前言
按照我国目前的施工工艺,桥台背、涵侧挡墙墙背的填筑是在这些构造物完成后进行填筑,施工时,既要保证不损坏构造物,又要求有足够的密实度。但由于该处比较狭窄,大型压实机械运行不便,小型夯实设备作业后,基础也难以达到规定的压实度。因此施工难度较大,导致线路纵向刚度差异更加悬殊,再加上动荷载的长期作用,易在连接处产生沉降差异,引起“跳车”。
高速液压夯实机的出现为解决这一工程问题提供了设备保障。高速液压夯实机用液压缸将夯锤提升至一定高度后快速释放,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,并通过夯板间接夯击地面。
高速液压夯实机装在普通装载机的动臂上,可以对不同作业位置进行夯实,也可以对作业面积进行单点或连续的夯实,特别适合于作业面狭窄的工地使用。广梧高速公路沿线缺乏透水性填料,台背涵侧采用了非透水性填料进行填筑,加上振动压路机在台背附近部分路基不能振动碾压,压实度不能满足要求,采用高速液压夯实机进行补强后,台背涵侧路基压实度达到标准要求。
本世纪初,交通运输部公路科学研究院杨世基研究员率先提出这种高效夯实机械的需求和建议,要求是压实效果不低于25kJ冲击压路机,能够对冲击压路机不便施工的分层碾压达标部位补强,且不破坏原有土体结构及邻近构筑物。
委托笔者(曹斌)构思设计中国的高效冲击夯。2003 年初,中国的高速液压夯实机在山东泰安诞生。首台样机的锤体质量2.5t 、夯击势能30kJ ,采用5t轮式装载机作为承载设备。
经交通运输部西安筑路机械测试中心检测,并结合甘肃、安徽、广东等省在建高速公路开展了高速液压夯实机应用效果试验研究,2004年1月,《高速液压夯实机及其应用研究》项目通过北京市科委组织的技术鉴定,结论为国内首创,达到国际先进水平。
高速液压夯实机的英文名称为RAPID HYDRAULIC COMPACTOR(R.H.C),高速是指击打频率高,锤体提升高度时的击打频率必须达到设计规定值,产品设计阶段设定为不低于12 击/min,现升至30 击/min,这是专利权人(曹斌)对产品的命名及定义。
1. 我军战时保障用工程机械现状——避实就虚
目前我军主要装备了推土机、挖掘机、装载机等中速土方机械及振动夯、打桩机等小型机具。该类设备只能对较松散的土石方进行作业,或其构筑物(如急造军路、野战工事等)是较松散的。近年研制装备的新一代土方机械虽然性能有了大的提高,但其功能仍无明显扩展。可以说,我军现役战时保障用土方机械的作业效率较以往有了显著提高,但构筑道路的通过能力及其它构筑物坚固程度提高不大。随着我军机械化水平的不断提高、武器装备重型化、集装化及机动作战要求的提高,仅靠以上土方机械已不能完全适应构筑现代急造军路、野战工事及快速修复运输线的要求,需要一种土石方加固机械或具有加固功能的多功能工程机械弥补现役装备的功能缺陷。
以战时道路保障为例,若车队不能安全、快速地通过简易军路或被毁道路区段,则可能贻误战机,甚至成为敌机的靶场。如:战略导弹部队的主车质量大、质心高、车体长,新型坦克运输车总质量大于90t、列车长宽皆大,后勤保障车队大多为非越野车辆,战时这些车辆不可能安全、快速地通过松土堆成的简易军路或未经加固的被毁道路,直接影响车队机动速度。
此外,为保证战时制空权,在机场跑道被毁后,也需要一种既能清理现场,又能回填弹坑,还能加固回填层的装备,快速清除障碍、修复跑道,以满足现代战斗机种及运输机的起降要求。
为了迅速弥补我军现役土方机械配置上的功能性缺陷,提高战时应对能力,特别是提高受到一次打击、二次打击后的反应速度,缩小与外军装备的差距,研制一种既能加固作业,又能进行其它作业的多功能工程机械是十分必要的,也是迫切需要的。