(shí)過程中前3錘所產(chǎn)生的相對(duì)沉降量最大，而前9錘的累計(jì)沉降量是總沉降量的53.5%，12錘后的累計(jì)沉降量占總沉降量的67.4%，而13錘～15錘所產(chǎn)生的相對(duì)沉降量?jī)H僅占總沉降量的12.4%。通過以上分析可知，在本標(biāo)段相似作業(yè)面進(jìn)行夯實(shí)時(shí)，采用3檔9錘～12錘的夯實(shí)方法可以達(dá)到要求的壓實(shí)效果。夯實(shí)施工中不宜過夯，以免造成周邊土體隆起側(cè)壓及破壞原有分層結(jié)構(gòu)，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)觀察9錘～12錘擊實(shí)后表層地基承載力約提高60 kPa～90 kPa，經(jīng)試驗(yàn)夯實(shí)9錘～12錘對(duì)夯實(shí)面整平收面后復(fù)測(cè)標(biāo)高，得到整體夯實(shí)面沉降約7 cm～10 cm。

5 結(jié)論和建議

1)通過夯實(shí)結(jié)果分析可知3檔9錘～12錘的夯實(shí)作業(yè)可以很好的提高路基壓實(shí)質(zhì)量，并加速完成填方路基的工后沉降。2)施 工中我標(biāo)段根據(jù)各地實(shí)際情況進(jìn)行試驗(yàn)確定3檔9錘～12錘為最適宜夯實(shí)檔位及錘擊數(shù)，每填筑深度2 m補(bǔ)強(qiáng)一次，從而補(bǔ)強(qiáng)了“三背”夯填質(zhì)量。3)補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域根據(jù)“三背”及路基結(jié)合部位填筑區(qū)域確定。4)如果出現(xiàn)局部沉降量過大，對(duì)于夯點(diǎn)間空隙部位，可以根據(jù)實(shí)際情況予以3錘～6錘的補(bǔ)充夯實(shí)，以利于工作面的整體找平。5)通過高速液壓夯實(shí)技術(shù)，能均勻提高填料深層壓實(shí)度，效果明顯,非常適合“三背”及路基結(jié)合部位等狹小作業(yè)面的補(bǔ)強(qiáng)施工，值得推廣應(yīng)用。

The application of high-speed hydraulic compaction technology in special roadbed construction

Zhao Lifeng

(NorthwestEngineeringLimitedCompany,ChinaRailway10thBureauGroup,Xi’an710065,China)

This paper simply introduced the high-speed hydraulic compaction technology and its equipment component, analyzed the preparation work before compaction construction, and elaborated the specific process of the technology, through the compaction effect test showed that the high-speed hydraulic compaction technology could effectively improve the roadbed compaction quality, worthy of popularization and application.

high-speed hydraulic compaction, joint, roadbed, compaction effect

2015-02-10

趙利峰(1979- )，男，工程師

1009-6825(2015)12-0158-03

U416.1

A