CN102644265A

CN102644265A - 一种夯锤及夯实路基的方法

Info

Publication number: CN102644265A
Application number: CN2012100325502A
Authority: CN
Inventors: 周志军; 常家乐; 张铁柱; 石雄伟; 袁卓亚; 折学森; 王修山
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明公开了一种夯锤及夯实路基的方法，夯锤的锤底为球底形。球底形夯锤的重量为375kg。同时提供了一种夯实路基的方法，用液压缸将本发明所述的夯锤提升至1.2m后释放，夯锤在重力和液压蓄能器的共同作用下加速下落，直接夯击路基表面，或者落下后击打带缓冲垫的、静压在地面上的球底形夯板，并通过夯板夯击地面。在装载机工作装置的牵引下，对不同的位置进行夯实。该项发明属于基础工程和岩土工程路基的夯实领域。

Description

一种夯锤及夯实路基的方法

技术领域

本发明属于基础工程和岩土工程路基的夯实领域，涉及一种夯锤及夯实路基的方法，特别涉及用于三背路基即桥台，涵背和挡土墙背部，扩建公路新旧路基，不易压实的部位和特殊路基如高液限粘土等的夯实。

背景技术

强夯是将很重的平底锤从高处自由落下给地基以冲击力和振动，从而提高地基土的强度并降低其压缩性。由于强夯单次击实功很大，适用于地基处理和路基补强，有效处理深度大，但振动力易对附近结构物造成破坏。如果夯点处不平整或夯点处软硬不均，夯锤着地产生的侧向冲击力将非常巨大，对于强夯新旧路基时将影响新旧路基的整体稳定性，所以不易采用强夯法处理新旧路基的压实。总之，强夯的夯击功能不稳定；落点不稳定；效率低；施工不当时，对台背等构造物可能会产生破坏。

现有技术中的压路机：①冲击压路机以非圆形轮沿地面对土石材料进行静压、搓揉、周期性冲击的连续作业，产生强烈的冲击波，向下具有地震波传播特性。适用于大面积的地基处理和路基压实，压实效果和适用范围介于常规压路机和强夯，但振动力对附近结构物有明显影响。冲击压实要产生冲击能量，需要有一定的工作面积和一定的行驶速度，故该压实会留下质量隐患点，同时该冲击压路机的水平冲击力较大，在靠近结构物等路段时，对结构物有一定的影响，故冲击压实只能在满足一定条件下可以使用。②振动压路机利用其自身的重力和振动压实各种建筑和筑路材料。在公路建设中，振动压路机最适宜压实各种非粘性土壤、碎石、碎石混合料以及各种沥青混凝土。适用于常规路基填土碾压；但有效处理深度小；并且场地尺寸有要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种夯锤及夯实路基的方法，可以有效减小对邻近结构物的影响并能保证其夯实效果。

其技术方案为：

一种夯锤，包括夯锤锤体，在锤体上部设有砝码盘固定孔和吊环，所述夯锤的锤底为球底形。

进一步优选，所述球底形夯锤的重量为375kg。

一种夯实路基的方法，用液压缸将本发明所述的夯锤提升至1.2m后释放，夯锤在重力和液压蓄能器的共同作用下加速下落，直接夯击路基；或者落下后击打带缓冲垫的、静压在地面上的球底形夯板，并通过夯板夯击地面。在装载机工作装置的牵引下，对不同的位置进行夯实。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明将夯锤平底改为球底，由于其扩散角较小，可有效减小强夯时夯锤对邻近结构物的影响，并且强夯效果也非常显著。

(2)将本发明方法应用于液压夯实机，液压夯实机机动性强，特别适合狭小面积的夯实作业要求，填补了传统的表层压实技术如碾压、振动压实和传统强夯技术之间的空白，满足对作业面积进行单点或连续的夯实要求，有效压实深度为1.0～2.0m，可能影响深度2.0～3.0m，仅次于强夯，明显大于各种压实机械。

(3)由于液压夯实机的广泛应用，可以应用本发明原理对其着力装置(夯板)进行改进，从而可以减小夯实机进行夯实时对邻近结构物的变形和稳定性的影响。

附图说明

图1是本发明夯锤的纵向剖面图；

图2是本发明夯锤的横向剖面图；

图3是500kg平底夯锤5击时路基的分层沉降图；

图4是375kg球底夯锤20击时路基的分层沉降图；

图5是模型试验的夯点布设方式图；

图6是按5点布设方案相继用250kg、500kg及700kg平底锤在3#夯点处夯10击时夯沉量随夯击数的变化图；

图7是按5点布设方案相继用375kg球底锤在3#夯点处夯击时夯沉量随夯击数的变化，图中曲线1表示实测值，曲线2表示根据加速度计测试结果；

图8是底座边缘为接触型的工况实验图；

图9是底座边缘为间隙型的工况实验图；

图10是路基处治前后压实度函数图；

图11是路基处治前后压实度直观图；

图12是K103+109.5通道六景台夯实后沉降量直观图；

图13是瑞利波波速图；

图14是夯实机在西潼改扩建新旧路基结合部施工夯实前后的压实度对比直观图；

图15是夯实机在西潼改扩建新旧路基结合部施工压实度增量直观图；

图16是西潼新旧路基结合部瑞利波波速图；

图17夯击点平均沉降量直观图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

参见图1、图2，一种夯锤，包括夯锤锤体1，在锤体1上部设有砝码盘固定孔3和吊环2，所述夯锤的锤底为球底形。

针对桥台背路基夯实处理情况，锤重不易过大，这一方面有利于减小对桥台的振动影响，另一方面也使起吊机械轻型化，便于沿路基行走，在锤重一定的情况下，为了提高处理效果，就需在锤形方面进行改进，其中一种途径为改变锤底与土体的接触形式；另一种途径为在确保夯锤落地平稳条件下，增大锤底静压力，从模型试验结果来看，用250kg夯锤效果较差，而用500kg夯锤时对桥台的振动影响较大。采用375kg球底形夯锤相对较理想。这种夯锤按模型相似率放大后，即对应实体6.0t夯锤。从确保夯锤落地平稳的角度考虑，并且由于控制好夯锤的形状，可以有效减小夯击能对结构物的影响，所以对平底夯锤进行改进，将其设计为球底形经过试验测定，采用500kg平底夯锤5击时，平底夯锤分层沉降图的扩散角为23度(如图3所示)，即夯击功能在路基土中的扩散角为23度。而采用375kg球底锤20击时，球底夯锤分层沉降图的扩散角为9.2度，即夯击功能在路基土中的扩散角为9.2度。(如图4所示)。采用球底锤夯击时，有利于对深层土体的压实，土体的侧向挤出较小，对桥台的产生的冲击振动力也较平底锤情况明显减小。

进一步优选，所述球底形夯锤的重量为375kg。

模型试验的夯点布设方式如图5所示：

表1和表2给出分别用500kg平底锤和球底锤在2#和3#夯点处夯击时的水平向瞬态位移值。由表可见，在锤重相同的情况下，用球底锤时对桥台的动态影响较之平底锤明显的小。

表1500kg平底锤与球底锤在2#夯击时水平向瞬态位移比较

注：

表2500kg平底锤与球底锤在3#夯击时水平向瞬态位移比较

桥台背路基夯沉量随夯击数的变化

图6给出按五点布设方案继用相250kg、500kg及700kg平底锤在3#夯点处夯10击时夯沉量随夯击数的变化，图7给出按五点布设方案用375kg球底锤在3#夯点出夯击时夯沉量随夯击数的变化，及由a-7#加速度计测得的累计夯沉量值。

由图7可见，由加速度计测得的累计夯沉量在开始明显小于实测夯沉量，随后逐渐接近。其原因主要在于，加速度计测得的累计夯沉量反映夯锤的平均夯沉量，而实测值则反映球底部的最大夯沉量；二者在夯击数增大情况下较接近反映了夯点周围土体的压密变形逐渐接近。

比较图6和图7可见，采用球底锤比平底锤20击的夯沉量明显的大，这说明采用球底锤有利于增大夯实效果。

说明控制好夯锤的形状，可以有效减小夯击能对结构物的影响，所以对平底夯锤进行改进，将其设计为球底形。由于其扩散角较小，所以球底形的夯锤对邻近结构物的影响较小，所以对于强夯的平地夯锤可以通过此方法进行改进，将其设计为球底，可以有效减小对邻近结构物的影响并能保证其夯实效果。也可对液压夯实机的夯板通过此方法进行设计。

将改变夯体的形状这一方法应用于液压夯实机可显著提高土基的压实度，由于其扩散角小，所以对邻近的结构物影响较小，并且由于液压夯实机的机动性，显著地解决了强夯和冲击压路机等不能有效处理的位置，提高了夯实的质量和安全性。

将球底夯锤用于液压夯实机在台背路基压实中的试验及应用

钦州高速桥头路基处治，开展了两种工况试验如图8、图9所示：

试验内容：①夯击前后压实度检测；②夯击后沉降量测试

表3路基处治前后压实度测试结果表

夯实前后压实度最大提高了7.6％，最小提高1％，平均提高了3.5％。具体见图10。如图11所示夯实后平均压实度为98.7％。

表4K103+109.5通道六景台夯实后沉降量表(cm)

如图12所示，采用压路机压实，并验收合格后，再采用液压夯实机补压，平均沉降量为18.28cm。

如图13瑞利波检测台背路基压实质量(瑞利波波速与土体的力学指标，如承载力、动力触探、变形模量等参数密切相关)。

试验总结

施工范围

①桥头路基采用全幅宽施工，施工长度取16米，应确保夯实长度超过桥头搭板长度，加强搭板前后承载强度。

②涵背路基，采用路基全幅宽施工，施工长度取10米。

③为减少工后差异沉降，挡土墙路基，采用路基宽3米施工，施工长度大于挡土墙长度1～2m。

④填挖交接处，施工长度覆盖填挖交接长度，宽度取3m。

施工方法

可采用接触式和间隔型施工方法，平式夯板底部采用间隔式夯实，球式夯板底部采用接触式施工。

控制标准

按照业主制定的压实度等级(如95％、97％、98％)等，根据设定的压实度确定夯沉量，在达到预定夯沉量后方停止夯实，随后进行下一个点位夯实。

夯实机在改扩建工程中的应用

现有处治方案的缺陷

现通常关注减少新旧路基差异沉降的处治方案，而通常忽视施工对旧路基的干扰

现有处治方案以减少扩建路基施工结束后的沉降为目的，提出一些方案，而很少提出在扩建路基稳定一段时间后再采取处治的分阶段处治方案。

将上述方法应用于夯实机在西潼改扩建新旧路基结合部施工

表5西潼新旧路基结合部处理前后测试结果

具体参见图14、15夯实前后的压实度对比直观图和施工压实度增量直观图。夯实前后压实度最大提高了5.5％，最小提高2.1％，平均提高了3.9％。

改扩建结合部瑞利波检测结果见图16。

夯点位置	测点1	测点2	测点3	平均值
					西潼K85+170	11.3	13.5	12.4	12.40
西潼K85+190	19.8	21.2	21.4	20.80
					西潼K85+210	13.9	14.2	14.8	14.30

西潼K85+230	17.9	17.2	18.4	17.83
					西潼K85+250	12.5	12.8	11.7	12.33
西潼K85+270	14.8	14.9	14.3	14.67

表6西潼新旧路基结合部夯实后沉降量表(cm)

如图17所示：夯击点平均夯沉量最小值为12.3cm，最大值为20.8cm，平均值为15.6cm。

一种夯实路基的方法，用液压缸将本发明所述的夯锤提升至1.2m后释放，夯锤在重力和液压蓄能器的共同作用下加速下落，落下后击打带缓冲垫的、静压在地面上的夯板，并通过夯板夯击地面，在装载机工作装置的牵引下，对不同的位置进行夯实。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，也可对液压夯实机的着力装置(夯板)等直接与夯实土体的接触部分的构造进行改进，即将其设计为球底形，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种夯锤，包括夯锤锤体，在锤体上部设有砝码盘固定孔和吊环，其特征在于，所述夯锤的锤底为球底形。

2.根据权利要求1所述的夯锤，其特征在于，所述球底形夯锤的重量为375kg。

3.一种夯实路基的方法，其特征在于，用液压缸将权利要求1或2所述的夯锤提升至1.2m后释放，夯锤在重力和液压蓄能器的共同作用下加速下落，直接夯击路基表面；或者落下后击打带缓冲垫的、静压在地面上的球底形夯板，并通过夯板夯击地面，在装载机工作装置的牵引下，对不同的位置进行夯实。