安再展 蔡德鉤 葉陽升 朱宏偉 鄭新國(guó) 李斯

1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 高速鐵路軌道系統(tǒng)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100081； 2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司鐵道建筑研究所， 北京 100081； 3.北京鐵科特種工程技術(shù)有限公司， 北京 100081； 4.中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司， 北京 100844

鐵路路基承擔(dān)著軌道重力及列車動(dòng)態(tài)荷載作用。路基壓實(shí)質(zhì)量不合格可能導(dǎo)致不均勻沉降、翻漿冒泥等病害發(fā)生，危害列車行車安全。目前高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量采用物理指標(biāo)與力學(xué)指標(biāo)雙指標(biāo)控制，其中物理指標(biāo)主要包括壓實(shí)度（K）、孔隙率等，力學(xué)指標(biāo)主要包括動(dòng)態(tài)變形模量（Evd）、地基系數(shù)（K30）、變形模量（Ev2）等。傳統(tǒng)檢測(cè)方法存在兩方面缺點(diǎn)：①傳統(tǒng)檢測(cè)屬于點(diǎn)抽樣檢測(cè)，檢測(cè)面積遠(yuǎn)小于碾壓面積，抽樣檢測(cè)結(jié)果無法代表整個(gè)碾壓面的壓實(shí)質(zhì)量；②傳統(tǒng)檢測(cè)在碾壓結(jié)束后進(jìn)行，檢測(cè)耗時(shí)較長(zhǎng)，時(shí)間上存在滯后性，無法實(shí)時(shí)掌握路基壓實(shí)狀態(tài)。

為克服傳統(tǒng)路基壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)方法的不足，一些學(xué)者基于振動(dòng)壓路機(jī)在土體不同壓實(shí)狀態(tài)下的動(dòng)力特性，提出了路基壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)技術(shù)［1-3］。Thurner等［4］最早發(fā)現(xiàn)振動(dòng)輪加速度畸變程度與被壓土體壓實(shí)程度有關(guān)，提出了基于加速度頻域分析的壓實(shí)計(jì)值（Compaction Meter Value，CMV）指標(biāo)，并在土石方填筑工程中廣泛應(yīng)用［4-7］，后續(xù)有學(xué)者在此基礎(chǔ)上提出總諧波失真量（Total Harmonic Distortion，THD）［8］、壓實(shí)控制值（Compaction Control Value，CCV）［9］等加速度頻域類指標(biāo)。一些學(xué)者從振動(dòng)壓路機(jī)-土動(dòng)力相互作用出發(fā)，提出了力學(xué)類指標(biāo)。Monney等［10-11］基于振動(dòng)壓路機(jī)-土二自由度模型，提出土體剛度（ks）；徐光輝等［12-13］基于動(dòng)力學(xué)分析，提出反映路基抗力的振動(dòng)壓實(shí)值（Vibration Compaction Value，VCV）。

各國(guó)根據(jù)本地區(qū)填筑工程特點(diǎn)，對(duì)壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)的相關(guān)性、壓實(shí)程度、壓實(shí)均勻性和壓實(shí)穩(wěn)定性予以規(guī)定［14］。確定壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)控制值是進(jìn)行壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)的核心，德國(guó)采用線性回歸方程建立連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)與常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系，根據(jù)常規(guī)檢測(cè)合格值確定連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)控制值。這種方法最為簡(jiǎn)便，但無法完全保障壓實(shí)質(zhì)量。奧地利同樣基于線性回歸方程，提出了最大控制值、最小控制值、平均控制值和80%最小控制值，規(guī)定了各種情況下連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)應(yīng)符合的要求，但實(shí)際操作較為復(fù)雜。美國(guó)明尼蘇達(dá)州規(guī)定連續(xù)檢測(cè)值不再發(fā)生明顯變化時(shí)的對(duì)應(yīng)值為控制值。國(guó)內(nèi)外對(duì)壓實(shí)程度、穩(wěn)定性和均勻性的具體規(guī)定見表1。

表1 國(guó)內(nèi)外連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)

中國(guó)高速鐵路路基采用A、B組粗粒土填料，壓實(shí)質(zhì)量要求極高。大量試驗(yàn)表明，粗粒土填料壓實(shí)過程中振動(dòng)輪加速度成分復(fù)雜，會(huì)出現(xiàn)高次及半次諧波［15］，現(xiàn)有的連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)精度無法滿足高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量控制要求，同時(shí)壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)控制標(biāo)準(zhǔn)偏低。針對(duì)中國(guó)高速鐵路路基填料，葉陽升等［16-17］提出基于振動(dòng)能量的壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)——能量壓實(shí)值（Compaction Energy Value，CEV），并通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了CEV與常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)具有較強(qiáng)相關(guān)性。本文開展路基碾壓足尺模型試驗(yàn)，采用CEV作為高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)，通過壓實(shí)穩(wěn)定性、壓實(shí)均勻性和壓實(shí)程度三方面分析，提出基于CEV的高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量控制方法。

1 路基碾壓足尺模型試驗(yàn)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于黃驊市北京交通大學(xué)軌道試驗(yàn)基地。試驗(yàn)填料為A、B組粗角礫料，最大粒徑不超過60 mm，最大干密度為2.41 g/cm3，平均含水率6.2%，填料級(jí)配見圖1。

圖1 試驗(yàn)填料級(jí)配

根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果，壓路機(jī)有效影響深度約為1 m。為避免場(chǎng)地原地面對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，首先分層填筑厚度為1 m下墊層，然后在下墊層上進(jìn)行碾壓試驗(yàn)。試驗(yàn)中每層填料松鋪厚度為40 cm，碾壓車速為2.5 km/h。

采用26 t三一SSR260C-8型單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，其中前輪分配質(zhì)量為17 t，振動(dòng)輪寬度為2.17 m。壓路機(jī)有強(qiáng)振（振幅為2.05 mm，振動(dòng)頻率為27 Hz）和弱振（振幅為1.03 mm，振動(dòng)頻率為31 Hz）兩種振動(dòng)模式。加速度傳感器安裝在壓路機(jī)振動(dòng)輪上，見圖2，量程為±16g，采樣頻率為5 000 Hz，碾壓過程中實(shí)時(shí)采集振動(dòng)輪豎向加速度信號(hào)，每行駛0.5 m輸出一個(gè)壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)值。每遍碾壓后檢測(cè)路基壓實(shí)質(zhì)量常規(guī)指標(biāo)Evd、K和K30。由于壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)結(jié)果反映的是2.17 m × 0.50 m矩形區(qū)域內(nèi)填料平均壓實(shí)狀態(tài)，因此每0.5 m沿振動(dòng)輪寬度方向均勻布置3個(gè)常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)點(diǎn)，取其平均值與相應(yīng)的連續(xù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析。常規(guī)檢測(cè)測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。

圖2 振動(dòng)壓路機(jī)與加速度傳感器

圖3 常規(guī)壓實(shí)質(zhì)量指標(biāo)測(cè)點(diǎn)布置

2 基于CEV的高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)方法適用性

2.1 壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)與碾壓遍數(shù)的關(guān)系

為分析碾壓過程中路基壓實(shí)質(zhì)量變化情況，對(duì)路基進(jìn)行連續(xù)8遍碾壓，每一遍碾壓過程中實(shí)時(shí)采集振動(dòng)輪加速度，碾壓后分別檢測(cè)Evd、K30、K與沉降。各常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)平均值與碾壓遍數(shù)的關(guān)系見圖4。可知，各常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)均隨著碾壓遍數(shù)增大而增大且在壓實(shí)初期增長(zhǎng)速率較大，隨著碾壓遍數(shù)增大各指標(biāo)增大速率逐漸減小，最終趨于穩(wěn)定。

圖4 常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)隨碾壓遍數(shù)變化情況

對(duì)采集到的振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行希爾伯特-黃變換，即得到加速度邊際譜［18］。邊際譜反映了振動(dòng)能量在頻率軸上的分布［16］。第1、3、5、8遍碾壓的加速度邊際譜見圖5。可知，各碾壓遍數(shù)下能量峰值均出現(xiàn)在31 Hz，與振動(dòng)輪振動(dòng)頻率一致。壓實(shí)初期振動(dòng)能量較為集中，基頻對(duì)應(yīng)能量幅值約為0.53g·s，攜帶能量的頻帶約為25～38 Hz；隨著碾壓遍數(shù)增多，基波對(duì)應(yīng)能量幅值逐漸減小，到第8遍碾壓時(shí)約為0.30g·s，攜帶能量的頻帶增至19 ～ 40 Hz。邊際譜逐漸從“細(xì)高”變“寬矮”，基頻振動(dòng)能量分散至其他頻率，說明加速度非線性程度增強(qiáng)。

圖5 不同碾壓遍數(shù)加速度邊際譜

對(duì)頻率0 ～ 100 Hz內(nèi)的邊際譜幅值相加得到振動(dòng)輪總振動(dòng)能量，即振動(dòng)能量值（CEV）。試驗(yàn)條帶平均CEV與碾壓遍數(shù)關(guān)系見圖6?？芍?，CEV隨著碾壓遍數(shù)增大而增大，并逐漸趨于穩(wěn)定，這是由于隨著填料密度和剛度增大，填料與振動(dòng)輪的相互作用增強(qiáng)，填料反饋給振動(dòng)輪的能量增大，導(dǎo)致振動(dòng)輪的振動(dòng)能量增大。

圖6 連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)CEV隨碾壓遍數(shù)變化情況

綜上，壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)（CEV）隨填料壓實(shí)逐漸增大并趨于穩(wěn)定，變化規(guī)律與常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)相似，可以反映路基壓實(shí)狀態(tài)。

2.2 CEV與常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)相關(guān)性分析

路基壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)通過建立CEV與常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)的相關(guān)性關(guān)系評(píng)價(jià)路基壓實(shí)質(zhì)量。根據(jù)TB 10751—2018《高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》要求，中國(guó)高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量采用Evd、K30和K進(jìn)行控制。試驗(yàn)共得到42組Evd和K30數(shù)據(jù)，46組K數(shù)據(jù)，根據(jù)常規(guī)檢測(cè)位置計(jì)算對(duì)應(yīng)的CEV，采用一元線性回歸方程建立CEV與Evd、K30和K的相關(guān)性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r）計(jì)算式為

式中：Xi為連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)；Yi為常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)為指標(biāo)平均值；n為檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)數(shù)量。

CEV與各常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)相關(guān)性見圖7?？芍珻EV與Evd、K30和K的相關(guān)系數(shù)（r）分別為0.769、0.696、0.788，均具有強(qiáng)相關(guān)性，滿足Q/CR 9210—2015《鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)規(guī)程》中r＞ 0.49的要求，因此CEV指標(biāo)可用于中國(guó)高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)。

圖7 壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)與常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)相關(guān)關(guān)系

3 基于CEV的高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)控制方法

3.1 高速鐵路路基壓實(shí)程度控制

壓實(shí)程度控制是高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)控制的核心，其中壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)控制值的合理設(shè)定是進(jìn)行壓實(shí)程度控制的基礎(chǔ)。如2.2節(jié)所述，壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)通過建立連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)（Measured Value，MV）與路基常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)x（Evd、K30或K）的關(guān)系，從而根據(jù)MV判斷路基壓實(shí)質(zhì)量是否合格。壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)控制值計(jì)算方法見圖8，目前常用方法為采用線性擬合建立MV與x的相關(guān)關(guān)系[式(2)]，然后根據(jù)常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)合格值x=[x]與線性回歸方程的交點(diǎn)，計(jì)算連續(xù)檢測(cè)控制值[MV]1，即

圖8 壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)控制值計(jì)算方法

式中：[x]為路基壓實(shí)質(zhì)量常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)合格值；[MV]1為連續(xù)檢測(cè)控制值。

采用CEV預(yù)測(cè)常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)的90%置信水平預(yù)測(cè)區(qū)間見圖9。可知，當(dāng)MV≥ ［MV］1時(shí)，有一些測(cè)點(diǎn)的常規(guī)檢測(cè)實(shí)際值x仍小于合格值［x］，不滿足質(zhì)量要求。這是由于采用式（2）計(jì)算得到的x是總體均值的估計(jì)值，沒有考慮個(gè)別值的不確定性［19］，因此會(huì)導(dǎo)致部分碾壓面壓實(shí)質(zhì)量不合格，對(duì)路基安全造成隱患。

圖9 采用CEV預(yù)測(cè)常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)的90%置信水平預(yù)測(cè)區(qū)間

為保障路基壓實(shí)質(zhì)量，本文提出一種考慮預(yù)測(cè)區(qū)間的壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)控制值確定方法。利用建立的回歸方程，對(duì)于自變量的某一給定值，求出因變量的一個(gè)個(gè)別值的估計(jì)區(qū)間，這一區(qū)間稱為預(yù)測(cè)區(qū)間。對(duì)于某一連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)MV，常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)x的預(yù)測(cè)區(qū)間上下限為

式中：tα/2(n-2)為t檢測(cè)臨界值；α為顯著性水平，取0.10；n為樣本數(shù)量；Sx為估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤差為MV的平均值。

如圖9所示，路基壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)控制值取x=[x]與預(yù)測(cè)區(qū)間下限交點(diǎn)的橫坐標(biāo)[MV]2，其含義為：當(dāng)連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)達(dá)到[MV]2時(shí)，常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)有95%概率大于[x]。將[x]代入式（4）得到式（5），即可求解[MV]2。

路基壓實(shí)質(zhì)量需同時(shí)滿足Evd、K30和K控制要求，因此分別計(jì)算Evd、K30和K對(duì)應(yīng)的CEV控制值，并取其中的最大值作為采用的CEV控制值。采用CEV預(yù)測(cè)Evd、K30和K的90%置信水平預(yù)測(cè)區(qū)間參見圖9。分別根據(jù)式（3）、式（5）計(jì)算CEV控制值，計(jì)算結(jié)果見表2，采用線性回歸方程確定的CEV控制值為28.60，采用預(yù)測(cè)區(qū)間下限確定的CEV控制值為31.37。

表2 CEV控制值計(jì)算結(jié)果

為驗(yàn)證壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)控制值的合理性，在某7 m長(zhǎng)試驗(yàn)條帶進(jìn)行連續(xù)12遍碾壓。每遍碾壓過程中采集振動(dòng)輪加速度信號(hào)，計(jì)算連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)（CEV），條帶包含16個(gè)檢測(cè)單元，判斷方式1以CEV大于等于28.60作為合格標(biāo)準(zhǔn)，判斷方式2以CEV大于等于31.37作為合格標(biāo)準(zhǔn)。兩種判斷方式下，試驗(yàn)條帶CEV合格率隨碾壓遍數(shù)增大的變化情況見圖10?？芍呵?遍碾壓兩種判斷方式CEV合格率均為0，對(duì)于判斷方式1，第4遍碾壓后出現(xiàn)CEV合格的檢測(cè)單元，在第4—7遍碾壓CEV合格率迅速上升，第7遍碾壓后達(dá)到100%，之后合格率保持在100%不發(fā)生變化；對(duì)于判斷方式2，CEV合格率明顯小于判斷方式1，第7遍碾壓才出現(xiàn)CEV合格的檢測(cè)單元，第8—10遍碾壓CEV合格率上升，在第10遍達(dá)到最大的93.75%，繼續(xù)碾壓則CEV合格率下降，12遍碾壓后合格率減小為75%，說明第11、12遍碾壓發(fā)生了過壓，而采用判斷方式1得到的CEV合格率結(jié)果無法說明過壓現(xiàn)象。

圖10 兩種控制值計(jì)算方法下CEV合格率

碾壓第12遍后，在碾壓面上隨機(jī)抽樣檢測(cè)42組Evd，12組K30，12組K，計(jì)算各常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)合格率，結(jié)果見表3?？芍旱?2遍碾壓后Evd、K30和K的合格率分別為85.71%、66.67%和83.33%；判斷方式1的CEV合格率為100%，說明采用線性回歸方程確定CEV控制值會(huì)過高估計(jì)路基壓實(shí)質(zhì)量，對(duì)路基壓實(shí)質(zhì)量控制不利；判斷方式2的CEV合格率為75%，與常規(guī)檢測(cè)結(jié)果更接近，說明采用90%置信水平預(yù)測(cè)區(qū)間下限確定CEV控制值滿足路基壓實(shí)質(zhì)量控制要求。

表3 試驗(yàn)條帶12遍碾壓后各指標(biāo)合格率

高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量要求嚴(yán)格，Q/CR 9210—2015中規(guī)定，壓實(shí)程度合格率設(shè)定為95%，因此本文取壓實(shí)程度合格率為95%。

3.2 高速鐵路路基壓實(shí)穩(wěn)定性控制

壓實(shí)穩(wěn)定性主要是從控制填筑體物理力學(xué)性能穩(wěn)定性程度方面考慮的，是采用壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)技術(shù)對(duì)路基壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)的指標(biāo)之一。為分析碾壓過程中壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)的穩(wěn)定性情況，對(duì)試驗(yàn)條帶進(jìn)行連續(xù)12遍碾壓。條帶平均CEV增長(zhǎng)率隨碾壓遍數(shù)的變化情況見圖11?？芍瑝簩?shí)初期CEV增長(zhǎng)率較大，達(dá)到近6%，隨著碾壓遍數(shù)的增大，填料物理力學(xué)性質(zhì)逐漸趨于穩(wěn)定，CEV增長(zhǎng)率呈減小趨勢(shì)，第8、9、10遍碾壓的CEV增長(zhǎng)率均小于2%。第11、12遍碾壓時(shí)，CEV增長(zhǎng)率為負(fù)值，說明此時(shí)發(fā)生了過壓現(xiàn)象，路基壓實(shí)質(zhì)量下降。

圖11 不同碾壓遍數(shù)下的平均CEV增長(zhǎng)率

對(duì)試驗(yàn)條帶16個(gè)檢測(cè)單元的CEV增長(zhǎng)率進(jìn)行分析，不同碾壓遍數(shù)下CEV增大檢測(cè)單元占總檢測(cè)單元的比例見圖12?？芍?，在前7遍碾壓中，CEV增大單元占比在80%以上，此時(shí)路基面絕大部分部位的填料處于逐漸被壓實(shí)狀態(tài)；第8遍碾壓后CEV增大單元占比快速下降，約為60%，此時(shí)仍有超過一半?yún)^(qū)域繼續(xù)被壓實(shí)；第11、12遍碾壓，CEV增大的檢測(cè)單元占比約為20%，試驗(yàn)條帶約80%檢測(cè)單元出現(xiàn)松散，此時(shí)應(yīng)該停止碾壓。

圖12 不同碾壓遍數(shù)下CEV增大單元占比

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，本文提出以下高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)穩(wěn)定性控制要求：

1）當(dāng)碾壓區(qū)域CEV合格率達(dá)到95%，且平均CEV增長(zhǎng)率小于2%時(shí)，認(rèn)為路基壓實(shí)質(zhì)量滿足控制要求。

2）當(dāng)連續(xù)2遍碾壓出現(xiàn)平均CEV減小（或碾壓區(qū)域超過50%檢測(cè)單元CEV減?。┈F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)停止碾壓。

3.3 高速鐵路路基壓實(shí)均勻性控制

高速鐵路路基采用粗粒土填料，離散性較大，若路基不同部位剛度相差過大可能導(dǎo)致不均勻沉降等病害發(fā)生，因此需要對(duì)路基均勻性進(jìn)行控制。第1—12遍碾壓試驗(yàn)條帶上16個(gè)檢測(cè)單元的CEV變化情況見圖13?？芍趬簩?shí)初始階段，試驗(yàn)條帶中部的CEV要大于兩側(cè)，隨著碾壓遍數(shù)增大，中部的CEV與兩側(cè)的CEV差別逐漸減小。

圖13 試驗(yàn)條帶各檢測(cè)單元CEV變化

采用變異系數(shù)評(píng)價(jià)試驗(yàn)條帶CEV離散性，變異系數(shù)（CV）計(jì)算方法為

式中：σ為樣本平均值；μ為樣本標(biāo)準(zhǔn)差。

變異系數(shù)隨碾壓遍數(shù)的變化情況見圖14?？芍旱?—10遍碾壓變異系數(shù)呈減小趨勢(shì)，從3.4%左右減小到2.3%左右，說明壓實(shí)過程中路基不同位置壓實(shí)狀態(tài)逐漸均勻，但第11、12遍碾壓變異系數(shù)有所增大，說明過壓會(huì)導(dǎo)致路基壓實(shí)狀態(tài)不均勻。

圖14 變異系數(shù)變化情況

碾壓面上CEV過小或過大都可能導(dǎo)致質(zhì)量問題：CEV過小可能是填料中細(xì)顆粒過多，導(dǎo)致路基剛度不滿足要求，CEV過大可能是發(fā)生了集料窩現(xiàn)象，大顆粒聚集導(dǎo)致局部剛度過大，兩種現(xiàn)象均對(duì)路基壓實(shí)不利。第1—12遍碾壓，試驗(yàn)條帶中的最大和最小CEV與平均CEV的比值見圖15?？芍?，最大比值分布在1.02 ～ 1.08，最小比值分布在0.92 ～ 0.96。

圖15 CEV均勻性變化情況

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范要求，本文提出高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)均勻性控制要求：碾壓結(jié)束后，碾壓區(qū)域內(nèi)各檢測(cè)單元CEV值應(yīng)在區(qū)域平均CEV的80% ～ 120%范圍內(nèi)。

4 結(jié)論

1）在路基壓實(shí)過程中，隨著碾壓遍數(shù)增加，振動(dòng)輪振動(dòng)能量呈先增大后穩(wěn)定的趨勢(shì)，能量壓實(shí)值（CEV）變化規(guī)律與常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)變化規(guī)律一致。

2）CEV與動(dòng)態(tài)變形模量（Evd）、地基系數(shù)（K30）和壓實(shí)度（K）均具有較強(qiáng)相關(guān)性，表明采用CEV可作為高速鐵路路基壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)。

3）提出采用90%置信水平預(yù)測(cè)區(qū)間下限計(jì)算壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)指標(biāo)控制值的方法，分別計(jì)算Evd、K30和K對(duì)應(yīng)的CEV控制值，取其中最大值作為路基壓實(shí)質(zhì)量連續(xù)檢測(cè)控制值。試驗(yàn)表明，采用該控制方法可有效避免高估路基壓實(shí)狀態(tài)，有效保障路基壓實(shí)質(zhì)量。

4）在路基壓實(shí)過程中，CEV隨著碾壓遍數(shù)增大趨于穩(wěn)定。當(dāng)碾壓區(qū)域CEV合格率達(dá)到95%，且平均CEV增長(zhǎng)率小于2%時(shí)，路基壓實(shí)質(zhì)量滿足控制要求；當(dāng)連續(xù)2遍碾壓出現(xiàn)平均CEV減?。ɑ蚰雺好嫔铣^50%檢測(cè)單元CEV減小）現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)停止碾壓。

5）碾壓結(jié)束后，各檢測(cè)單元CEV值應(yīng)在碾壓區(qū)域平均CEV的80% ～ 120%范圍內(nèi)。