强夯机的技术现状与发展_王欣

在第十一届中国国际工程机械展览会上，强夯机进入了人们的视野。如果说强夯机之前的发展还是默默无闻，那么在展会上随处可见的强夯机把悄然成长的强夯机行业带到了人前。从杭州重型等专业生产厂家数十年的积累和发展，到徐工建机、中联重科、三一科技等工程机械龙头企业的集体涉足，使强夯机这个由来已久、火在当下的产品在展会上一经亮相便引起广泛关注。

这当然离不开国内工程建设的需要。随着我国“十二五”规划的全面展开，国内大规模的城镇化建设、工程建设仍将持续，地基处理工程越来越广泛，施工工法也越来越先进。强夯工法作为一种适应性广、高效、经济的施工工法，已广泛应用于工业与民用建筑、开山填淤、围海造田、山区回填、码头、机场和公路等基础建设的各个领域。强夯机技术也随之得到了史无前例的快速发展，目前已由履带起重机的替代品逐渐转为专用强夯机。

1　强夯机类型

强夯机是一种用于土石方填平后夯实工程的机械

强夯机的技术现状与发展

T echnical current situation and development of the dynamic compaction machinery

设备，是基于强夯法原理设计的工程机械。该设备具有作业频率高、设备频繁承受冲击载荷、作业现场情况恶劣等特点，是工程机械中十分特殊的设备。

按夯击能大小，强夯机可以分为低能级(300tm 以下)、中能级（300～600tm）和高能级（600tm以上)。不同能级具有不同冲击影响深度，能级越高，影响深度越大，施工效率越高。强夯机能级的选择与强夯工艺不无关系，目前占70%的市场份额都集中在300～400tm能级。

按结构形式，强夯机主要分为两大类，一类是变幅臂式强夯机，源于履带起重机结构形式，如图1a所示，现在已由履带起重机这种替代品发展成为以其结构为基础的专用强夯机。另一类是固定臂式强夯机，如国外较早研制的三角臂架式强夯机及斜三角臂架式强夯机，如图1b所示。这类产品国内外均做到了1000tm以上能级，如国内中化岩土的1000～2000tm以上不等的强夯机、徐工的1000tm 强夯机。

按夯锤下落方式可分为脱钩式落锤和非脱钩式落锤两种。前者是通过脱钩装置使夯锤与吊钩脱

□ 大连理工大学 王欣，郑亚辉

大连益利亚工程机械有限公司　白朝阳，潘志毅

b)固定臂式强夯机

图1　按结构形式划分的强夯机

a) 变幅臂式强夯机

离，实现自由落锤。进行下一次的落锤前，通过人工挂钩。后者的夯锤无论提升还是下落都是通过起升钢丝绳始终与强夯机的机构连接，实现带载高速落锤。与前者比，这种方式落锤后无需人工挂钩，进而提高作业效率。

2　产品技术现状与发展

谈到强夯机，不得不提及强夯工艺，两者是密不可分的。较早的夯击法和重锤夯实法，只要求较小的夯锤自重（2～7t）和提升高度（2～9m)，一般工程起重机即可达到相应夯实效果，因此多以履带起重机为替代品。而随着强夯工艺的不断发展，基于梅纳（L.Menard）1969年创立的强夯工艺而发展起来的现代地基夯实技术，对夯锤重量和提升高度的要求越来越高，替代品的致命弱点也随应用的增多而越来越突显。因此业界开始不断改进替代产品，并转型为专用产品，同时还开发新结构形式的专用强夯机，以适应强夯的工作特点。

2.1　变幅臂式强夯机的技术现状与发展

变幅臂式强夯机源于履带起重机，最开始是将履带起重机作为强夯机的替代品使用，它可以灵活而方便地完成提锤和落锤动作，并可实现灵活移位，因此广泛用于强夯施工领域。这种替代品一般用于较低能级的夯实作业中，如50t履带起重机强夯能级在300tm左右，70～80t履带起重机强夯能级在400tm左右。之所以称为变幅臂式，是因为其臂架可以绕其根部铰点进行转动，实现臂架

的变幅。在不同作业场合，可以应用

不同幅度来实现强夯作业，使作业更

为灵活。

但随着强夯能级的增加，作业强

度与频次的增加，履带起重机这种替代

品越来越表现出其不足，也真正体现了

两者工作特点的不同。首先，工作级别

不同。履带起重机是作为安装用起重

机，工作强度适当，工作频次一般，因

此工作级别不高，大吨位(300t以上)在

A1～A3，中小吨位在A3～A4。而强夯

机工作频次要远高于履带起重机，工作

级别一般会达到A7以上，属于疲劳机

械。因此工作级别不同，势必使这种替代品频繁出现疲劳现象，寿命短。其次，作业性质不同。履带起重机用于起重安装作业，作业过程平稳，吊载与卸载都要保证平稳。除非发生意外，通常不允许有突然卸载工况，因此在设计时重点考虑的是起重机结构强度问题。而强夯机从作业效率角度需要快速卸载。这种快速卸载过程，对强夯设备冲击很大，单单强度设计是不够的。由此，这些明显不同的作业特点，使履带起重机在强夯施工领域的应用力不从心。尽管有采用在臂头增设门架的方式（图2）以分担臂架变幅载荷，来减少臂架振动冲击，但由于地质复杂，这种载荷分配不能得到很好的保证，而且给起重机移位等也带来诸多不便。

为此，很多企业在履带起重机结构形式基础上，通过改进，研制了专用强夯机，国外企业以Liebherr公司为典型代表，其研制了一机多用的HS 系列400～1200tm产品（图3），具有强夯、起重、抓斗、拉铲、搓管、连续墙抓斗等功能。国内以杭重为首的专业生产企业开始逐渐转型为以履带起重机结构形式为基础的专用强夯机。随着市场需求量的不断增加，宇通重工、中联重科、三一重工、徐工先后研制了此类300～500tm的专用强夯机。BICES 2011展会上，南车也推出了此类500tm的专用强夯机。具体改进措施如下。

1）结构增强性改进　从疲劳理论，对履带起重机的主机与臂架进行结构加强，臂头也采用外伸式，防止落锤后吊钩反弹到臂架上产生冲击。国内

图2　带有门架的变幅臂式强夯机图3　Liebherr的HS系列多功能强夯机