中美歐連續壓實控制技術比較

李云輝 陳蜀娟 騰建馳

摘要：對比分析了中美歐對于連續壓實控制技術中的實壓程度控制、實壓均勻性控制、實壓穩定性控制，并對不同的方法作了較為詳細的分析。重點強調了不同國家對于連續壓實目標值（VCV）的研究及控制范圍;提出了相關性的效驗，指出相關系數0.70是進行技術把關的最低界限;提出了連續壓實控制技術（CCC）的缺陷，并對所提缺陷進行了改進。

Abstract： This paper compares and analyzes the compaction degree control， compaction uniformity control and compaction stability control in continuous compaction control technology among China， USA and Europe， and makes a detailed analysis on different methods. This paper emphasizes the research and control range of continuous compaction target value （VCV） in different countries， puts forward the validity of correlation， points out that the correlation coefficient of 0.70 is the lowest limit for technical control， puts forward the defects of continuous compaction control technology （CCC）， and improves the defects proposed.

關鍵詞：連續壓實控制;連續壓實目標值;相關系數;比較

Key words： continuous compaction control;continuous compaction target value;correlation coefficient;comparison

中圖分類號：U416.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）31-0170-02

0? 引言

當今社會交通運輸業的發展以及私家車的數量增加，人們對公路的要求日益增高，而公路又作為人們生活的紐帶，使得人們對路面駕駛的感受頗為看重。路面施工技術的優劣將會帶給人們帶來最為直接的體驗，已成為各個國家進行探討與研究的對象。所以，對國內外路面的壓實技術進行探討有著極為重大的意義。

1? 國內外路面壓實技術發展

1.1 路面壓實技術發展歷程? 第一個用于工程的壓實計是于1975年由瑞典首次研發的，這是開啟人們對于路面壓實技術探究的鑰匙[1]。隨后歐洲的部分國家也加入該行列中來（例如：德國、瑞士等），為后面的發展奠定了一定的基礎。90年代國際上正式系統的提出了連續壓實技術——CCC技術。從此國內外對路面壓實技術有著較為統一的標準于方法。

1.2 路面壓實指標發展? 路面壓實技術指標最早由瑞典根據壓實計所提出的，其指標為諧波比——CMV[2]。但該指標存在一定的局限性，國內外對此有著較大的爭議。美國通過進行CMV的對比試驗發現，大對數情況下，CMV與常規指標之間的相關性較弱[3]，中國也采取對現有路基試驗，同樣發現其相關性較弱的現象。因此，歐洲部分國家以及中國當時也有著自己的指標，德國所采用振動模量作為指標，但是需要專用振動壓路機、土體為線彈性小變形等局限性。中國所采用抵抗力作為評價指標，其適用范圍為所有振動性能穩定的振動壓路機。

2? 連續壓實控制技術

2.1 連續壓實技術的興起? 隨著社會的發展，工程對技術精度的需要日益增加，原有的實壓控制技術當然也不能滿足現有工程精度的需求。因此建立一套統一的連續壓實控制技術成為了歐盟迫在眉睫的需求。與此同時中國、美國也相繼訂制自己國家對于CCC技術的現有規范標準。該技術的興起提高了其生產效率，同時也有效的控制并大幅度的提高了路基壓實的質量。國內外主要通過實壓程度控制、實壓均勻性控制、實壓穩定性控制這三個方面進行把控。

2.2 國內外壓實程度控制比較? 通過控制填筑體物理力學性使其達到規定值，解決支承上部結構的填筑體能否有足夠的強度與剛度是壓實程度控制的主要目的。我國連續壓實控制技術主要經歷設備檢查、相關性效驗、工程控制、質量檢測四個階段[4]。當前我國連續實壓控制系統如圖1所示。

我國對于判定某一點是否合格主要通過VCV（連續壓實控制的目標值）來進行檢驗，而振動壓實的實測值——VCVj與振動壓實的允許值——[VCV]是評價該點是否合格的標準。

VCVj？叟[VCV]（1）

奧地利通過對相關系數方程的研究來對壓實程度控制進行評價，得到連續壓實控制函數對應值（y軸），如圖2連續壓實控制函數圖所示，評價需要同時滿足以下要求：

德國與美國對通過率至少需滿足90%，并且都是按照連續控制目標值進行控制。德國需要滿足未通過點在10%以內，并且所測點是分散的分布在所測面上，不能呈連續分布狀態;而美國則需要滿足連續控制的目標值是正常目標值的90%，即目標值為0.9VCV。通過對中美歐的評價標準進行分析，中美歐都是對連續壓實控制的目標值[VCV]進行探討，從而表示出其相關性γ，從其中可以看出大多數國家對于相關性的要求都需要滿足γ？叟0.7，對分析可以看出，當相關性大于或者等于0.7，對評定并無太大的影響，而瑞典則只需γ？叟0.6，則從工程分析來說還是不能較為全面的反映出壓實程度。

2.3 國內外壓實均勻性控制比較? 對壓實均勻性控制的研究是為了更好的控制其填料。中國控制壓實均勻性是通過對振動壓實值——（VCVi）與振動壓實的平均值——0.8VCV來進行的[5]。

（VCVi）？叟0.8VCV （3）

奧地利/ISSMGE在規范中提出了關于連續壓實數據的控制范圍，應保證所有的控制數據都應該在0.8[VCV]～1.5[VCV]之間，并且異變系數需滿足不大于20%。美國對連續壓實數據應在0.9[VCV]～1.2[VCV]之間，并且需要滿足所測數據中沒有小于0.8[VCV]的數據。從中美歐規范要求中可以得到，國外的評價標準絕大多數是基于目標值所進行的評價，而對于振動壓實曲線自身的波動并未提出要求，但是振動壓實曲線仍然存在較大的波動現象。而中國規范中則采用平均值的方法來解決該問題，其中只考慮下限是為了工程的應用，總的來說平均值的方法與數理統計方法中的“3σ原則”類似。

2.4 國內外壓實穩定性控制比較? 我國規范要求實壓穩定性應按同一碾壓輪跡上前后兩遍振動壓實值數據變化率精度進行控制。其中精度可根據相關方程，按照對應的常規質量驗收指標數據變化率不大于5%進行確定，我國采用對控制項目及控制措施進行把控，即對壓實穩定性采用反饋控制措施[6]，如表1所示。

德國以往采用的連續壓實控制系統不能完全解決其穩定性的影響，當壓實系統為振動滾筒壓路機時，通過現場試驗，對振動滾筒的運動特性進行了分析，并在經驗觀測和滾筒—土體相互作用的半解析模型的基礎上，為滿足連續壓實控制系統對穩定性的要求，給出了振動滾筒的連續壓實控制值（CCC值）來對壓實的穩定性進行控制[7]。美國擁有世界上最大的工程機械制造商——卡特彼勒（Caterpillar）以及世界一流的科學水平，在對連續壓實控制的穩定性采用智能壓實對其進行控制，該方法能更有效的建立壓實曲線并確定最優碾壓變數[8]。相對比較而言，我國對穩定性的控制方法較為繁瑣，需要進行現場碾壓試驗，通過所得數據進行反饋控制。德國所采用的CCC值法直接從問題本身出發對連續壓實控制系統進行數據修正，解決了穩定性不高的壓路機對路面碾壓時穩定性的影響。美國采用智能壓實控制路面的穩定性，該方法可以為施工過程提供直接的圖形信息以便更好的監控壓實效果，確保壓實后路面的穩定性。

3? 結論

通過對中美歐壓實技術的對比研究，發現國內外都是通過對壓實程度、壓實均勻性、壓實穩定性進行控制。壓實程度控制絕大多數國家通過對相關性γ的大小進行評判，但從工程分析來說還是不能較為全面的反映出壓實程度;壓實均勻性控制國內外評價標準有所不同，國外的評價標準主要是基于目標值所進行的評判，保證壓實數據在所給規范標準以內，而國內所采用的評價標準則是采用平均值的方法來控制壓實程度;壓實穩定性控制德國與美國在這一方面有較為領先的技術，德國采用的CCC值法直接從問題本身出發，大大提升了穩定性不高的壓路機對路面碾壓時穩定性的影響，美國擁有世界上最大的工程機械商，通過采用智能壓實控制路面的穩定性，為往后的施工過程提供了直接的圖形信息確保壓實路面的穩定性，而國內采用的方法較為繁瑣，需要進行現場碾壓試驗，通過所得數據進行反饋控制。

參考文獻：

[1]賈莉浩，董學軍.中德路基連續壓實質量控制標準對比分析[J].城市道橋與防洪，2016（06）：35-37.

[2]鄒維列，葉照旺，潘小兵.中美日土基壓實控制標準比較[J].國外建材科技，2006（01）：40-42.

[3]胡海英，王釗，楊志強.中美路堤壓實設計與施工控制標準的比較分析[J].公路，2004（09）：152-157.

[4]趙秀璞.路基智能壓實控制技術研究[D].長安大學，2016.

[5]田利鋒.路基連續壓實質量評價方法研究[D].西南交通大學，2015.

[6]趙海杰.路基壓實質量評價指標的研究[D].長安大學，2015.

[7]Pistrol J， Villwock S， Volkel W， et al. Continuous Compaction Control （CCC） with Oscillating Rollers[J]. Procedia Engineering， 2016 （143）： 514-521.

[8]Meehan C L， Cacciola D V， Tehrani F S， et al. Assessing soil compaction using continuous compaction control and location-specific in situ tests. Automation in Construction， 2017 （73）： 31-44.