楊維威

（中鐵十九局集團礦業(yè)投資有限公司，北京 100161）

連續(xù)壓實控制技術(shù)在鐵路路基填筑中的應(yīng)用

楊維威

（中鐵十九局集團礦業(yè)投資有限公司，北京 100161）

結(jié)合壓路機連續(xù)壓實控制技術(shù)的工藝原理，以實際工程為例，在鐵路路基填筑施工中采用壓路機連續(xù)壓實控制技術(shù)對路基的壓實質(zhì)量進行過程控制。通過對應(yīng)用效果的總結(jié)和分析后認為，連續(xù)壓實控制技術(shù)可以取得連續(xù)良好的社會效益與經(jīng)濟效益，可在類似工程中推廣。

壓路機；連續(xù)壓實控制技術(shù)；過程控制；鐵路路基

0 引 言

由中鐵十九局集團有限公司承建的新建蘭新鐵路第二雙線甘青段LXS－15標(biāo)DK884＋200.6～DK899＋077.6段，正線長度為14.877km，其中路基長度為13.76km，占正線線路長度的92.1%。線路主要以路基形式通過戈壁荒漠區(qū)，途經(jīng)少量農(nóng)田、林地，地表為第四系松散沉積層覆蓋，工程地質(zhì)主要為細圓礫土。在路基填筑施工中，通過運用連續(xù)壓實控制技術(shù)作為輔助檢查控制手段，并與路基常規(guī)檢測手段一起，對路基施工質(zhì)量進行過程控制，不但提高了路基強度與穩(wěn)定性，而且減少了路基沉降量。

1 連續(xù)壓實控制技術(shù)的原理

路基壓實施工時，安裝在壓路機上的連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)同時運行（圖1）。架設(shè)在控制點上的GPS基準站實時向壓路機上的GPS接收機發(fā)送差分信號，安裝在振動壓路機頂部的GPS接收機和無線電接收器［1］接收GPS衛(wèi)星信號和基站發(fā)送的差分信號，進行實時厘米級定位。裝在壓路機振動輪上的壓實傳感器將實時監(jiān)測壓實材料反彈力［2］。監(jiān)控系統(tǒng)將以圖形、數(shù)值和聲音信號等多種方式顯示CMV值（壓實測量值）、碾壓遍數(shù)、碾壓厚度、行進方向和速度等信息，并傳輸給安裝在駕駛室里的顯示控制器，操作手根據(jù)顯示控制器上所反饋的信息，對路基壓實進行過程控制，保證施工壓實質(zhì)量，見圖2。

2 路基填筑連續(xù)壓實控制技術(shù)施工

2.1 施工準備

根據(jù)總體施工方案，編制各項管理制度，成立以技術(shù)室為中心的壓實質(zhì)量過程控制小組，并對施工技術(shù)人員及操作人員進行安全教育培訓(xùn)。檢查、安裝、調(diào)試施工設(shè)備，保證施工順利安全進行。

2.1.1 材料與設(shè)備

采用連續(xù)壓實控制技術(shù)進行路基施工時，采用的相關(guān)設(shè)備見表1。

表1 機具設(shè)備配置

2.1.2 勞動力組織

勞動力組織情況見表2。

2.2 填料試驗及控制

為保證現(xiàn)場施工壓實質(zhì)量，施工前應(yīng)對路基填料進行質(zhì)量檢測，主要包括填料的物理性能檢測、粒徑控制及含水量三方面。各取土場填料試驗成果詳見表3。

表2 勞動力組織情況

表3 取土場填料試驗成果統(tǒng)計

2.3 目標(biāo)CMV取值

由于填料類別、含水量及壓路機型號等因素影響，導(dǎo)致連續(xù)壓實系統(tǒng)采集的平均CMV值均不同，因此必須有針對性的按照填料類別及壓路機的規(guī)格確定不同的目標(biāo)CMV值。根據(jù)試驗總結(jié)，應(yīng)該在壓路機型號固定的情況下，對3個取土場的填料類型進行工藝性試驗，確定與之對應(yīng)的目標(biāo)CMV值，試驗結(jié)果見表4。

表4 取土場填料對應(yīng)的目標(biāo)CMV值成果匯總

2.4 連續(xù)壓實過程控制工藝流程

連續(xù)壓實過程控制工藝流程如圖3所示，壓實作業(yè)現(xiàn)場及壓實過程控制系統(tǒng)顯示界面如圖4、5所示。

2.5 工藝參數(shù)控制

2.5.1 碾壓厚度

（1）放線測量，根據(jù)松鋪厚度、填筑范圍及運輸車輛裝載量劃出石灰網(wǎng)格，并打樁掛線。

（2）根據(jù)相同填料與工藝試驗確定的參數(shù)，在系統(tǒng)中設(shè)定填筑厚度（虛鋪厚度0.35m）。實際平均填筑厚度是系統(tǒng)根據(jù)兩填層每個位置的高程變化計算出的實際填筑厚度平均值［3］，故在第1層的數(shù)據(jù)采集中，填筑厚度是不存在的。

（3）最大、最小填筑厚度為系統(tǒng)根據(jù)兩填層每個位置的高程變化計算出來的最大和最小填筑厚度值。由于在實際施工中無法做到兩層的平面位置完全對應(yīng)，以及作業(yè)面的平整度不夠，因此會出現(xiàn)最大（最?。┨钪穸瘸^設(shè)定厚度的情況。

2.5.2 碾壓遍數(shù)

（1）碾壓遍數(shù)根據(jù)GPS定位獲得，壓路機在作業(yè)區(qū)域碾壓，每次通過同一位置，系統(tǒng)會自動將碾壓遍數(shù)累計［4］。系統(tǒng)運行前，應(yīng)根據(jù)同填料的填筑工藝試驗成果所確定的參數(shù)在系統(tǒng)中進行碾壓組合方式設(shè)定（設(shè)定碾壓遍數(shù)時應(yīng)注意：常規(guī)碾壓1個往返為1遍，而在連續(xù)壓實系統(tǒng)中則為2遍）。

（2）實際平均遍數(shù)是作業(yè)區(qū)域遍數(shù)的平均值，它是系統(tǒng)根據(jù)每個位置的通過遍數(shù)計算的平均值；而打印報告中的數(shù)值帶有小數(shù)是因為壓路機通過碾壓區(qū)域時，存在搭接而自動計算生成的。

（3）壓實檢測報告中［5］對碾壓遍數(shù)有著詳細的說明，該部分內(nèi)容能夠總結(jié)實際平均碾壓遍數(shù)和碾壓遍數(shù)百分比統(tǒng)計情況。碾壓遍數(shù)百分比是系統(tǒng)按照作業(yè)區(qū)域不同位置、不同碾壓遍數(shù)進行的統(tǒng)計，與該段路基同填料的工藝試驗所確定的碾壓遍數(shù)相對應(yīng)。

（4）為直觀反映整個路基表面的碾壓遍數(shù)，系統(tǒng)可自動生成壓實遍數(shù)平面視圖［6］，操作手可通過顯示屏界面簡單而準確地獲取碾壓信息。

2.5.3 碾壓速度

根據(jù)工藝試驗總結(jié)的碾壓速度為3～5km·h－1，在現(xiàn)場碾壓時，機手可以根據(jù)壓路機自身的速度表盤，將速度粗略控制在工藝參數(shù)左右。當(dāng)安裝智能壓實系統(tǒng)后，操作手就可以根據(jù)系統(tǒng)控制箱中顯示的電子數(shù)值速度進行精準的控制［7］。

2.6 路基填筑連續(xù)壓實過程控制

2.6.1 同一作業(yè)面多臺壓路機同時作業(yè)

（1）每層填筑，每臺壓路機必須在固定的區(qū)域進行碾壓。例如某一作業(yè)面有2臺壓路機進行碾壓，那么可以將路基分為左、右半幅用2臺壓路機分別進行碾壓。如果是3臺壓路機，則應(yīng)將路基分為左、中、右3幅，以此類推。只有這樣，分層填筑的厚度才會準確體現(xiàn)在報告中，否則會出現(xiàn)報告中填筑厚度過大或者無厚度數(shù)據(jù)的情況。

（2）在每層填料碾壓的過程中，壓路機不能交替碾壓。例如，甲壓路機碾壓左半幅要從第一遍一直壓到最后一遍，這樣在報告中碾壓遍數(shù)才能達到要求，不能用甲壓路機壓幾遍然后改用乙壓路機碾壓。

（3）在實際碾壓過程中，必須保證全程打開智能壓實系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)記錄。壓路機換輪跡時要將繪圖關(guān)閉，換完后再將繪圖打開，否則系統(tǒng)會將換輪跡時倒車部分也計算在報告中，這樣會造成報告中出現(xiàn)碾壓遍數(shù)不夠的區(qū)域［8］。

（4）每一層每一區(qū)段碾壓完成后，要打印現(xiàn)場報告，并上交監(jiān)理簽字，待監(jiān)理簽字確認后，將地圖重置，然后進行下一區(qū)段或者下一層碾壓。如果不重置地圖，系統(tǒng)會將之前的數(shù)據(jù)一并計算在報告中，這樣就無法真實地反應(yīng)每層、每段的實際碾壓情況。同一作業(yè)面有幾臺壓路機同時作業(yè)時，需要將所有壓路機的打印報告上交。

2.6.2 同一臺壓路機在幾個作業(yè)面作業(yè)

（1）壓路機在第一個作業(yè)面完成規(guī)定區(qū)域某一層碾壓作業(yè)后，打印出現(xiàn)場報告并交給監(jiān)理簽字，報告通過后，將地圖重置，再到另一個作業(yè)面進行碾壓。

（2）如果此壓路機在另一作業(yè)面前一層的規(guī)定區(qū)域有碾壓數(shù)據(jù)，可以直接進行碾壓，如果沒有前一層的數(shù)據(jù)，則在填料前壓路機需要在路基上靜壓1遍獲取前一層上表面高程信息，以保證作業(yè)完成后現(xiàn)場報告中數(shù)據(jù)的準確性［9］。如果未集高程信息，打印出的報告中填筑厚度會沒有數(shù)據(jù)或者不準確。

（3）如果此壓路機在第一作業(yè)面的碾壓工作還沒有完成，但需要臨時到另一個作業(yè)面進行碾壓，則應(yīng)先將在第一個作業(yè)面的工作打印出一份報告，然后將地圖重置，等回到第一個作業(yè)面完成了之前未完成的作業(yè)后，再打印出剩下的2份報告，最后將2份報告合并上交給監(jiān)理。

（4）壓路機在轉(zhuǎn)換作業(yè)面的時候一定要將繪圖關(guān)閉（或者直接將系統(tǒng)關(guān)閉），否則壓路機在施工便道上行駛的位置也會被記錄下來，從而影響報告的準確性。

2.7 采集數(shù)據(jù)分析

2.7.1 正常環(huán)境條件下路基填筑壓實數(shù)據(jù)分析

以DK895＋600～DK895＋700區(qū)間路基內(nèi)基床底層以下路基填筑為例，采用18t壓路機，填料取自2＃取土場，現(xiàn)場K30、壓實度檢測如圖6、7所示，試驗結(jié)果見表5。

通過表5可以看出，在常規(guī)檢測項目均滿足設(shè)計要求時，平均CMV值也均滿足預(yù)設(shè)的目標(biāo)值，碾壓系統(tǒng)現(xiàn)場報告可以作為路基填筑過程控制的參考。

表5 DK895＋600～DK895＋700段基床底層以下路基壓實數(shù)據(jù)

2.7.2 非正常環(huán)境條件下路基填筑壓實數(shù)據(jù)分析

以DK895＋450～DK895＋550區(qū)間路基內(nèi)基床底層以下路基填筑為例，采用18t壓路機，填料取自2＃取土場，試驗結(jié)果見表6。

通過表6可以看出，平均CMV值均滿足預(yù)設(shè)的目標(biāo)值，但常規(guī)檢測項目部分卻不滿足設(shè)計要求。經(jīng)過分析，主要原因有：一是填料在卸車時出現(xiàn)離析，碾壓前未及時進行處理；二是推土機司機操作不熟練，導(dǎo)致局部填料厚度超標(biāo)；三是填料悶水措施不到位，導(dǎo)致填料未達到最佳含水量。

2.7.3 路基填筑連續(xù)壓實檢測報告

檢測報告中最重要的部分為壓實度CMV，該部分內(nèi)容能夠在一定程度上反映壓實度狀況。報告的結(jié)果主要包括：實際平均填筑厚度、實際平均碾壓遍數(shù)、目標(biāo)CMV、平均CMV、CMV百分比及薄弱區(qū)域的位置和碾壓遍數(shù)較弱點，如圖8、9所示。

表6 DK895＋450～DK895＋550段基床底層以下路基壓實數(shù)據(jù)

3 質(zhì)量控制標(biāo)準

新建蘭新鐵路第二雙線工程路基各部位的檢測和壓實標(biāo)準符合《高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準》（TB10751—2010）［10］。

4 應(yīng)用效果分析

4.1 優(yōu)點

（1）提高了作業(yè)質(zhì)量和工作效率，降低了施工成本。

（2）減少了人為因素，消除了機手的疲勞度對施工質(zhì)量的影響。

（3）實現(xiàn)了碾壓質(zhì)量過程控制，可實時監(jiān)測全程范圍內(nèi)的壓實點和材料，及時找到不合格區(qū)域，避免常規(guī)檢測僅反映檢測點壓實質(zhì)量的現(xiàn)象。

（4）可將施工數(shù)據(jù)完整存檔，現(xiàn)場生成報告，便于事后分析和數(shù)據(jù)處理［9］。

4.2 缺點

（1）路基附近有高壓線，GPS信號會在天氣、障礙物以及外界無線信號的干擾下，出現(xiàn)信號傳輸不連續(xù)，致使數(shù)據(jù)出現(xiàn)斷檔、不完整的現(xiàn)象。

（2）各臺壓路機的數(shù)據(jù)無法實時共享，現(xiàn)場報告中的相關(guān)數(shù)據(jù)采集無法連續(xù)及合并，調(diào)配不靈活［11］。

4.3 建議

（1）加快和改善中國的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為連續(xù)壓實過程控制技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造更好的條件，實現(xiàn)單機智能作業(yè)、定點控制、機群智能化及檢測標(biāo)準化施工作業(yè)。

（2）根據(jù)連續(xù)壓實控制技術(shù)的施工原理，針對目標(biāo)CMV的取值受填料類別、含水量，碾壓設(shè)備功率、行進速度等諸多因素影響而具有不確定的特點，施工前必須通過大量的工藝試驗進行推斷驗證，應(yīng)繼續(xù)加強研究，讓目標(biāo)CMV的取值形成一套切實可行的應(yīng)用規(guī)范。

5 結(jié) 語

壓路機連續(xù)壓實控制施工技術(shù)把網(wǎng)絡(luò)傳輸、衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）與傳統(tǒng)機械制造融匯在一起，最大效能地發(fā)揮了各項技術(shù)的功能和效益。它應(yīng)用先進的智能化、信息化路基壓實與檢測設(shè)備，將路基填筑壓實、路基動態(tài)連續(xù)同步檢測技術(shù)與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合。實現(xiàn)了路基填筑壓實施工過程的實時監(jiān)控，真正實現(xiàn)路基壓實檢測一點不漏、全面積覆蓋的全過程質(zhì)量控制，可確保路基填筑壓實的整體質(zhì)量及其均勻性，避免由于填筑壓實質(zhì)量不均勻造成的路基不均勻沉降。該技術(shù)有利于縮短施工工期，提高工程安全和質(zhì)量，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、環(huán)保效益和社會效益共贏，具有一定的推廣應(yīng)用價值。

［1］吳 梁，曹源文，寧甲琳.無線通訊技術(shù)在壓實度連續(xù)檢測中的應(yīng)用［J］.壓實機械與施工技術(shù)，2006（10）：54－56.

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［5］路 晶，郭 濤.寶馬振動壓路機智能壓實控制系統(tǒng)［J］.筑路機械與施工機械化，2006，23（7）：51－53.

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［11］張曉波，徐伯青.壓實均勻性的影響因素及其評價［J］.筑路機械與施工機械化，2011，28（7）：60－63.

Application of Continuous Compaction Control Technology in Filling of Railway Subgrade

YANG Wei－wei
（China Railway Nineteen Bureau Group Mining Investment Co.Ltd.，Beijing 100161，China）

Combined with the working principle of roller's continuous compaction control technology and actual projects，the technology was applied to carry out the construction process control of railway subgrade filling.In terms of the analysis of application effect，the continuous compaction control technology is of favorable social and economic benefits and could be popularized in similar projects.

compaction；continuous compaction control technology；process control；railway subgrade

U416.04

B

1000－033X（2013）011－0071－05

2013－04－08

杜衛(wèi)華］