路基填筑智能連續壓實系統的施工應用新進展

李蘭婷

隨著高速鐵路無砟軌道的發展，對沉降要求越來越嚴格，路基沉降控制已成為高鐵施工中最薄弱的環節，是現階段施工控制的關鍵點。智能連續壓實采用智能化、信息化路基壓實與檢測設備，實現對路基壓實施工的全面檢測、實時動態監測和過程管控，逐步完善了傳統檢驗技術的不足。

一、工程概況

某高速鐵路含路基長度為2641.77m。路基本體采用水泥改良土，經試驗確定水泥與素土質量比5:100。路基壓實施工采用智能連續壓實。

二、智能連續壓實系統

該系統集成了微電子技術、無線通訊技術、GNSS厘米級高精度定位等現代化技術。通過檢測、評定與反饋控制系統，直觀的反映壓實成果，并將檢測結果實時上傳，實現對路基壓實質量的監控。

1.常規壓實檢測方法

對于路基填筑質量控制，常規方法是采用抽樣查驗，一般是路基碾壓完成，每百米抽取幾個試驗點進行壓實效果（k、K30、Evd等指標）檢驗，屬于點控制、事后控制和結果控制，難以做到面控制和過程控制。

2.智能連續壓實方法

將壓路機碾壓施工作為一個動態加載過程，利用信號處理及信息融合技術，采用動力學分析方法，分析計算振動壓實值（VCV），形成全面反映壓實狀態、程度及壓實均勻性的等各類分布圖、過程歸檔報告和相關校驗報告等。

該技術實現了實時連續動態監控，操作手現場即可隨時掌握作業段的壓實信息（碾壓遍數、壓實程度等），利于現場及時采取措施，防止欠、漏壓，屬于面控制和過程控制。同時管理人員可通過終端，同步查看相關作業信息和結果報告，便于在施工過程中控制壓實質量，避免返工，提升路基施工效率。

三、連續壓實相關性校驗

1.試驗目的

判斷一項新技術技術是否可靠，需要與對應的傳統技術建立聯系。雖然連續壓實技術的指標與傳統技術的常規檢測指標（如壓實度、地基反力系數等）都是獨立的，但從結構物理力學性質出發，也是一致的。因此，可應用相關性試驗，確定相關關系和目標振動壓實值等，分析兩種技術檢測指標之間是否具有很好的一致性，來評定其可靠性。

2.試驗方案

試驗段選定在DK272+123～DK272+273段，全長150m。地基處理采用CFG樁加固，填料為5%水泥改良土厚2.3m。

為全面進行統計分析，將試驗段分成3個區域，即輕度、中度和重度壓實區域，試驗區域選取路基基床底層寬度的1/2（15m寬左右），根據所選取的半幅路基寬度進行分區，三個區域寬度均為5m，兩端各設10m寬度的壓路機換道區域（掉頭區域）。連續壓實試驗區的起始線、終止線、壓實輕度區、中度區和重度區在劃分完后，及時用石灰撒線進行標識。區域劃分見圖1，試驗段各壓實區域的碾壓方式見表1 。

圖1 相關校驗壓實區域布置圖

表1 相關性試驗碾壓方式

3.壓實效果檢測

三種狀態（輕度、中度和重度）內各隨機選取6點，共18個檢測點進行壓實系數K值檢測。首先進行點位坐標采集，然后對選定好的點進行相關壓實指標試驗，做好記錄為連續壓實相關性做校核。

（1）常規檢測值和同位置相應VCV值對照見表2：

表2 檢測數據對照表

（2）通過對以上相應檢測點數據進行預處理，做出散點圖進行觀察，對離散性較大的6號點和15號點進行異常點位甄別分析，通過甄別發現15號點為異常點，予以剔除，因14號和17號點的兩項數據一致，因此在圖中顯示為16個點位。最終采集散點圖如圖2所示：

圖2 檢測數據散點圖

4.相關性數據計算

對于常規方法與連續壓實法兩組數據之間的相關性，采用相關系數r判斷，一般將|r|=0.7作為判斷相關程度強弱的分界點，當相關系數大于0.7屬于強相關，滿足要求。

式中：r常規檢驗指標和振動壓實值之間的相關系數；

xi常規檢驗指標樣本值，i代表樣本數量；

yi振動壓實值的樣本值，i代表樣本數量；

x為xi的平均值：y為yi的平均值：

經計算 r=0.71>0.7，表示相關程度強?，F場通過軟件計算相關性并進行直線擬合，得出在灌沙法合格值為0.93時，相應VCV值是23.679，約24。

相關校驗結果一般包括相關系數、線性回歸模型和目標振動壓實值等，因篇幅原因不詳細介紹。

四、結語

與傳統路基管控方式不同，智能連續壓實技術著重于碾壓過程控制，實時為現場提供壓實信息，解決了常規技術存在的不足，有效規避了憑借經驗施工的弊端，并提高了驗收的及時性、準確性，避免了盲目性，很大程度地降低了路基質量風險，使路基沉降得到了有效控制，同時提高一次報檢成功率，降低成本，提高了工作效率。