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浅谈炮头机组装夯板在窄幅路基压实中的应用

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第6期作者：牟煜林建明

[导读]

        临海市交通工程建设有限公司浙江临海 317000
        前言：传统的窄幅路基因不能采用大型压实机械设备，而只能使用小型夯实机具分层填筑压实的方法施工，施工周期相对较长，路基的压实效果往往不能满足设计及规范要求。而采用炮头机组装夯板进行压实作业的施工工艺，压实效果好作用深度较大，一次性松铺填筑厚度40cm（40cm以上未进行验证），减少了人力物力财力的投入，有利于节约施工工期和保证路基的施工质量。
        一、炮头机组装夯板压实作业施工方法概述
        （1）施工方法特点：
        ①改装后的钎杆钢板直接安装在炮头机上，拆装简便，窄幅路基部位不需要单独采用小型夯实机进行压实处理；
        ②作用深度较大，一次性可松铺填筑厚度40cm，施工效率明显提高；
        ③减少了小型夯实机具及人财物的投入，减少了压实设备循环往复的使用率，施工成本明显降低；
        ④拥有贯穿作用强且均匀，在有效的深度范围获得较好的平整度和密实度。
        （2）适用范围：
        本施工方法适用于窄幅路基压实（挖掘机距工作面深度4.0m以内），如用于桥台背回填、小范围基础处理、边坡夯实及深沟槽回填压实施工需进行现场试验确定。
        （3）工艺原理：
        本工艺利用炮头机的工作原理（炮头是以液体静压力为动力，油压驱动活塞往上运行，同时压缩氮气，当活塞到顶时换向阀门工作，油压方向改变使活塞向下，同时受到氮气和活塞自重的力，从而使活塞高速撞击钎杆，由此往复运动）。
        钎杆和夯板为刚性连接，在炮头机液压系统的作用下高速击打钎杆，经夯板而夯击路基完成夯实过程。
        二、路基施工及填料要求
        路基施工一般规定及各项要求按照《公路路基施工技术规范》JTG/T 3610-2019相关规定执行。
        路基填料最大粒径和最小强度（CBR）值必须满足设计规范的要求。填料应均匀、密实，强度高，最大粒径应小于100mm。直接用作路基填筑的填料，其液限应不大于50，塑性指数不大于26。每种填料的松铺厚度应通过试验确定。
        路基压实度应视填料及不同粒径而确定。岩石粒径大于40mm的含量超过总质量30%而小于70%时，按土石路堤控制；岩石粒径大于40mm的含量小于总质量30%时，按土质路堤控制。
        土质路堤采用重型击实试验法求得的最大干密度时的压实度作为控制指标；土石路堤采用固体体积率作为压实度控制指标。
        三、施工机具设备
                                                                                           表一、主要机具设备

                                                                                      图一：钎杆组焊夯板
                                         （厚30mm-60×90cm钢板，四周用6块边长为35cm角钢进行加固）
        四、施工工艺流程及操作要点
        （1）工艺流程：施工准备→分层填筑、整平→击打第一遍→击打第二遍→成型→检测。
        （2）涉及主要工种：①普工、②挖掘机操作工、③公路试验员。
        （3）施工操作要点：
        1）施工准备
        ①对于准备夯实的窄幅路基，按照施工前的准备项目进行场地的平整；
        ②对炮头机操作人员进行施工技术交底及安全技术交底，熟悉整个工艺流程；
        ③配备试验检测仪器和技术人员：压实度检测仪器一套，熟知路基检测工艺的持证试验检测人员2名；
        ④组装夯实机并且试夯正常。日常定期进行检查，发现问题及时进行维修。
        2）分层填筑、整平
        采用水平分层填筑法施工，窄幅路基采用小型机具配合人工摊铺填料，夯击前应使大粒径石料均匀分散在填料中，石料间孔隙应填充小粒径石料、土和石渣。松铺厚度应小于40cm，含水量应控制在最佳含水量±2%之内，整平表层。
        3）击打第一遍
        夯实采用梅花满铺夯实的方式进行夯实处理。夯实机按测量放样的位置就位，使夯板对准点位，通过炮头机液压系统的作用击打钎杆，再通过夯板夯击地面进行夯实。直线段由两侧向中间、曲线段由内侧向外侧的顺序进行。
        开始用中油压击打第一遍，每点击打15～20次，再移机进行下一点位的击打，换点位击打时应重叠1/3夯板迹，同时目测至表面无明显下沉为止。
        4）击打第二遍
        调整到重油压击打第二遍。每点击打15～20次，再移机进行下一点位的击打，换点位击打时应重叠1/3夯板迹，同时目测至表面无明显下沉为止。
        5）成型
        根据路基设计厚度，实施分层填筑，并满足压实设计值要求后，完成整条路线的路基成型。
        6）检测
        ①压实度：当完成第二遍击打后，即可进行压实度检测，若压实度满足图纸施工要求，可进行下一层施工，否则应进行补夯处理，至达到设计要求为止。
        ②外观：击打完成后的路基表面应平整、密实，无明显的夯板迹。
        五、质量控制
        ①基本要求。路基填料应符合设计要求及规范规定，填料每层均匀一致，表面平整。夯实点紧密靠近，不得漏夯或间距过大。组装式夯实机压实基底处理，压实度满足设计图纸要求。填筑层表面干燥时要适量洒水，保持在最佳含水量上下，防止表面粉尘化，影响击打能力向深层传递；
        ②实测项目。击打完第二遍后进行压实度检测，应符合设计及规范要求；
        ③质量记录。挖掘机（配炮头）出厂合格证、压实度检测仪器校准证书、填筑材料试验报告，做好路基填筑施工原始记录。
        六、实验路段
        苍南县桥莒公路提升工程路基工程施工大部分为老路改造工程，路基填筑宽度较窄，特别是挡墙边的路基，填筑宽度一般在1～2.5m范围内，压路机无法正常施工。以往采用平板夯和蛙夯等小型压实设备压实，压实效果较差，压实度往往不能满足设计要求。为保证窄幅路段路基的施工质量，保证路基填筑压实效果，采用了炮头机组装夯板进行压实作业。通过多次现场试验，确定了炮头机钎杆组焊夯板的钢板厚度、尺寸及加固方式，并将该机械用于窄幅路基的压实作业，确保了路基的压实质量，施工效率得到了有效提高。
        试验路段：K6+990～K7+040，平均填筑宽度1.5m，挖掘机距工作面深度4.0m以内。填料为宕渣（岩石粒径大于40mm的含量介于30%～40%，综合毛体积密度2.389g/cm³）。
        设计固体体积率：下路堤≥82%，上路堤≥84%，路床≥85%。
                                                                   表二、炮头机组装夯板压实作业试验数据汇总

                                                                                图二：夯实机正在施工
        七、结束语
        本次实验，采用炮头机组装夯板进行窄幅路基压实作业的施工工艺，作用深度较大，一次性填筑厚度可达40cm，可缩短窄幅路基的施工周期。为保证施工质量和夯板的耐用性，建议采用厚50mm的夯板。采用该机进行窄幅路基和边角部位的压实作业，减少了人力财力物力的投入，有利于节约施工工期和保证路基的整体施工质量，同时，降低成本节约造价，有着明显的经济与社会效益。