中铁九局集团工程检测试验有限公司
摘要：为研究连续压实控制技术，以快速检测高铁路基填筑压实施工质量。本文结合实际工程，针对连续压实控制技术特征和应用原理进行阐述，重点对连续压实控制技术要点进行研究，结合规范提出连续压实控制操作规定要求，并在具体项目中进行应用。研究结果表明，采用连续压实控制技术可实时动态的对高铁路基填筑质量进行检测，其检测准确性、实用性较高。
关键词：铁路工程；路基填筑；连续压实控制技术
1 引言
随着我国社会经济的不断发展，交通运输工程事业也取得巨大进步，目前，我国高速铁路建设项目数量也在逐年增长。进行高铁路基填筑施工时，主要路基压实设备为压力机，实际情况下高铁路基填筑质量受压路机操作手的操作熟练程度的影响，因此容易存在过压或漏压现象，其路基碾压质量难满足规范要求，同时碾压完毕后检测点之间的间距较大，在检测过程中不具备典型性和代表性，因此如何较好的控制高铁路基的填筑质量成为整体施工中的重要难题之一。连续压实控制技术可以较好的弥补传统检测的不足，采用先进的检测设备，采用动态检测和GPS系统相结合的方式进行路基压实全面检测，可有效保证路基填筑碾压的均匀性。本文为研究连续压实控制技术，首先对连续压实控制技术的特点进行阐述，重点研究连续压实控制技术操作步骤和规范，并在具体工程中进行应用。
2连续压实控制技术特点
连续压实控制技术主要通过振动压路机通过自身振动轮发出的响应信息来对路基的压实情况进行动态连续控制，以动态响应信号的畸变程度来综合表征路基压实状态，并以VCV值作为评价指标。铁路路基进行压实施工的过程中，同时开启安装于压路机上的连续压实控制系统，连续压实控制系统示意图如图1所示，传感器安装示意图如图2所示。在控制点上加设GPS基准站，以此来发送差分信号，利用压路机顶部上的GPS接收机和无线电接收器来接受发送过来的差分信号，以实现厘米级的定位控制，同时根据压路机振动轮上的压实传感器实现压实材料反弹力的实时快速监测。整个监控系统主要以声音信号、实体数据、图像等形式来表征碾压厚度、碾压遍数、行进速度和方向以及VCV值等信息，并快速将各项数据信息传送到显示控制屏上，施工技术人员结合控制屏上接收的信息来对铁路路基压实进行实时控制，以确保施工压实质量控制。VCV值分为目标VCV值和平均VCV值两部分，其中目标VCV值指的是在常检查合格区域内设定的填料压实度目标值，而平均VCV值指的是实际碾压完毕后显示的检测区域压实度平均值，可准确表征路基压实度综合情况。
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1-加载设备；2-检测设备；3-传感器；4-信号调理；5-数据采集；6-分析处理；7-显示；8-反馈控制；9-压实信息管理系统；10-后台信息管理；11-远程信息管理
图1 连续压实控制系统示意图
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1-振动轮；2-传感器；3-内机架；4-外机架；5-减震器
图2 传感器安装示意图
连续压实控制技术应用中当控制器显示的VCV值在目标VCV值之上时，则表示该路段可进行检测，且各项检测指标可满足规范要求。在传统的路基填筑施工中，通常遵循以往经验来对压实质量进行控制，而连续压实控制技术可结合操作系统实时表现路基压实的综合信息，特别在夜间施工时，可为路基填筑提供便利。另外，在控制碾压质量时可以及时对不达标的材料、压实点以及不合格区域进行实时监测，避免在常规监测中出现返工现象，同时可以自动将施工数据进行存档，并快速生成现场施工报告，可供后续的处理分析。针对细集料较多的路基填筑施工应用，连续压实控制技术其适用性较强，而当遇到外界无线干扰、天气以及其它障碍物影响时，其信号传输可能会存在间断现象，导致数据断档，无法做到各设备实时共享，因此在进行连续压实控制时应综合考虑各方面影响因素。
3连续压实控制技术工程应用
3.1 工程概况
某铁路工程项目全线长为15.866km，其中主线路基长度共计13.88km，占全线线路总长度的87.5%。主线路上的路基主要穿过戈壁荒漠区域，同时沿线处经过大量的林地、农田，其工程地质多为细圆砾土。针对此类问题，施工单位决定采用连续压实控制技术对路基施工质量进行监控，并严格遵循《铁路路基填筑工程连续压实控制技术规范》Q/CR 9210-2015进行展开，以减少路基沉降，同时增大铁路路基的稳定性和结构强度。
3.2 连续压实控制技术要点
（1）填料试验及控制
在正式施工前对路基料源进行现场取样，结合室内试验对最大干密度、不均匀系数、曲率系数、最佳含水率等参数进行分析，当填料发生变化时需及时对其性能进行检测，以控制现场施工质量。针对不同填筑区域选取不同规格的筛网进行填料筛选，以保证路基填料的最大粒径范围满足规范要求，并结合施工现场实际情况调整填料含水率。通过现场取土场试验得到填料相应试验结果如表1所示。
表1 各取土场填料试验结果
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取土场编号
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最大粒径/mm
|
最大干密度/(g·cm-3)
|
最佳含水率/%
|
曲率系数
|
不均匀系数
|
填料类别/等级
|
|
1
|
60
|
2.38
|
3.6
|
3.74
|
42.10
|
细圆砾土/B1
|
|
2
|
60
|
2.38
|
3.4
|
5.22
|
47.90
|
细圆砾土/B1
|
|
3
|
60
|
2.43
|
3.4
|
3.56
|
37.62
|
细圆砾土/B1
|
（2）目标VCV取值
连续压实控制的最重要环节为目标VCV取值，对多次采集的VCV值和常规检测值进行对比分析，确保目标VCV取值的准确性。由于施工中所用的压路机机械型号、填料类别、含水率均不同，因此应针对不同情况确定相应的目标VCV值。本项目选择3个取土场进行试验研究，首先研究分析VCV值与常规检测数据采集的相关性，再通过常规检测技术来检测连续压实系统中划分的薄弱区域，以对目标VCV值进行验证。当平均VCV值接近目标VCV值时，则表明常规试验检测满足规范要求，同时需采取针对性措施来处理薄弱区域，因此可以表征出目标VCV值可作为路基填筑质量的参考指标。目标VCV值统计情况如表2所示。
表2 取土场填料对应目标VCV值
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取土场编号
|
填层厚度/cm
|
碾压遍数
|
目标VCV
|
平均VCV
|
|
1
|
30
|
15
|
40
|
41.9
|
|
2
|
30
|
15
|
40
|
44.8
|
|
3
|
30
|
15
|
40
|
43.7
|
（3）工艺参数控制
连续压实控制技术中规定的工艺参数主要有碾压速度、碾压厚度以及碾压遍数，结合GPS定位得到碾压设计遍数，压路机在施工区域内每行至同个位置其操作室内统计系统均会自行计算出碾压遍数，规定来回碾压为一遍碾压，在连续压实控制系统中显示为两遍碾压。碾压速度根据操作室中显示的数据来进行控制。本项目中填筑工艺控制为碾压遍数为15遍，碾压厚度为30cm，碾压速度控制在3~5km/h，采用18t压路机进行碾压施工。
（4）数据采集与分析
连续压实控制应用中主要结合计算机的分析储存功能自动生成出压实质量报告，来实现连续压实控制技术中数据的分析和采集，这样可快速准确的表征出压实路段的质量均匀性。自动生成的压实报告中主要含有平均碾压遍数、平均填筑厚度、目标VCV值、平均VCV值以及VCV值百分比，可有效反映实际压实状况。
3.3 连续压实控制操作规定
（1）施工区域的填层厚度、填料、含水量应和试验段保持一致，同时需满足规范及设计要求，另外压路机机械设备和压实工艺也需保持统一，检测设备校准后需安装牢固。
（2）对施工区域的长宽进行确定，并在起始终止位置设定相应的标志。结合压路机轮宽和相邻轮迹间的重叠宽度来设定碾压轮迹数。压实程度控制需进行严格的效验，以准确得到目标振动压实至VCV。
（3）碾压施工完毕后其表面应保持平整且无任何积水。另外碾压轮迹应能再整个碾压面进行覆盖，各碾压轮迹间重叠宽应小于10cm。基于弱振技术采用振动压路机进行连续压实质量检测。
4结语
连续压实控制技术主要通过振动压路机通过自身振动轮发出的响应信息来对路基的压实情况进行动态连续控制，以动态响应信号的畸变程度来综合表征路基压实状态。本文围绕连续压实控制技术进行展开研究，首先对连续压实控制技术特征和应用原理进行阐述，重点对连续压实控制技术要点进行研究，结合规范提出连续压实控制操作规定要求。研究结果表明，采用连续压实控制技术可实时动态的对高铁路基填筑质量进行检测，同时其检测准确性较高，具有极高的可行性和实用性。
参考文献
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