填石路堤連續壓實質量驗收方法研究

陶祥林，段立強，朱士東

（江蘇省交通科學研究院， 江蘇 南京 210017）

0 引言

鐵路路堤是鐵路工程建設的重要組成部分，是道路結構的主體，并且還是是列車荷載的基礎。路堤質量的好壞關系到整個工程質量及列車的正常行駛。規范規定檢測段內各個檢測點的各個常規檢測指標值都應不小于控制標準最小值，否則就達不到壓實質量要求。采用快捷、智能的連續壓實技術的質量驗收，有別于常規的質量驗收的方法[1－2]。

1 常規檢查方法

檢驗段檢測點的檢測指標不小于相應規范值，該點合格，壓實質量達到要求。這種傳統的檢測方法，即“點”式檢測方法基本可以反映路堤壓實質量是否達到要求。但該方法本身存在著某種的局限性，會產生偶然的人為因素。

1.1 檢測位置

根據現行規范，檢測點是隨機抽取的，其位置的確定一定要避免人為主觀因素，既不能選擇壓實較好的路堤中部，也不能選擇壓實較差的路堤邊緣地段。

1.2 檢測數量

為盡早完成項目、節省時間和成本，希望檢測點數比較少，但檢測數量較少不能較完整反映路堤壓實情況。同時較少的離散檢測點數，往往會導致較大的變異性。相反，檢測點數越多，精度就越大，對路堤整體質量的把握就好。因此，按照數理統計要求，選擇合適的檢測數量是必要的。

1.3 檢測效果

根據規范的最小值法，簡單易行但不靈活，并且方法單一。如果由于某種原因，使得檢測點的檢測值遠大于規范要求最小值，無法判斷該點是否合格，僅憑最小值法是不能判定的，因此最小值法是具有局限性的。

2 連續壓實質量驗收方法

若采用置信區間的方式來評價壓實效果，可以改善檢驗數據的可靠性、均勻性，即只要壓實度值滿足假設的置信區間下限就可以認為壓實效果是合格的。但置信區間是事先假設的，反映的是整體水平，對局部壓實不合格檢驗段或“過壓”現象反映不明顯，容易忽略，或造成填料破壞，影響壓實質量。

連續壓實控制技術是對碾壓面實時控制，時間上每隔0.01s就采集一個數據，樣本量大，密度高，有代表性。若單純以目標值為判別標準，不易判斷結果的準確性，同時工作量大，效率低。所以應當對CMV進行數理統計、概率分析，然后結合常規壓實檢測指標進行對比，掌握其規律，找出其概率分布特征。最后找到一種比較適合的連續壓實檢測技術的驗收方法[3-4]。

3 連續壓實參數分布規律

本文結合某試驗段工程，全線按照單線電氣化Ⅰ級干線標準建設，設計時速為120km/h。試驗段選擇里程： K1＋900～K2＋020， 總長120m， 中心里程為K1＋960，分別對應三組填料采用連續壓實技術，得到參數CMV值（見表1）。

表1 填料分組

碾壓完畢后進行了K30、K60、Evd、K檢測，對各種檢測數據利用minitab進行正態擬合，得到了均值、標準差、變異系數和分位點值，以SA組填料為例，圖1～圖4是常規檢測指標與CMV值的對比關系，圖5是壓實后，進行常規質量檢測，各種常規檢測指標在置信度為0.9，相應的指標的分位點值。

圖1 Evd及與之Evd對應點的CMV分布圖

圖2 壓實度及與之對應點的CMV分布圖

圖3 K30及與之對應點的CMV分布圖

圖4 K60及與之對應點的CMV分布圖

圖5 各常規檢測指標概率分布

對三組填料的檢測結果進行數據處理，得到相應的均值、標準差、和變異系數，利用變異系數是描述離散程度的重要指標，能夠表明壓實的均勻性，更符實際合實度的變化趨勢，能夠反映路堤整體壓實程度。下表是三組填料的各常規檢測指標與相應的CMV值匯總表（見表2）。

表2 三組填料4種檢測方法的變異系數匯總對比表

試驗數據近似服從正態分布，能夠大致反映現場壓實情況。圖中顯示了均值和標準差，均值是反映變量平均尺度的反映，標準差是描述變量的離散程度。各數據的變化表明，采用連續壓實技術較沉降率法更適合于本試驗段填石料的質量控制。

各檢測指標在滿足規范的情況下，概率分布基本符合正態分布。從上圖中可以看出，各指標在置信度為0.9時，壓實值也滿足規范要求。不合格點概率小于10%，即也可以由失效概率判定路堤的壓實概率。

4 質量驗收建議

4.1 理論分析

壓實參數CMV屬于隨機變量，認為CMV服從這種分布規律，即置信度為0.9時的分位數，檢測樣本滿足路堤壓實標準。

F（xp）為隨機變量的分布函數， 滿足F（xp）=P{X≤xp}=p， （0

計算時，采用內插法，從標準正態分布表中查到p＝0.9對應的up=1.285，稱為試驗段檢測層的質量數，用Q表示，以此來控制路堤連續壓實質量，可以確定：

由圖6看出，質量數Q與標準差有關。如果采集數據較為離散，標準差S值就較大，質量數Q則減小，表明路堤壓實質量不均勻。如果采集數據較均勻，波動小，標準差S值較小，則質量數Q較大，表明路堤壓實質量均勻，與實際相符合[5－6]。

圖6 路堤實測參數CMV概率分布和失效概率

4.2 驗收方案

4.2.1 對于一個試驗檢測段，CMV值小于目標值T的數量占總數的比例應小于10%，同時檢測點不應集中在某一區域，且滿足檢測段內質量數Q＞1.825，此時可以認為路堤填筑碾壓質量達到驗收要求。

4.2.2 若連續壓實結果局部區域質量數Q＜1.825，則要對該區域重新進行振動碾壓。再根據上述方法進行質量驗收，直到滿足要求為止。若檢測段內Q＞1.825，且數據較為均勻，也可以認為達到了壓實要求。但若想更準確掌握路堤壓實信息，可以增加常規檢測的數量。

4.2.3 若整個檢測標段的質量數Q全部沒有達到標準，進行重新碾壓后仍然不滿足要求，而且找到不明顯的薄弱處，此時需要對連續壓實系統進行重新標定以及對相關函數進行檢測，有可能是填料種類、攤鋪厚度、含水量、碾壓速度、壓路機參數等設置與實際不符，此時需進行重新標定。如果條件不足或者重新標定仍然不能達到要求，則不能進行連續壓實質量控制方案， 要使用傳統指標的檢測方案進行驗收，以判斷路堤質量壓實效果。

5 結語

5.1 路堤填筑壓實工程在施工單位自檢的基礎上，參與建設的有關單位也必須對路堤質量驗收，保證路堤工程按質按時完成，因此路堤驗收是必要的。

5.2 現行壓實標準和驗收方法不適應于連續壓實技術，當取置信度為0.9時，各壓實指標對應的分位數可以滿足規范的要求。并認為使用失效概率來判斷路堤的壓實合格率更為合理，隨機變量CMV值檢測樣本置信度為0.9時的最小分位數基本可以滿足壓實要求。可根據正態分布表得到的質量數Q＝1.825來控制路堤的連續壓實質量。

5.3 目前我國現行工程連續壓實質量驗收是檢測標段參數CMV值小于目標值的數量占總數的百分數要不大于10%，同時質量數Q也要滿足要求，按照現行規范進行適當數量的常規壓實質量方法的檢測，以獲得更多更準確的壓實信息是必要的。

[1]TB 10108—2011，鐵路路基填筑工程連續壓實控制技術規程[S].

[2]薛馬峰.路基壓實質量連續同步檢測可行性試驗研究[J].國防交通工程與技術，2010,（5）：31～37.

[3]Hernan R.Henrique,Claudio Cuevas.Stabilization of distributed control systems with delay[J].Systems&Control Letters， 2011， 60（9）： 675-682.

[4]嚴國棟.高速鐵路路基連續壓實質量控制研究[D].長沙：中南大學，2010.