中交四公局第二工程有限公司北京101100
摘要:我国交通基础工程飞速发展,一些建设项目因投资、选线等问题限制,而选择路基工程通行。路基施工多采用分层碾压夯实,现阶段征地拆迁影响因素多,导致路基无法大面积施工,面临土方调配困难,可选择先将土方按预设标高堆放,引入高速液压夯实机利用“动力压实法”进行夯实作业。本文结合实际工程,对高速液压夯实机在铁路路基中的应用进行分析。
关键词:高速液压夯实机路基承载力应用
1.工程背景
工程建设项目土方调配遵循挖方与填方平衡和运距最短的原则,充分利用既有工程出土方量,减少外购土方,降低工程成本。某工程受征地拆迁影响,路基工程无法大面积施工,但桥位具备土方开挖条件,为确保土方被充分利用,经参建各方研究,将部分段路基填筑施工方案调整为高速液压夯实机夯实作业。
高速液压夯实机作业基床摊铺厚度以3m为界,摊铺厚度≤3m,直接进行夯实;摊铺厚度>3m需分层,每层厚度不应大于3m;夯实后基床承载力不小于150KPa。
2.高速液压夯实机介绍
2.1高速液压夯实机工作原理
高速液压夯实机属于动力学压实机械,是一种利用机器重力和锤体变力的合力压缩土体的压实机械,对土体的压实方法可称为“动力压实法”,简称地“动压法”。动力压实是利用变务和机器重力的合力压缩土体,在静力(重力)压实的基础上,施加更大的动态力提高压实效果。
2.2高速液压夯实机主要构件
数据控制系统:全电脑触屏控制,可实现单次夯击与程控夯击,并实现单次夯击能量设定,实现程控夯击能量设定、夯击步序的设定;可实现程控夯击能量、程控夯击次数、单次夯击能量、总运行时间、总夯击次数的自动记载,便于夯击的质量控制和数据采集;可实现夯机打击系统正常运行的自动监控。
连接系统:夯实机直接采用装载机的液压动力,无须其他动力源,液压泵进油口油管安装上球阀开关,连接在夯实机上,关上阀门装上配套的连接装置,油管快速连接可以随时拆装装载机与夯实机;连接简单、快速、可靠。夯实机液压驱动与控制系统高度集成,结构简单,维修方便。
液压系统:采用双回路液压油缸利用相互独立的双控制制动主缸,通过两套独立管路分别控制;若其中一套管路发生故障而失效时,另一套管路仍能继续工作;使进、回油油路更畅通。另外油路上安装上双蓄能器可减轻回油油管的压力,增加落锤速度,提高锤击能量。
2.3高速液压夯实机特点及适用范围
高速液压夯实机重锤与土体之间设置了惯性较大的下锤体及夯板(D=1m)组件,将冲击能转换为压力能,接地的夯板从零开始加速,到最高点后逐步衰减。作用力的峰值小、作用时间长、能量释放充分,压实土基这种硬度不高的非刚体时不易产生横波(水平波、剪切波)。高速液压夯实机对土体的高频率连续作用使被压缩土体趋于稳定。
高速液压夯实机常规应用于桥台背、涵侧、新旧路交接处、路肩、护坡等公路,铁路路基夯实,堤坝及其护坡夯实;建筑沟槽及回填土夯实,
环卫垃圾、有害物质填埋夯实等,必要时用于破碎、打桩;用于高速公路路基、高速铁路路基补强时,可使碾压达标路基继续沉降10cm以上。是解决高速公路、高速铁路施工中存在桥头跳车现象的最佳设备,以及战时机场跑道及道路抢修的最优设备。
2.4高速液压夯实机选择
本工程选择山东泽泰重工科技有限公司ZTH系列高速液压夯实机,采用强制落锤式(双作用),即液压缸将锤体提升至设定高度后快速反向加力,锤体在重力和液压缸下推力的共同作用下加速下落,锤体落下后通过锤垫击打下锤体与夯板的组件,驱动预压在地面的夯板压实土体。机型参数如下:
3.施工准备
3.1人员准备
针对项目特点对高速液压夯实机施工作业人员进行培训,符合要求后方可上岗,。
3.2场地平整
路基铺设厚度均不大于3m,控制在2.8m以内,在高速液压夯实机施工前进行初步整平,震动碾静压、震动碾压各一遍。
3.3技术准备
测量人员在已整平、碾压完成的路基顶面进行夯实点放样,白灰标记,并编号,按照编号测出每一点初始高程。
4.试验段施工方法
本工程路基施工场地受限,为充分利用土方,引入高速液压夯实机进行路基本体填筑施工,需试验段确定施工参数。
4.1施工工艺流程
①场地平整→②点位放样→③夯机就位→④夯实→⑤移动夯机→重复③④⑤→⑥检测→⑦平整
4.2详细施工步骤
⑴由于场地受限采用高速液压夯实机进行路基施工,桥位土方开挖后自卸汽车运至路基范围,装载机配合堆放土方,高度控制在2.8m以内,利用推土机将土方整平,修整横坡及纵坡,震动碾静压一遍、震动碾压一遍。
⑵放样出高速液压夯实机夯点,用白灰标识并编号。试验段拟定三种布点方式:①点间距1.2m,平行布置;②点间距1.5m,平行布置;③点间距1.2m,梅花型布置;每种布点方式试验范围20m×20m。点位如下图所示:
⑶高速液压夯实机按测量放样点的位置就位,根据场地大小确定夯实顺序,由低向高、由两边向中间作业,夯锤对准点位。
⑷夯实机根据其夯实能分为强、中、弱三档,试验段拟将夯机调至强档,分别夯击3锤、6锤、9锤,测量夯点的下沉量并记录。
⑸重复⑶、⑷条施工,直至完成第6锤、9锤高速液压夯实机夯实,累加并记录每3锤的沉降量,最后3锤与其前3锤的相对夯沉量差值不大于10mm时移动夯实机,进行下一点夯实。记录如下表(所列数据为每种布点形式的一组数据):
夯沉量记录表(cm)
6.施工注意事项
⑴高速液压夯实机前表面整平、碾压工作要到位,可提高施工效率。
⑵填层表面干燥时要适量洒水,防止表面粉尘化,影响能量向深层传递。
⑶施工过程中对夯实点锤击数进行严格盯控,抽查第7、第8锤下沉量,与试验段数据进行对比分析,以数据指导施工,对路基施工进行动态施工管理。
⑷遇降雨及时排水,避免雨水对路基表层浸泡。
7.结论
⑴本工程高速液压夯实机经试验采用点间距1.2m平行布置、强档8锤,土方堆土高度2.8m以内,已在现场展开施工,效果良好。不同路基工程要根据土质情况通过试验段确定夯点布置、夯实锤击数等各项参数,确保施工质量。
⑵高速液压夯实机在本工程中工作效率为600~800m2/d,满足施工进度需求及实际情况(征地受限,土方调配困难)。其他工程需根据实际需求,综合对比高速液压夯实机和振动碾的工效及经济指标,择优选择。
参考文献
[1]《铁路路基工程施工质量验收规范》(TB10414-2018)
[2]《铁路路基施工规范》(TB10202-2002)
[3]赵士良,高速液压夯实机的应用,中国交通建设监理2007(5):54-55