台背回填高速液压夯实机补强路基质量控制标准 朱家剑′王选仓3苟想伟2付林杰3 1.公路建设与养护技术、材料及装备交通运輸行业研发中心(甘肅路桥建设集国有限公司),甘肃兰州730030 2甘肃路桥第三公路工程有限贲任公司,甘肃兰州730030;3.长安大学,西安710064) 瘸要:基于波体特性的夯击能传递原理,研究使用高速液压夯实机对台背回填进 行补强夯实作业的最佳施工参数。依托G309线板桥乡至小园子(甘宁界)二级路 改建工程,对高速液压夯实机在台背黄土路基补强夯实中施工参数的确定进行现场 试验研究。提出了影响高速液压夯实机补强路基效果的主要因素为夯击档位、夯击 次数和夯点间距。进而根据现场试验结果,研究了不同因素对夯击效果的影响,提 出了台背回填高速液压夯实机补强路基质量控制标准,对指导台背路基工程施工具 有重要意义。 关镳词:路基工程;台背回填土压实;高速液压夯实机;施工参数 中困分类号:U416.1 Quality control standard for reinforcing subgrade of high-pressure hydraulic compaction machine with back-filling Zhu Jia-jian', Wang Xuan-cang Gou Xiang-wei, Fu Lin-jie'3 (1. Research and Development Center of Transport Industry of Technologies, Materials nd Equipments of Highway Construction and Maintenance( Gansu Road Bridge Construction Group Co, Ltd )2. Gansu Luqiao Third Highway Engineering Co, Ltd, Lanzhou 730030, China; 3. Chang an University, Xi'an 710064, China) Abstract: Based on the energy transfer principle of tamping with wave characteristics optimum construction parameters of backfill reinforcement and tamping with high-sI hydraulic tamping machine are studied. Based on the reconstruction project of Banqiao Township to Xiaoyuanzi( Ganning Boundary) second-class road on G309 line, field test was conducted to determine the construction parameters of high-speed hydraulic compactor in the reinforcement and compaction of the abutment back loess roadbed. The main factors influencing the reinforcement effect of high-speed hydraulic compactor are the ramming gear the number of ramming times and the distance between ramming points. Ba asea on the test results, the influence of different factors on the ramming effect is studied. The quality control standard of backfilling high-speed hydraulic compactor to reinforce roadbed is put forward, which is of great significance for guiding the construction of the roadbed behind the 基金项目:甘肃路桥建设集团科技项目(2017-01) (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
台背回填高速液压夯实机补强路基质量控制标准1 朱家剑 1 王选仓 3 苟想伟 2 付林杰 3 （1.公路建设与养护技术、材料及装备交通运输行业研发中心（甘肃路桥建设集团有限公司），甘肃 兰州 730030； 2.甘肃路桥第三公路工程有限责任公司，甘肃 兰州 730030； 3.长安大学，西安 710064） 摘 要： 基于波体特性的夯击能传递原理，研究使用高速液压夯实机对台背回填进 行补强夯实作业的最佳施工参数。依托 G309 线板桥乡至小园子（甘宁界）二级路 改建工程，对高速液压夯实机在台背黄土路基补强夯实中施工参数的确定进行现场 试验研究。提出了影响高速液压夯实机补强路基效果的主要因素为夯击档位、夯击 次数和夯点间距。进而根据现场试验结果，研究了不同因素对夯击效果的影响，提 出了台背回填高速液压夯实机补强路基质量控制标准，对指导台背路基工程施工具 有重要意义。 关键词： 路基工程；台背回填土压实；高速液压夯实机；施工参数 中图分类号：U416.1 Quality control standard for reinforcing subgrade of high-pressure hydraulic compaction machine with back-filling Zhu Jia-jian1，Wang Xuan-cang 3，Gou Xiang-wei2 , Fu Lin-jie3 (1.Research and Development Center of Transport Industry of Technologies, Materials and Equipments of Highway Construction and Maintenance(Gansu Road & Bridge Construction Group Co.,Ltd.) 2.Gansu Luqiao Third Highway Engineering Co., Ltd., Lanzhou 730030, China; 3.. Chang'an University, Xi'an 710064, China) Abstract: Based on the energy transfer principle of tamping with wave characteristics, the optimum construction parameters of backfill reinforcement and tamping with high-speed hydraulic tamping machine are studied. Based on the reconstruction project of Banqiao Township to Xiaoyuanzi (Ganning Boundary) second-class road on G309 line, field test was conducted to determine the construction parameters of high-speed hydraulic compactor in the reinforcement and compaction of the abutment back loess roadbed. The main factors influencing the reinforcement effect of high-speed hydraulic compactor are the ramming gear, the number of ramming times and the distance between ramming points. Based on the field test results, the influence of different factors on the ramming effect is studied. The quality control standard of backfilling high-speed hydraulic compactor to reinforce roadbed is put forward, which is of great significance for guiding the construction of the roadbed behind the 1基金项目：甘肃路桥建设集团科技项目（2017-01）
Key words: platform back; high speed hydraulic compactor; roadbed engineering: Construction 引言 在公路工程路基施工过程中,路基压实度是重要的质量控制指标。在桥台涵背等路基构 造物附近由于作业面狭小,不利于大吨位压路机大面积快速压实施工。于大吨位压路机相比 髙速液压夯实机具有机动灵活、压实功大、作业效率高的有点,能够很好的适应桥台涵背路 基回填施工的需求。高速液压夯实机通过液压缸驱动夯锤提上到一定高度,利用重力势能 夯击待加固土地表面的夯板,达到压实土体的目的2。与大吨位压路机作用机理不同,施工 过程中其施工参数的确定也有所不同。故其施工参数的研究多以冲击波浪理论为基础,通过 控制夯实功输出功率、夯点布局密度以及作用层厚度,达到加固土体的目的5。在高速公 路路基施工中,高速液压夯实机广泛用于桥台涵背填土、填挖结合部、高填路基、新旧路基 结合部及加宽部、鸡爪冲沟、冲压盲区等不便或不宜使用强夯的部位阿。 目前国内外进行了很多高速液压夯实机施工参数的研究。曹斌等研究了HC36高速液压 夯实机在高速公路改扩建工程新旧路基结合部的应用,得到了压实影响深度,推荐了机具参 数、夯点中心距、作用层厚度。庄仲欣进行了隧道弃渣破碎的粗粒土填筑路基时高速液压 夯加密补强施工技术参数研究。司癸卯以张承高速为依托通过现场试验研究了土石混合填 料用于桥台涵背侧向回填时,高速液压夯实机施工参数,并提出了用于不同填土路基时的实 验步骤。现阶段研究多集中在补强夯实石料或砂砾料方面,在黄土填筑路基补强夯实中的 应用研究较少。 因此,本文对高速液压夯实机在台背黄土路基补强夯实中的应用技术进行研究,主要研 究了夯击档位、夯击次数、夯点间距对补强夯实效果的影响,得出了高速液压夯实机补强夯 实台背黄土路基较为适宜的施工技术参数,以指导高速液压夯实机在黄土路基施工中的应用。 二、基于波体特性的夯击能传递原理 高速液压夯实机处理路基时,在落锤到达土体的瞬间,会引起土体剧烈振动,由于土体 可视为弹塑性材料,因此夯击能在其中的传播可看作为波在连续介质中的传播,根据夯 实机作用原理以及路基土特点,可将该波分为橫波和纵波,横波和纵波的传播速度可根据下 式确定。 A 4G (式2) (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
abutment. Key words: platform back; high speed hydraulic compactor; roadbed engineering；Construction parameters 一、引言 在公路工程路基施工过程中，路基压实度是重要的质量控制指标。在桥台涵背等路基构 造物附近由于作业面狭小，不利于大吨位压路机大面积快速压实施工。于大吨位压路机相比， 高速液压夯实机具有机动灵活、压实功大、作业效率高的有点，能够很好的适应桥台涵背路 基回填施工的需求[1]。高速液压夯实机通过液压缸驱动夯锤提上到一定高度，利用重力势能 夯击待加固土地表面的夯板，达到压实土体的目的[2]。与大吨位压路机作用机理不同，施工 过程中其施工参数的确定也有所不同。故其施工参数的研究多以冲击波浪理论为基础，通过 控制夯实功输出功率、夯点布局密度以及作用层厚度，达到加固土体的目的[3-5]。在高速公 路路基施工中，高速液压夯实机广泛用于桥台涵背填土、填挖结合部、高填路基、新旧路基 结合部及加宽部、鸡爪冲沟、冲压盲区等不便或不宜使用强夯的部位[6]。 目前国内外进行了很多高速液压夯实机施工参数的研究。曹斌等研究了HC36高速液压 夯实机在高速公路改扩建工程新旧路基结合部的应用，得到了压实影响深度，推荐了机具参 数、夯点中心距、作用层厚度[7]。庄仲欣进行了隧道弃渣破碎的粗粒土填筑路基时高速液压 夯加密补强施工技术参数研究[8]。司癸卯以张承高速为依托通过现场试验研究了土石混合填 料用于桥台涵背侧向回填时，高速液压夯实机施工参数，并提出了用于不同填土路基时的实 验步骤[9]。现阶段研究多集中在补强夯实石料或砂砾料方面，在黄土填筑路基补强夯实中的 应用研究较少。 因此，本文对高速液压夯实机在台背黄土路基补强夯实中的应用技术进行研究，主要研 究了夯击档位、夯击次数、夯点间距对补强夯实效果的影响，得出了高速液压夯实机补强夯 实台背黄土路基较为适宜的施工技术参数，以指导高速液压夯实机在黄土路基施工中的应用。 二、基于波体特性的夯击能传递原理 高速液压夯实机处理路基时，在落锤到达土体的瞬间，会引起土体剧烈振动，由于土体 可视为弹塑性材料，因此夯击能在其中的传播可看作为波在连续介质中的传播[10]，根据夯 实机作用原理以及路基土特点，可将该波分为横波和纵波，横波和纵波的传播速度可根据下 式确定。 1 12 0 (1 ) 4 m A v Gr （式1） (1 ) z E G V （式2）
式中,V、V分别为纵、横波传播速度;E、G分别为土体弹性模量和剪切模量;4为 泊松比;p为土体密度 由上式可知,影响夯实能在土中传播的主要因素有土体弹性模量、剪切模量、泊松比和 密度,根据钱家欢弹性模型,有 4G1 fn 2Vm(1-) (式3) 4=n2,/( 4G1 (式4) 式中,n、f分别为无阻尼和有阻尼时的固有频率:为落锤底面半径:m1为落锤 质量:A为振幅;V2为落锤击中土体后的土体速度 根据上式可知,当采用高速液压夯实机补强路基时,夯实机每一次的夯击能大小主要和 落锤半径、落锤重量、土体密度等因素有关,而在对同一处土体进行连续夯击时,土体的密 度又在不断变化,当土体达到足够的密实度后,夯实机产生的波在土体中的传播速度将会很 小,此时夯实效果较差:由于横波的产生,将会使得土体在橫向产生上下波动,这不利于土 体密实,尤其在夯点周围的表面土体会产生浮土现象,因此,如何控制各夯点间距,保证路 基土在整个平面内的密实度的基础上,最大限度减少夯实机对土体的横向扰动,将是实际工 程中面临的又一难题。 根据上述分析,采用高速液压夯实机补强黄土路基时,夯击档位、夯击次数和夯点间距 对夯实效果将会产生重大影响 高速液压夯实机补强夯实黄土路基现场试验研究 本文依托G309线板桥乡至小园子(甘宁界)二级路改建工程,在台背回填进行高速液 压夯实机补强夯实黄土路基现场试验,研究不同夯击档位、夯击次数和夯点间距对夯实效果 的影响。现场试验采用HC42高速液压夯实机,该夯实机为双作用液压锤,与装载机配套使 用,采用电脑控制、液压加力,冲击强度多级调控,共分3个档位,主要性能参数汇总如表1 表1HC42高速液压夯实机主要技术参 额定冲锤体夯板工作 夯击频率(次/min1) 锤体行程(m) 击能量质量直径质量压力 (KJ (t) (MPa) Ⅰ档Ⅱ档Ⅲ档档档Ⅲ档 42 0 0.20.6 l.2 (一)夯击档位对夯实效果影响 为研究不同档位对补强夯实效果的影响,控制夯点边距间隔为50cm,采用梅花状夯点 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
式中， Vp 、Vz 分别为纵、横波传播速度；E、G分别为土体弹性模量和剪切模量； 为 泊松比； 为土体密度。 由上式可知，影响夯实能在土中传播的主要因素有土体弹性模量、剪切模量、泊松比和 密度，根据钱家欢弹性模型[11]，有 0 1 1 4 2 (1 ) n d Gr f f m （式3） 1 12 0 (1 ) 4 m A v Gr （式4） 式中， n f 、 d f 分别为无阻尼和有阻尼时的固有频率； 0 r 为落锤底面半径； m1 为落锤 质量；A为振幅； 12 v 为落锤击中土体后的土体速度。 根据上式可知，当采用高速液压夯实机补强路基时，夯实机每一次的夯击能大小主要和 落锤半径、落锤重量、土体密度等因素有关，而在对同一处土体进行连续夯击时，土体的密 度又在不断变化，当土体达到足够的密实度后，夯实机产生的波在土体中的传播速度将会很 小，此时夯实效果较差；由于横波的产生，将会使得土体在横向产生上下波动，这不利于土 体密实，尤其在夯点周围的表面土体会产生浮土现象，因此，如何控制各夯点间距，保证路 基土在整个平面内的密实度的基础上，最大限度减少夯实机对土体的横向扰动，将是实际工 程中面临的又一难题。 根据上述分析，采用高速液压夯实机补强黄土路基时，夯击档位、夯击次数和夯点间距 对夯实效果将会产生重大影响。 三、高速液压夯实机补强夯实黄土路基现场试验研究 本文依托G309线板桥乡至小园子（甘宁界）二级路改建工程，在台背回填进行高速液 压夯实机补强夯实黄土路基现场试验，研究不同夯击档位、夯击次数和夯点间距对夯实效果 的影响。现场试验采用HC42高速液压夯实机，该夯实机为双作用液压锤，与装载机配套使 用，采用电脑控制、液压加力，冲击强度多级调控，共分3个档位，主要性能参数汇总如表1 所示： 表 1 HC42 高速液压夯实机主要技术参数 额定冲 击能量 （KJ） 锤体 质量 （t） 夯板 直径 （m） 工作 质量 （t） 工作 压力 （MPa） 夯击频率（次/min-1） 锤体行程（m） Ⅰ档 Ⅱ档 Ⅲ档 Ⅰ档 Ⅱ档 Ⅲ档 42 3.5 1.0 6.9 25 60 20 10 0.2 0.6 1.2 （一）夯击档位对夯实效果影响 为研究不同档位对补强夯实效果的影响，控制夯点边距间隔为50cm，采用梅花状夯点
布设形式,夯机次数为18次。每个档位选取3各个作用点,每夯击3次适用水准仪测量一次作 用点高程,作用点下沉量观测结果如下表所示 表2各档夯击不同次数时暴计下沉量(mm) 档位 点位 21 均值 21.7 均值 22.7 28.7 39.3 53 Ⅲ档 70 均值 35.0 51.7 64.7 87.3 I档 Ⅱ档 Ⅲ档 70 30 10 9 12 1821 夯击次数 图1各档夯击次教与下沉量关系曲线 从表2及图1可知:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档夯击18遍后各点夯击效果明显不同,Ⅰ档夯沉量最小, Ⅲ档夯沉量最大;Ⅰ档条件下仅前3锤的夯击沉降量在lcm以上,超过12次之后每夯击3锤, 夯沉量增幅均在3mm以内。Ⅱ档条件下作用相同次数时,夯击沉降量有所提高,在前9次夯 击过程中,夯击沉降量増长幅度较大,之后増长速率开始减缓,最大下沉量较Ⅰ档提高57% Ⅲ档条件下每夯击3锤引起的夯沉量增幅最大,在第三次夯击时,下沉量已经达到Ⅰ档和Ⅱ 档最大沉降量,随着夯击次数的增加,压实效果有显著提升。因此对HC42液压夯实机推荐 采用Ⅲ档进行黄土路基补强夯实作业,施工效果最好。 二)夯击次数对夯实效果影响 选择Ⅲ档分别在不同点位进行6次、9次、12次、15次、18次、21次、24次的夯击试验, (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
布设形式，夯机次数为18次。每个档位选取3各个作用点，每夯击3次适用水准仪测量一次作 用点高程，作用点下沉量观测结果如下表所示： 表 2 各档夯击不同次数时累计下沉量（mm） 档位 点位 夯击次数 3 6 9 12 15 18 Ⅰ档 ① 14 18 21 24 26 27 ② 13 16 19 21 22 23 ③ 17 21 25 29 31 33 均值 14.7 18.3 21.7 24.7 26.3 27.7 Ⅱ档 ① 12 19 25 29 32 34 ② 18 25 30 35 40 44 ③ 16 24 31 34 37 40 均值 15.3 22.7 28.7 32.7 36.3 39.3 Ⅲ档 ① 36 53 66 77 87 97 ② 32 47 58 69 78 87 ③ 37 55 70 85 97 107 均值 35.0 51.7 64.7 77.0 87.3 97.0 图 1 各档夯击次数与下沉量关系曲线 从表2及图1可知：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档夯击18遍后各点夯击效果明显不同，Ⅰ档夯沉量最小， Ⅲ档夯沉量最大；Ⅰ档条件下仅前3锤的夯击沉降量在1cm以上，超过12次之后每夯击3锤， 夯沉量增幅均在3mm以内。Ⅱ档条件下作用相同次数时，夯击沉降量有所提高，在前9次夯 击过程中，夯击沉降量增长幅度较大，之后增长速率开始减缓，最大下沉量较Ⅰ档提高57%。 Ⅲ档条件下每夯击3锤引起的夯沉量增幅最大，在第三次夯击时，下沉量已经达到Ⅰ档和Ⅱ 档最大沉降量，随着夯击次数的增加，压实效果有显著提升。因此对HC42液压夯实机推荐 采用Ⅲ档进行黄土路基补强夯实作业，施工效果最好。 （二）夯击次数对夯实效果影响 选择Ⅲ档分别在不同点位进行6次、9次、12次、15次、18次、21次、24次的夯击试验
其它试验条件同上。各点沉降观测结果见表3。 表3Ⅲ档夯击不同次数对应夯沉量(mm) 分计夯沉量 夯击次数 各点沉降均值累计夯沉量 35 35.0 24 25.7 42 16.7 95.7 16.7 40.0 20.0 102.7 12.3 40.0 21.0 16.0 114.0 13.7 18 11 36 39.3 120.3 12.0 11.0 lI 10.3 40.7 14.0 12.3 125.3 10.0 24 8 8.3 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
其它试验条件同上。各点沉降观测结果见表3。 表 3 Ⅲ档夯击不同次数对应夯沉量（mm） 夯击次数 分计夯沉量 累计夯沉量 ① ② ③ 各点沉降均值 6 3 35 34 36 35.0 60.7 6 33 24 20 25.7 9 3 37 42 49 42.7 6 33 22 24 26.3 85.7 9 16 18 16 16.7 12 3 42 42 49 44.3 95.7 6 21 19 21 20.3 9 16 16 18 16.7 12 14 13 16 14.3 15 3 42 36 42 40.0 102.7 6 20 23 17 20.0 9 17 17 16 16.7 12 13 14 14 13.7 15 12 12 13 12.3 18 3 40 41 39 40.0 114.0 6 20 21 22 21.0 9 16 17 15 16.0 12 13 15 13 13.7 15 12 13 12 12.3 18 10 11 12 11.0 21 3 42 40 36 39.3 120.3 6 20 22 18 20.0 9 14 15 15 14.7 12 12 14 13 13.0 15 11 13 12 12.0 18 10 11 12 11.0 21 10 10 11 10.3 24 3 40 42 40 40.7 125.3 6 19 21 20 20.0 9 14 15 13 14.0 12 12 12 13 12.3 15 12 11 11 11.3 18 11 9 10 10.0 21 9 9 8 8.7 24 9 8 8 8.3
120 580 60 40 夯击次数 图2累计夯沉量随夯击次数变化曲结 从上述图表可知:在Ⅲ档作用条件下,夯击下沉量曲线随夯机次数的增加而增加,且增 长速率递减。在夯机次数达到12次前,夯击下沉量增长较快,在夯机次数达到18次以后下沉 量随夯击次数增长不显著,下沉量趋于稳定。同时一般在工程实践中,夯机下沉量达到10cm 基本可以满足桥台涵背回填土补强压实要求。因此考虑施工效率和压实质量要求,对HC42 高速液压夯实机对使用黄土做为桥台涵背路基回填土补强夯实作业时,推荐夯机次数控制在 12~18次,同时控制最后三次夯击引起下沉量不大于1.5cm。 (三)夯点间距对夯实效果影响 根据冲击波浪理论,夯点间距对夯实效果将会产生较大影响。夯击点布置过密,先后作 业的相邻夯击点之间会相互影响,新夯击点的作业不利于已完成作用点的稳定;夯击点过于 稀疏,不利于路基土整体的稳定性。此次试验中控制夯击点间距分别为1.25m、1.5m、1.75m、 20m,每个夯击点夯击18次 夯实完成后,由于受到夯锤的振动作用,夯点周围均有不同程度的隆起,导致夯点周围 存在膨胀区。夯点中心间距分别为125m、1.5m、1.75m时,两夯点间出现连续的相对松散 土,将夯点周围隆起部分包括在内,两夯点间表面虚土深度分别为15-20cm、20-25cm、 0-20cm,如图3-~5所示。当夯点中心间距为2m时,仅夯点边缘有部分虚土,两夯点间未出 现连续的虚土,如图6所示。 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
图 2 累计夯沉量随夯击次数变化曲线 从上述图表可知：在Ⅲ档作用条件下，夯击下沉量曲线随夯机次数的增加而增加，且增 长速率递减。在夯机次数达到12次前，夯击下沉量增长较快，在夯机次数达到18次以后下沉 量随夯击次数增长不显著，下沉量趋于稳定。同时一般在工程实践中，夯机下沉量达到10cm 基本可以满足桥台涵背回填土补强压实要求。因此考虑施工效率和压实质量要求，对HC42 高速液压夯实机对使用黄土做为桥台涵背路基回填土补强夯实作业时，推荐夯机次数控制在 12~18次，同时控制最后三次夯击引起下沉量不大于1.5cm。 （三）夯点间距对夯实效果影响 根据冲击波浪理论，夯点间距对夯实效果将会产生较大影响。夯击点布置过密，先后作 业的相邻夯击点之间会相互影响，新夯击点的作业不利于已完成作用点的稳定；夯击点过于 稀疏，不利于路基土整体的稳定性。此次试验中控制夯击点间距分别为1.25m、1.5m、1.75m、 2.0m，每个夯击点夯击18次。 夯实完成后，由于受到夯锤的振动作用，夯点周围均有不同程度的隆起，导致夯点周围 存在膨胀区。夯点中心间距分别为1.25m、1.5m、1.75m时，两夯点间出现连续的相对松散 土，将夯点周围隆起部分包括在内，两夯点间表面虚土深度分别为15~20cm、20~25cm、 10~20cm，如图3~5所示。当夯点中心间距为2m时，仅夯点边缘有部分虚土，两夯点间未出 现连续的虚土，如图6所示
图3夯点中心间距125m夯实效果 图4夯点中心间距1.5m夯实效果 图5夯点中心间距175m夯实效果 图6夯点中心间距2m夯实效果 出现上述现象的原因可做如下解释:夯锤产生的能量以波的形式向下传播,并对夯锤周 围的地表土体产生扰动破坏作用使其变得松散。当夯点中心间距为125m时,两夯点间的相 互影响较大,后面的夯击对前次夯击扰动的一定深度处的土体具有挤密作用,导致最终被扰 动破坏的土体仅出现在表面;当夯点中心间距为1.5m时,由于距离的增大,夯击下一点时对 前面已经扰动的土体产生的作用以扰动破坏为主,导致两点间被扰动破坏的土体较深;当夯 点中心间距更大时,前后两次夯击的影响变弱,两点间被扰动破坏的土体变浅,甚至未出现 连续破坏的松散土。 不同夯点间距夯击完成后各点夯沉量见表4,根据观测结果绘制不同夯点间距条件下累 计夯沉量与夯击次数、分计夯沉量与夯击次数关系曲线,见图7和图8。 表4不同间距条件下夯击18遑夯沉量 夯击次数 夯点间距点位 12 15 18累计夯沉量(mm) 1.25m 均值397223 113.3 12 15 13 12 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
图 3 夯点中心间距 1.25m 夯实效果 图 4 夯点中心间距 1.5m 夯实效果 图 5 夯点中心间距 1.75m 夯实效果 图 6 夯点中心间距 2m 夯实效果 出现上述现象的原因可做如下解释：夯锤产生的能量以波的形式向下传播，并对夯锤周 围的地表土体产生扰动破坏作用使其变得松散。当夯点中心间距为1.25m时，两夯点间的相 互影响较大，后面的夯击对前次夯击扰动的一定深度处的土体具有挤密作用，导致最终被扰 动破坏的土体仅出现在表面；当夯点中心间距为1.5m时，由于距离的增大，夯击下一点时对 前面已经扰动的土体产生的作用以扰动破坏为主，导致两点间被扰动破坏的土体较深；当夯 点中心间距更大时，前后两次夯击的影响变弱，两点间被扰动破坏的土体变浅，甚至未出现 连续破坏的松散土。 不同夯点间距夯击完成后各点夯沉量见表4，根据观测结果绘制不同夯点间距条件下累 计夯沉量与夯击次数、分计夯沉量与夯击次数关系曲线，见图7和图8。 表 4 不同间距条件下夯击 18 遍夯沉量 夯点间距 点位 夯击次数 3 6 9 12 15 18 累计夯沉量（mm） 1.25m ① 40 23 16 15 13 9 116 ② 38 17 15 14 11 11 106 ③ 41 27 14 13 12 11 118 均值 39.7 22.3 15.0 14.0 12.0 10.3 113.3 1.5m ① 33 17 12 13 10 12 97 ② 31 15 13 12 12 10 93
均值337 12.3 l10 11.0 ①②③①②③ lI 1.75 l 33.0 14.0 10.3 88.7 14 85 14.3 l1.3 83.7 士1.75m 夯击次数 图7累计夯沉量随夯击次数变化曲线 查1.75m 10 夯击次数 图8夯击3锤分计夯沉量随夯击次数变化曲线 分析上述图表可知 (1)不同夯点间距条件下,累计夯沉量均随夯击次数增加逐渐增大,但在夯击相同次 数条件下,累计夯沉量随夯点中心间距的增加而减小,说明夯点布设间距对夯沉量及补强夯 实效果有影响。引起该现象的原因为:夯点间距越小,夯击时受到邻近夯点的影响越大,当 上一夯点夯实完成后,其表面以下一定深度范围内的土体接近弹性土,土壤变形小,当夯击 下一相邻点时,夯击能量横向扩散范围变小,有利于能量向更深处土体传播,从而有效影响 深度更大夯实效果更好。 (2)当夯点中心间距超过1.5m后,不同夯点间距条件下的累计夯沉量随夯击次数变化 (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
③ 37 10 12 12 11 11 93 均值 33.7 14.0 12.3 12.3 11.0 11.0 94.3 1.75m ① 29 14 13 11 11 10 88 ② 33 14 11 10 10 9 87 ③ 37 14 11 10 10 9 91 均值 33.0 14.0 11.7 10.3 10.3 9.3 88.7 2.0m ① 29 12 10 9 9 9 78 ② 29 14 12 10 10 10 85 ③ 28 17 12 11 10 10 88 均值 28.7 14.3 11.3 10.0 9.7 9.7 83.7 图 7 累计夯沉量随夯击次数变化曲线 图 8 夯击 3 锤分计夯沉量随夯击次数变化曲线 分析上述图表可知： （1）不同夯点间距条件下，累计夯沉量均随夯击次数增加逐渐增大，但在夯击相同次 数条件下，累计夯沉量随夯点中心间距的增加而减小，说明夯点布设间距对夯沉量及补强夯 实效果有影响。引起该现象的原因为：夯点间距越小，夯击时受到邻近夯点的影响越大，当 上一夯点夯实完成后，其表面以下一定深度范围内的土体接近弹性土，土壤变形小，当夯击 下一相邻点时，夯击能量横向扩散范围变小，有利于能量向更深处土体传播，从而有效影响 深度更大夯实效果更好。 （2）当夯点中心间距超过1.5m后，不同夯点间距条件下的累计夯沉量随夯击次数变化
曲线较为接近。由此可知,当夯点中心间距超过15m后各夯点间相互影响较小。 (3)不同间距条件下每夯3锤引起的夯沉量均随着夯击次数的增加而减小,且夯击前9 锤引起的夯沉量均占累计夯沉量的60%以上,夯击12锤之后每3锤引起的夯沉量均接近lcm。 根据上述试验结果及分析,从考虑夯沉量的角度看,补强夯实不同位置时,夯点中心间 距均不宜超过1.5m,且夯点中心间距应随压实质量要求的提高而减小,每点补强夯击次数不 应少于12锤,以最后3锤引起的夯沉量小于1~1.5cm为宜。 四、台背回填高速液压夯实机补强路基质量控制标准 高速液压夯实机用于黄土填筑路基不同部位时,由于所要求的压实度标准不同,所以相 应的施工控制参数也有所差异。路基填筑中应用高速液压夯实机的主要部位是在桥台涵背、 挡土墙墙背、新旧路基拼接段、高填方短路基、鸡爪冲沟等。其中在用于桥台涵背回填时要 求最高。因为黄土作为填料用于台背回填时,填料于混凝土的刚度差异,容易引起沿路线纵 向的填土路基过量沉降,与桥台差异沉降量较大,对行车安全和舒适性影响也更加明显。所 以,使用高速液压夯实机对桥台背侧回填土进行补强作业时,应提高压实度控制标准,尽量 减少工后沉降。 根据现场试验及分析结果,高速液压夯实机在一般黄土填筑路堤补强夯实应用中,夯击 档位控制在Ⅲ档最佳,夯击次数应控制在12次~18次,最后3锤引起的夯沉量不应超过1~-1.5cm, 夯点中心间距应不大于1.5m。台背回填补强夯实时不同于其他部位,较一般路基施工作业区 域较小,工程量小,压实效率对工期影响不明显。制定黄土路基不同部位采用HC42高速液 压夯实机补强夯实施工质量控制方法与标准如下,为高速液压夯实机在补强夯实黄土路基中 的应用提供技术参考 每分层填筑1m进行补强一次,夯点采用梅花式满布或夯点中心间距为1.2m,采用Ⅲ档 5-18锤,且最后3锤夯沉量不宜大于lcm,夯点边缘与桥台等结构物的距离不宜小于 20cm[103,104,105,具体大小需根据结构物强度而定,纵向补强范围应超出过渡区1~2m。 五、结语 本文在基于波体特性的夯击能传递原理分析的基础上,依托G309线板小二级路改建工 程对HC42高速液压夯实机在台背回填补强夯实中的应用技术进行了研究,分析了夯击档位 夯击次数、夯点间距对补强夯实效果的影响,并针对台背回填补强路基提出了相应的夯实技 术参数。主要结论如下 (1)使用HC42高速液压夯实机补强夯实黄土路基,Ⅲ档补强夯实效果最好,Ⅱ档次之, Ⅰ档补强夯实效果最差,故宣采用Ⅲ档进行补强作业。 (2)Ⅲ档夯击12锤后夯沉量达到8cm以上,1.5m范围内路基平均压实度超过95%,之 后每增加3锤夯沉量不超过1.5cm,补强夯实效果较好。 (3)Ⅲ档夯击相同次数时,累计沉降量和路基压实度均随着夯点间距的增加而减小, (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
曲线较为接近。由此可知，当夯点中心间距超过1.5m后各夯点间相互影响较小。 （3）不同间距条件下每夯3锤引起的夯沉量均随着夯击次数的增加而减小，且夯击前9 锤引起的夯沉量均占累计夯沉量的60%以上，夯击12锤之后每3锤引起的夯沉量均接近1cm。 根据上述试验结果及分析，从考虑夯沉量的角度看，补强夯实不同位置时，夯点中心间 距均不宜超过1.5m，且夯点中心间距应随压实质量要求的提高而减小，每点补强夯击次数不 应少于12锤，以最后3锤引起的夯沉量小于1~1.5cm为宜。 四、台背回填高速液压夯实机补强路基质量控制标准 高速液压夯实机用于黄土填筑路基不同部位时，由于所要求的压实度标准不同，所以相 应的施工控制参数也有所差异。路基填筑中应用高速液压夯实机的主要部位是在桥台涵背、 挡土墙墙背、新旧路基拼接段、高填方短路基、鸡爪冲沟等。其中在用于桥台涵背回填时要 求最高。因为黄土作为填料用于台背回填时，填料于混凝土的刚度差异，容易引起沿路线纵 向的填土路基过量沉降，与桥台差异沉降量较大，对行车安全和舒适性影响也更加明显。所 以，使用高速液压夯实机对桥台背侧回填土进行补强作业时，应提高压实度控制标准，尽量 减少工后沉降。 根据现场试验及分析结果，高速液压夯实机在一般黄土填筑路堤补强夯实应用中，夯击 档位控制在Ⅲ档最佳，夯击次数应控制在12次~18次，最后3锤引起的夯沉量不应超过1~1.5cm， 夯点中心间距应不大于1.5m。台背回填补强夯实时不同于其他部位，较一般路基施工作业区 域较小，工程量小，压实效率对工期影响不明显。制定黄土路基不同部位采用HC42高速液 压夯实机补强夯实施工质量控制方法与标准如下，为高速液压夯实机在补强夯实黄土路基中 的应用提供技术参考： 每分层填筑1m进行补强一次，夯点采用梅花式满布或夯点中心间距为1.2m，采用Ⅲ档 15~18锤，且最后3锤夯沉量不宜大于1cm，夯点边缘与桥台等结构物的距离不宜小于 20cm[103,104,105]，具体大小需根据结构物强度而定，纵向补强范围应超出过渡区1~2m。 五、结语 本文在基于波体特性的夯击能传递原理分析的基础上，依托G309线板小二级路改建工 程对HC42高速液压夯实机在台背回填补强夯实中的应用技术进行了研究，分析了夯击档位、 夯击次数、夯点间距对补强夯实效果的影响，并针对台背回填补强路基提出了相应的夯实技 术参数。主要结论如下： （1）使用HC42高速液压夯实机补强夯实黄土路基，Ⅲ档补强夯实效果最好，Ⅱ档次之， Ⅰ档补强夯实效果最差，故宜采用Ⅲ档进行补强作业。 （2）Ⅲ档夯击12锤后夯沉量达到8cm以上，1.5m范围内路基平均压实度超过95%，之 后每增加3锤夯沉量不超过1.5cm，补强夯实效果较好。 （3）Ⅲ档夯击相同次数时，累计沉降量和路基压实度均随着夯点间距的增加而减小
夯点间距不超过1.5m时补强夯实效果较好。 参考文献 苗学云,刘贺业,屈耀辉杨辉李凯崇液压夯实工艺在涵洞台背回填中的应用研究门公 路,2017,62(10):30-35 2]曹斌刘岩高速液压夯实机在高速公路路基填筑中的应用路,2016,61(1):71-75. 3]张焕新,方建勤黄水泉液压夯实技术补强高速公路台背路基施工工艺试验研究公 路,2010(06)140-143 4温高峰高等级公路桥头台背路基回填处理硏究[公路交通科技,2004(06)25-27 臼S]黄写勤,高志伟,王选仓高速公路拓宽路基差异沉降处治措施门筑路机械与施工机械 化,2013,30(08)71-75 阿6]宋扬,魏连雨,冯雷.高填方土石混填路基夯实及检测技术研究卩河北工业大学学 报,201443(05)8892 「刁曹斌,李生汀,吴立坚,等.高速公路新旧路基结合部高速液压夯补强技术探讨门公路交 通科技(应用技术版),2017(10)667 8]司癸卯,赵建成,邵现田,etal.桥台涵背特殊位置路基快速液压夯实技术[.筑路机械与 施工机械化,2017(9) 9庄仲欣.高速液压夯实技术在高速铁路路基工程中的应用研究[路基工程,2018(3) 10马宗源,廖红建徐清清党发宁填石路基动力夯实离散元数值分析地下空间与工程学 报,2016,12(03)705-711 1!河海大学,钱家欢,殷宗仁主编土工原理与计算(第二版)M]北京:中国水利水电出 版社,1996 作者简介 朱家剑,男,云南曲靖人,副高级工程师,甘肃路桥第三公路工程有限责任公司。电话: l8991319248,邮箱:164769313@qq.com (c)1994-2019ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
夯点间距不超过1.5m时补强夯实效果较好。 参考文献 [1]苗学云,刘贺业,屈耀辉,杨辉,李凯崇.液压夯实工艺在涵洞台背回填中的应用研究[J].公 路,2017,62(10):30-35. [2]曹斌,刘岩.高速液压夯实机在高速公路路基填筑中的应用[J].路,2016,61(11):71-75. [3]张焕新,方建勤,黄水泉.液压夯实技术补强高速公路台背路基施工工艺试验研究[J].公 路,2010(06):140-143. [4]温高峰.高等级公路桥头台背路基回填处理研究[J].公路交通科技,2004(06):25-27. [5]黄写勤,高志伟,王选仓.高速公路拓宽路基差异沉降处治措施[J].筑路机械与施工机械 化,2013,30(08):71-75. [6]宋扬，魏连雨,冯雷.高填方土石混填路基夯实及检测技术研究[J]河北工业大学学 报,2014,43(05):88-92. [7]曹斌, 李生汀, 吴立坚, 等. 高速公路新旧路基结合部高速液压夯补强技术探讨[J].公路交 通科技(应用技术版), 2017(10):66-67. [8]司癸卯, 赵建成, 邵现田, et al. 桥台涵背特殊位置路基快速液压夯实技术[J]. 筑路机械与 施工机械化, 2017(9). [9]庄仲欣. 高速液压夯实技术在高速铁路路基工程中的应用研究[J]. 路基工程,2018(3). [10]马宗源,廖红建,徐清清,党发宁.填石路基动力夯实离散元数值分析[J].地下空间与工程学 报,2016,12(03):705-711. [11]河海大学，钱家欢，殷宗仁主编.土工原理与计算（第二版）[M].北京：中国水利水电出 版社，1996. 作者简介： 朱家剑，男，云南曲靖人，副高级工程师，甘肃路桥第三公路工程有限责任公司。电话： 18991319248，邮箱：164769313@qq.com
