孫晴

摘要：結(jié)合路基填筑連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)的工藝原理，以鄭萬(wàn)高速鐵路河南段七標(biāo)方城車站路基為例，對(duì)路基連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)應(yīng)用方法、步驟做詳細(xì)介紹?？偨Y(jié)和分析應(yīng)用效果發(fā)現(xiàn)，連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)提高了路基填筑質(zhì)量，能夠取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

Abstract： Combined with the technology principle of roadbed filling continuous compaction control technology， taking Fangcheng Station of Zheng-Wan High speed railway Henan Section 7# as an example， the application method and steps of continuous compaction control technology for subgrade are described in detail. By summarizing and analyzing the application effects， it is found that continuous compaction control technology has improved the subgrade filling quality， and can achieve good economic and social benefits.

關(guān)鍵詞：高速鐵路；路基填筑；連續(xù)壓實(shí)

Key words： high speed railway；the subgrade filling；continuous compaction

中圖分類號(hào)：U238 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）14-0133-03

1 工程概況

我標(biāo)段施工的鄭萬(wàn)高鐵河南段，為鄭萬(wàn)高鐵7標(biāo)段，設(shè)計(jì)時(shí)速為350km，項(xiàng)目位于河南省方城縣境內(nèi)，車站位置處于方城縣十里鋪村，車站正線路基為1.96km，本段路基屬于松軟土路基及膨脹土路塹，施工里程為：DK228+300～DK230+260.09，填方量為56萬(wàn)m3?；驳讓蛹耙韵侣返滩捎肁、B組填料填筑，正線（及與其不能分開(kāi)的到發(fā)線）路基基床表層采用級(jí)配碎石填筑，過(guò)渡段在基床表層采用級(jí)配碎石摻5%水泥填筑，基床底層及以下采用級(jí)配碎石摻3%水泥填筑。在路基填筑施工工程中，采用壓實(shí)度、動(dòng)態(tài)變形模量、地基系數(shù)等常規(guī)檢測(cè)手段以點(diǎn)的形式對(duì)路基進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)束后，通過(guò)連續(xù)壓實(shí)系統(tǒng)對(duì)路基填筑均勻性性、穩(wěn)定性、壓實(shí)程度以面的形式進(jìn)行檢測(cè)，采用雙控的手段對(duì)路基進(jìn)行質(zhì)量控制，從而減少了高速鐵路路基工后的不均勻沉降。

2 連續(xù)壓實(shí)系統(tǒng)工作原理

2.1 連續(xù)壓實(shí)設(shè)備安裝[1]

連續(xù)壓實(shí)設(shè)備由高精度北斗定位系統(tǒng)、位移傳感器、振動(dòng)傳感器、數(shù)字處理器、壓實(shí)顯示器等系統(tǒng)組成。

北斗定位系統(tǒng)接收天線安裝在壓路機(jī)車頂中間位置，并將電臺(tái)接收天線也安裝在車頂。

位移傳感器的感應(yīng)頭應(yīng)正對(duì)強(qiáng)磁鐵S級(jí)，位移傳感器的輸出端連接至壓實(shí)顯示器。為保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，請(qǐng)均勻放置強(qiáng)磁鐵，并保證強(qiáng)磁鐵的位置固定。建議在加載的1m位移內(nèi)分布不低于4個(gè)強(qiáng)磁鐵。

振動(dòng)傳感器要垂直安裝在加載振動(dòng)輪的內(nèi)壁上輸出端連接至壓實(shí)處理器。為保證穩(wěn)定性建議將振動(dòng)傳感器固定在鋼板上，并將鋼板焊接在負(fù)載振動(dòng)輪內(nèi)壁上。

數(shù)字處理器須安裝在加載駕駛倉(cāng)內(nèi)，但避免安裝在熱油軟管附近以及類似的地方。A-SENSOR端連接振動(dòng)傳感器以接收振動(dòng)傳感器采集到的壓實(shí)信號(hào)，POW/OUT端連接電源，串口輸出端連接壓實(shí)顯示器，將處理完的壓實(shí)信號(hào)輸出到壓實(shí)顯示器。

壓實(shí)顯示器須安裝在加載駕駛倉(cāng)內(nèi)。壓實(shí)顯示器與位移傳感器、高精度北斗定位系統(tǒng)（可選）、壓實(shí)處理器連接以獲取它們的信號(hào)。

電源采用負(fù)載蓄電池，電壓范圍為：DC 12-36V，連接12V的系統(tǒng)功耗是0.2-1.5A。

2.2 連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)原理[2]

連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)的基本原理是將振動(dòng)碾壓過(guò)程看作是一種動(dòng)態(tài)試驗(yàn)過(guò)程，振動(dòng)壓路機(jī)為動(dòng)態(tài)加載設(shè)備。在碾壓過(guò)程中振動(dòng)輪同時(shí)受到來(lái)自機(jī)械本身的激振力和路基結(jié)構(gòu)的抵抗力（反力）作用，二者的共同作用引起振動(dòng)輪的振動(dòng)響應(yīng)，基于這種振動(dòng)響應(yīng)建立相應(yīng)的評(píng)定與控制體系，實(shí)現(xiàn)碾壓過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋控制。

3 連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)施工工藝

3.1 相關(guān)性試驗(yàn)[3]

相關(guān)性試驗(yàn)包括計(jì)算振動(dòng)壓實(shí)值與常規(guī)質(zhì)量驗(yàn)收指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)，確定相關(guān)關(guān)系和目標(biāo)振動(dòng)壓實(shí)值。在采用連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)前要首先在試驗(yàn)段進(jìn)行相關(guān)校驗(yàn)及對(duì)比試驗(yàn)，檢驗(yàn)并建立目標(biāo)振動(dòng)值VCV與常規(guī)質(zhì)量驗(yàn)收指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系。即建立VCV值K30之間的關(guān)系。

3.2 確定碾壓遍數(shù)

根據(jù)《鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)規(guī)程》中相關(guān)性校驗(yàn)規(guī)定，試驗(yàn)段長(zhǎng)度不小于100m，本項(xiàng)目選取DK229+270～DK229+370段作為相關(guān)性試驗(yàn)段，試驗(yàn)段按輕度、中度、重度三種壓實(shí)狀態(tài)進(jìn)行碾壓作業(yè)，為了確定達(dá)到相應(yīng)壓實(shí)程度需要的碾壓遍數(shù)，提前在工地上進(jìn)行了試驗(yàn)，根據(jù)壓路機(jī)碾壓遍數(shù)與壓實(shí)系數(shù)的關(guān)系，最后確定的試驗(yàn)需要的碾壓遍數(shù)見(jiàn)表1。

3.3 相關(guān)性試驗(yàn)建立

為了避免開(kāi)挖后底層地面對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，試驗(yàn)選在分層碾壓的第3層進(jìn)行，具體的試驗(yàn)步驟為：

①試驗(yàn)段劃線等準(zhǔn)備工作完成后對(duì)該段路基面開(kāi)始碾壓，碾壓遍數(shù)按照批準(zhǔn)的方案進(jìn)行，壓路機(jī)行走按照劃定的線路運(yùn)行，見(jiàn)圖1，同時(shí)規(guī)定要求，相鄰壓實(shí)軌跡之間重疊不超過(guò)10cm。

②達(dá)到輕度密實(shí)狀態(tài)后，根據(jù)振動(dòng)壓實(shí)曲線，在曲線變化平緩的位置選1個(gè)區(qū)段（原則上是3～5m范圍），每個(gè)壓實(shí)區(qū)選6段，選取該區(qū)段的中間位置，進(jìn)行K30測(cè)試；依據(jù)《高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》的要求，選擇測(cè)試點(diǎn)，進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，預(yù)壓結(jié)束后，進(jìn)行第一級(jí)加載，表穩(wěn)定后進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，同樣步驟進(jìn)行逐級(jí)加載，直至滿足要求。

③達(dá)到中度密實(shí)、重度密實(shí)狀態(tài)后，在同樣的6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行K30測(cè)試，并做好試驗(yàn)記錄。

④為了增加相關(guān)性試驗(yàn)和常規(guī)檢查數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，在輕度、中度、重度3個(gè)壓實(shí)程度的最后一遍進(jìn)行連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)外，尚需在中間過(guò)程中增加連續(xù)壓實(shí)測(cè)試，壓路機(jī)行走按照《鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)規(guī)程》要求執(zhí)行。連續(xù)壓實(shí)測(cè)試見(jiàn)圖2，K30試驗(yàn)見(jiàn)圖3。

⑤整理數(shù)據(jù)，判斷相關(guān)性是否成立。

3.4 數(shù)據(jù)分析與處理

3.4.1 相關(guān)性系數(shù)確定

按照相關(guān)性系原理，確定VCV值和K30之間的相關(guān)性。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)采用離散圖確定相關(guān)系數(shù)R。

數(shù)據(jù)分析處理的步驟的要求如下：對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，剔除掉異常數(shù)據(jù)后，將每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的VCV與K30采用最小二乘法進(jìn)行相關(guān)性分析[4]，若相關(guān)系數(shù)大于0.7，則相關(guān)性成立。然后根據(jù)施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的壓實(shí)指標(biāo)最小值計(jì)算所對(duì)應(yīng)的振動(dòng)壓實(shí)值，即得到在這一填料類型和施工條件下，連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)的控制指標(biāo)。

根據(jù)《鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)規(guī)程》要求，在輕度、中度、重度三種壓實(shí)狀態(tài)區(qū)域內(nèi)至少各選6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)性系數(shù)確定。相關(guān)性檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

根據(jù)以上現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)，采用離散圖確定相關(guān)系數(shù)R。相關(guān)系數(shù)見(jiàn)圖4。

從圖可以看出相關(guān)系數(shù)大于0.7，則相關(guān)性成立。

3.4.2 目標(biāo)振動(dòng)壓實(shí)值確定

根據(jù)常規(guī)質(zhì)量驗(yàn)收指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果確定振動(dòng)壓實(shí)值檢測(cè)結(jié)果的回歸模型[VCV]=0.281·K30+6.1，依據(jù)《高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，碎石類及礫石類地基系數(shù)K30為150（MPa·m-1），計(jì)算對(duì)應(yīng)的振動(dòng)壓實(shí)值48.25，即為目標(biāo)振動(dòng)壓實(shí)值[VCV]。

4 連續(xù)壓實(shí)過(guò)程控制

4.1 連續(xù)壓實(shí)控制一般要求

①施工段的填料、填層厚度與相關(guān)性試驗(yàn)段的參數(shù)要保持一致。

②同時(shí)振動(dòng)壓路機(jī)及其振動(dòng)壓實(shí)工藝參數(shù)等與試驗(yàn)段采用的一致，若有變化，重新進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)。

③碾壓輪跡數(shù)根據(jù)碾壓面寬度和安裝連續(xù)壓實(shí)設(shè)備用的壓路機(jī)輪寬劃分，確保覆蓋整個(gè)碾壓面，振動(dòng)壓路機(jī)采用平碾方式，相鄰碾壓輪跡之間的重疊寬度控制在10 cm范圍內(nèi)。

4.2 連續(xù)壓實(shí)過(guò)程控制判定

連續(xù)壓實(shí)過(guò)程控制應(yīng)根據(jù)碾壓過(guò)程檢測(cè)取得的壓實(shí)質(zhì)量信息，按照壓實(shí)程度、壓實(shí)均勻性和壓實(shí)穩(wěn)定性的判定和控制準(zhǔn)則進(jìn)行實(shí)時(shí)的壓實(shí)質(zhì)量監(jiān)控。壓實(shí)程度、壓實(shí)均勻性和壓實(shí)穩(wěn)定性可以通過(guò)連續(xù)壓實(shí)系統(tǒng)操作平臺(tái)直接生成，通過(guò)圖形可以直觀的判定壓實(shí)程度、壓實(shí)均勻性和穩(wěn)定性是否滿足要求。

4.2.1 壓實(shí)程度判定

壓實(shí)程度通過(guò)通過(guò)率進(jìn)行判定，通過(guò)率按照不小于95%進(jìn)行控制，且不通過(guò)的檢測(cè)單元應(yīng)呈分散分布狀態(tài)。

4.2.2 壓實(shí)均勻性判定

壓實(shí)均勻性通過(guò)碾壓輪跡上振動(dòng)壓實(shí)曲線的波動(dòng)變化程度和碾壓面振動(dòng)壓實(shí)值數(shù)據(jù)的分布特征進(jìn)行判定。壓實(shí)均勻性宜按振動(dòng)壓實(shí)值數(shù)據(jù)不小于其平均值的80%即VCVi≥0.80VCV進(jìn)行控制。

4.2.3 壓實(shí)穩(wěn)定性判定

壓實(shí)穩(wěn)定性應(yīng)按同一碾壓輪跡上前后兩遍振動(dòng)壓實(shí)值數(shù)據(jù)變化率不大于δ進(jìn)行控制，其中δ為規(guī)定的精度，按照對(duì)應(yīng)的常規(guī)質(zhì)量驗(yàn)收指標(biāo)數(shù)據(jù)變化率不大于5%進(jìn)行確定。

5 應(yīng)用效果分析

路基填筑連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了碾壓質(zhì)量過(guò)程控制，可實(shí)時(shí)檢測(cè)全程范圍內(nèi)的壓實(shí)點(diǎn)和材料，及時(shí)找到不合格區(qū)域，避免常規(guī)檢測(cè)僅反映監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓實(shí)質(zhì)量的現(xiàn)象；該技術(shù)不僅提高了作業(yè)質(zhì)量、工作效率，降低了施工成本，此外，可將施工數(shù)據(jù)完整存檔，現(xiàn)場(chǎng)生成報(bào)告，便于事后分析和數(shù)據(jù)處理。

6 結(jié)束語(yǔ)

路基填筑連續(xù)壓實(shí)控制施工技術(shù)把由點(diǎn)的抽樣檢測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)楦采w整個(gè)碾壓面的全面監(jiān)控與檢測(cè)，對(duì)壓實(shí)過(guò)程以可視化體現(xiàn)，同時(shí)，連續(xù)壓實(shí)系統(tǒng)與常規(guī)檢測(cè)方法結(jié)合，使常規(guī)檢測(cè)的隨機(jī)控制變?yōu)楸∪鯀^(qū)域控制，大大減少常規(guī)檢測(cè)數(shù)量，并且可以確定常規(guī)檢查不合格點(diǎn)的范圍。連續(xù)壓實(shí)系統(tǒng)的全過(guò)程控制，與施工同步進(jìn)行，能指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，對(duì)欠壓段能即使進(jìn)行補(bǔ)充碾壓。連續(xù)壓實(shí)系統(tǒng)是土木工程與電子技術(shù)、信息技術(shù)完美結(jié)合，把網(wǎng)絡(luò)傳輸、GPS與傳統(tǒng)機(jī)械制造融匯在一起，操作簡(jiǎn)單，能實(shí)時(shí)顯示壓實(shí)信息，遠(yuǎn)程傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可供業(yè)主和相關(guān)管理部門實(shí)時(shí)查看，最大效能地發(fā)揮了各項(xiàng)技術(shù)的功能和效益。連續(xù)壓實(shí)系統(tǒng)確保料路基填筑壓實(shí)的整體質(zhì)量及其均勻性，避免由于填筑壓實(shí)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(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

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