目前，由于大型设备无法进入上述区域，而小型设备施工时铺层较薄，且较薄的铺层分层回填时，前一层压实度虽然检测时达到了规范的要求，但随着回填土的再次压实，下层被压实过的土壤在振动力的作用下又有了松动。当上层土层被压实时，由于小型设备能量较小，无法向更深层传播，无法保证下层的土壤也达到与上层一样的压实度。针对这种现象，笔者提出了一种新型夯实设备来解决铺层较薄、压实度不足的问题。

　　1 RH IC工作原理及对桥台夯实的特点

　　1. 1目前桥台分层回填压实的特点

　　桥台回填压实的施工方案如所示，通常在施工中，桥台与路基之间会留有长为Lm的未压实路段，为后来换土回填后压实区域。回填距离与桥台高度有关，在Lm区域内，大型设备无法进入或进入后对桥台影响较大。长久以来，对此段连接处的处理方案是：铺层较薄（施工规范中为2 5 45 cm），利用小型压实设备分层碾压。由于土壤弹性和阻尼的存在，小型设备的能量无法向深层传播，只使表面较浅位置被压实，只有表层压实度达到要求，而下层被压实的土壤在上层虚铺层和振动力的作用下又会渐渐变松，造成每一层的压实度虽然在检测时都达到了规范要求，但整体压实度可能达不到规定压实度。如果铺层较薄，当分层碾压时，层与层之间的压实度不同还将引起层间滑移，破坏整体强度。

　　1. 2高速液压夯实机性能简介

　　高速液压夯实机（ Rapid Hydraulic Impact Compactor，简称RH IC）的基本工作原理是：液压缸在液压与电控系统的作用下将夯锤提升至设定高度后，液压系统换向，夯锤在重力和加力系统的共同作用下加速下落，*后击打在带有缓冲垫的夯板上，通过夯板夯实地面。夯锤上升前，先对蓄能器充液保压，至设定压力后，开始上升，工作原理所示。因此， RH IC可以大于自由落体加速度下落，提高了打击能量及单位时间内的打击次数。夯击完成后，又可在液压系统的作用下对夯实后的土壤保压以避免夯后应力反弹。

　　与传统的夯实技术（强夯等）相比， RH IC作用力峰值小，作用时间长，具有作用柔和、不易剪切填层流线且移位方便等特点。每分钟的高频率作用次数又可弥补其能量不足，使得每个夯点的压实度高而均匀。与传统的表层碾压设备（压路机等）相比，其贯穿能力强而均匀，在基础处理中不易形成表层硬结，可在较大的深度范围内获得较均匀的密实度。

　　1. 3高速液压夯实机动力学模型

　　夯锤在液压系统作用下以大于自由落体速度夯在着力装置上，这一过程作用时间短，产生较大冲击力，使土壤颗粒产生运动，*终被压实。

　　设夯锤的质量为m 1，作用装置的质量为m 2，作用装置半径为r 0，液压系统的加力系数为。根据碰撞理论有m 1 v 11 +m 2 v 21 = m 1 v 12 + m 2 v 22（ 1）夯锤受自重及液压系统的作用力，在与作用装置碰撞前瞬间有1 2 m 1 v 2 11 = （1+ ）m 1 gh j（ 2）夯锤下落与作用装置碰撞前的速度为v 11单位m /s，底座此时速度为v 21 = 0.碰撞瞬间极为短暂，土壤的变形可以忽略。

　　此时，v 12 = v 22 = m 1 v 11 m 1 + m 2 = m 1 m 1 + m 2（ 1+ ）gh j（ 3）式中： v 12、v 22为碰撞后落锤与作用装置的速度，两速度相等。

　　根据参考文献可知，式中： m为被压实材料柱的质量， kg；为液压系统的加力系数； h j为落锤的下落高度， m； E为变形模量， Pa；0为被压实材料表面上的*大应力，N /m 2； ！为被压材料的上下层应力比值；为被压实土厚， m.

　　从式（ 5）可以看出， RH IC对土壤的压实深度值与其自身的参数如行程高度h j、加力系数、夯锤与底座重量以及冲击底座的*大应力值、材料的变形模量及沿被压层深度分布的应力等都有很大关系。

　　2试验方案为验证RH IC对铺层回填压实的性能，对该设备进行相应的试验研究。根据JTJ033 - 95？路基施工技术规范试验规程要求，在级配良好试验用土上（级配曲线如所示），采用标准重锤法测定试验用土的含水量与干密度的关系。

　　试验土的击实试验曲线如所示：则其*大干密度为1 922 g/ cm 3，*佳含水量为13 6% .

　　在试验室中，取长、宽、高尺寸分别为400 cm、400 cm、150 cm的土槽，在此土槽上分6层回填。

　　每层填厚为25 cm，分9个点均布夯实，其布点及分层顺序所示。试验过程中，测量每个测点的沉降量和压实度。

　　3试验数据及结果分析

　　3. 1夯击次数对沉降量的影响分析

　　RH IC夯击时沉降量与夯击次数之间的关系曲线。由图可知，土槽中回填土的总沉降量随夯击次数的增加先增大后减少，在第15次夯击处，沉降量达到*大值。说明对于地基压实后的补强或预消除工后沉降量， RH IC法15次夯击能达到施工要求。

　　为了得到RH IC对土壤深度的影响，分别对回填1 5 m的土坑分6层检测不同夯击次数时土壤的变形量。可以看出，夯击次数对深度不同的土壤沉降量影响较大。如夯击3锤时，各层绝对沉降量与其层数近似成直线上升关系。这是因为，夯击3锤时，土壤比较松软，能量由于几何阻尼和土壤的黏性阻尼衰减较快，上部因吸收能量多，沉降量大；下部吸收能量较少，沉降量较小。 6锤以后，各层变形量随着夯击次数的增加均呈现出先增大后减小的趋势，主要是六锤之后，表层土壤基本成弹性土或刚性土，土壤形变不大，能量向更深处传播。从图可以看出，第三、四层的变形较大，而考虑到RH IC工作装置重量较轻、提升高度只有1 2 m，能量衰减较快。因此，底层变形量较小，能量大部分被上层土壤吸收。仅当上层土壤成绝对刚性时，次下层土壤才会不断被夯实。

　　3. 2夯击次数对压实度的影响分析

　　RH IC对土壤的夯实性能及对土层不同深度的影响规律如所示，从图可以看出，不同的夯击次数下，土壤的压实度与其层数（即区间深度）

　　基本成直线关系。当夯击次数较少，如3锤时，其直线的斜率较大，即表层影响较大，而深层影响较小，这与沉降量变化基本一致。随着夯击次数的增多，斜率平缓，而压实度整体有较大提高，说明能量向更深层土壤传播，因此， RH IC适合深层压实。

　　夯击次数对压实度的影响关系所示，可以看出，在每一层中，压实度随压实次数的增加，总体呈上升趋势。在12次夯击处，土壤压实度达到**个峰值，说明此时的压实度基本达到了很好的压实效果。如果要求更高的压实度，则需要有更多的夯击次数才能满足。因此，可以认为12次的夯击为较好的施工次数。这与强夯理论中一定的落高、底面半径及重量的夯锤其影响深度是一定的基本吻合，说明试验结果可靠。此类RH IC设备用于桥头台背回填施工时，可以选择1 5 m填方，每点夯击12次的方案。该方案能保证较大的压实度，较大的沉降量以及较低的能耗。

　　4结论

　　（ 1）建立RH IC设备的动力学模型，得到其影响深度的理论公式。

　　（ 2）试验结果表明： RH IC在对1 5 m深填方土基处理时，在15次夯击时土壤总沉降量达到*大。

　　（ 3）夯击次数对压实度的影响较大。随着夯击次数的增加，深层压实度增加很快，说明RH IC设备适合深层土壤压实。

　　（ 4）夯击12次时整体压实度较高，表层压实度达95% ，平均压实度可达93% ，基本满足1 5 m回填夯实时的施工要求，推荐以后在桥台施工时，可采用1 5 m回填夯击12次方法施工。