一、使用原理
依據錘體落下來形式的差異,高速液壓夯實機工作形式可分成自由落錘式和強制性落錘式,其基礎工作原理圖(見下圖)。自由落錘式(單作用):液壓油缸將錘體提升至設定相對高度後釋放,錘體自由落下來;錘體落下來後根據錘墊敲擊下垂體與夯板的模塊,推動夯板夯實路面。強制性落錘式(雙作用):液壓油缸將錘體提升至設置相對高度後迅速反方向加力,錘體在作用力和液壓油缸推力的相互作用下加快落下來;錘體落下來後根據錘墊敲擊下垂體與夯板的模塊,推動夯板夯實路面。錘體夯擊的是錘墊及下垂體與夯板的模塊,仍未夯擊路面。夯含砸意,高速液壓夯實機的夯板自始至終壓在路面上,對路面施加的是下工作壓力,沒有砸的運動特徵,更像按摩師推拿中忽然使力重壓一下。由此可見,按機械設備企業產品的特點,高速液壓夯實機可歸納於夯實機械;按其對路面的作用形式,高速液壓夯實機屬驅動力壓實機械。
二、夯實原理
高速液壓夯實機是一類運用設備作用力和變力的協力縮小砂土的壓實機械。高速液壓夯實機對砂土的夯實方法可稱之為「驅動力夯實法」,通稱「動壓法」。驅動力即動態力,變力。驅動力夯實技術是差別於基樁夯實、震動夯實、衝擊性夯實、夯實等傳統夯實技術性的新技術。驅動力夯實是在基樁(作用力)夯實的基礎上,施加更大的動態力提升夯實實際效果;震動夯實是運用振動效應增強基樁碾壓的實際效果;衝擊性夯實是高頻率交替的夯擊與變力(基樁與變力的協力,仍屬變力)碾壓;夯實是錘體以最大速度直接敲擊路面,具有衝擊性大、衰減快的典型特徵。
驅動力夯實是一類介於衝擊性夯實變力碾壓段與夯實之間的夯實方法。驅動力夯實與衝擊性夯實碾壓段均運用變力和作用力的協力縮小砂土,但前者變力與作用力之比相當大,後者相對較小。驅動力夯實與夯實均具有衝擊性,但前者是從靜態加快,衝擊力的峰值小得多但周期時間長,後者是以最大速度衝擊性路面,衝擊力的峰值大得多但衰減快。若用夯實法加固碾壓達標橋臺背,錘體對砂土的強力剪切破壞了砂土結構;錘體正面高速縮小砂土的同時,向周邊高速擠土,產生強烈的剪切波,破壞力大。
驅動力夯實技術性用於路基加固時,是在不破壞原有砂土結構的前提下適度提升砂土強度和密實度。過度必然會破壞原有砂土結構,與直接夯擊無異。用於路基分層填築時,會出現較深剪切。用高速液壓夯實機破碎相交的既有水泥混凝土路面,拆除夯板後,錘頭外伸部分(設計值130mm) 可將路面砸透;裝上夯板後只能分解已經活動斷裂的大板塊。可見,夯擊與動壓的效果差異顯著。
高速液壓夯實機可以用來補充夯實高速公路的路堤和橋臺臺背填土以減少填土的沉降,解決目前國內普遍存在的橋頭跳車難題,延長道路的使用壽命,還可以用於新舊路交界處、油庫、港口、機場、城市建築等基礎以及市政環衛垃圾的回填物的壓實,以及不便使用或無法使用壓路機、衝擊壓路機、重錘式強夯機的路段,隨著我國基礎建設的大力發展,其應用範圍必定越來越廣泛。
但是總體來說,目前國內對這種設備的性能特點、應用範圍的認識還相對狹窄,也缺乏相應的工法和監理方法的支持,這就需要我們在科學施工的同時,多去了解路基壓實新工藝、新產品的應用。