連續壓實控制技術在鐵路路基填筑工程應用探究

摘要：連續壓實控制技術具有壓實效果好、應用范圍廣、成本低、實施便捷等諸多優勢，應用在鐵路路基填筑施工中，可有效提升路基的壓實質量，獲得較理想的社會效益和經濟效益。以鐵路路基工程實際為基礎，在系統分析連續壓實控制技術原理的基礎上，針對連續壓實控制技術實施要點展開分析，并系統探究了連續壓實控制技術在鐵路路基填筑工程的實際應用，可為相關工程實施提供參考。

關鍵詞：鐵路路基;填筑施工;連續壓實控制技術;技術應用

0" "引言

連續壓實控制技術是將信息技術、電子技術與土工工程專業的科學結合，將GPS定位、網絡通信等技術應用到常規機械生產領域，利用連續壓實控制技術對鐵路路基填筑施工實施質量監測[1]。其檢測控制配合路基常規檢測方法協同使用，實施過程便捷，壓實信息直觀呈現，可為相關施工管理部門提供遠程管控依據，完成對路基施工質量實施過程控制，能有效提升路基填筑工程的穩定性與強度，降低路基沉降等不合格參數的發生率。

1" "連續壓實控制技術概述

1.1" "連續壓實控制技術實現原理

連續壓實機械主要由精準定位系統（GPS或北斗）、振動傳感元件、位移傳感元件、數據計算器、壓實顯示終端等構成[2]。連續壓實控制系統智能機械組成如圖1所示。

連續壓實控制技術的實現，主要借助連續壓實機械與路基間力的作用原理。設備實施壓實作業時，利用加裝在振動輪部件的振動傳感元件，檢測路基表面與振動輪接觸過程的豎直振動參數。該參數持續傳輸到壓實操作室的控制軟件系統，系統利用振動輪的振動變化感應消息完成參數辨析，以實現路基碾壓施工的動態連續控制[3]，圖2為連續壓實系統工作原理。

應用連續壓實控制技術，可針對路基壓實狀態的測評進行量化定義。用壓實計值表示路基連續壓實情況的評測標準計量，即CMV。CMV主要包括平均CMV值與目標CMV值兩方面評測。

1.2" "連續壓實控制技術優勢

1.2.1" "實施便捷且可視化程度高

連續壓實控制系統便于操作，常規壓路操作人員經過適當培訓即可熟練掌握系統操作。借助操作室內系統顯示終端，能夠直觀顯示壓實度參數、壓實次數、壓路設備行駛軌跡和行進速率，實時顯示碾壓薄弱區域，并提醒操作人員進行及時加強壓實質量，尤其在夜間操作時，可為操作人員提供可靠、便捷操作依據。同時，其能夠快速記錄、匯總壓實度參數數據和壓實次數數據等全過程報表，便于施工人員對路基填筑質量進行控制和后續分析、管理。

1.2.2" "質量管控嚴格且應用范圍廣

連續壓實控制技術可應用于多數土方分層填筑工程的壓實質量控制，可對路基碾壓過程進行實時壓實度監測，便于及時排查填筑質量薄弱區域坐標、范圍及漏振部位。采取應對措施壓實，可大幅度降低返工率，科學管控路基填筑質量[4]。尤其針對細粒土及級配較好的路基填料質量控制效果明顯。當實際監測的CMV數值超出目標CMV值時，應對此區域進行重點排查，進行壓實改良，以避免發生過振現象。

1.2.3" "定位準確

連續壓實控制系統實現了與定位基站數據互連，高程參數采集、分析和處理，并實時將壓實厚度和壓實定位坐標傳輸至操作室的顯示終端，可對鐵路路基壓實填筑厚度進行準確監測。

2" "連續壓實控制技術的實施要點

2.1" "骨料填裝試驗及實施要點

2.1.1" "骨料填裝性能檢驗

在鐵路路基填筑壓實施工準備階段，應對施工骨料取樣檢驗。經過擊實試驗、篩分試驗等操作，制定最優的骨料填裝類別、最大干密度、最優含水率、不均衡系數等方案設計[5]。測試檢驗結果符合施工設計要求并經過審批后，即可根據設計配比骨料實施填筑工序。鐵路路基填筑施工過程中應定期復測骨料，鐵路路基每完成5000m3基床填筑，或常規鐵路路堤每完成10000m3填筑，均應進行骨料復檢操作。如果檢測結果與設計標準存在誤差，應做及時調整。

2.1.2" "控制骨料粒徑

骨料粒徑控制是保證連續壓實順利施工的前提，為此應控制連續壓實骨料粒徑，使其滿足鐵路路基不同填筑位置的施工設計級配要求，避免使用超出級配標準的大粒徑骨料。應由專人處理攤鋪過程的骨料窩，以免影響后續的連續壓實效果。

2.1.3" "控制骨料含水率

鐵路路基實施連續壓實操作時，應重點控制骨料含水率參數，并根據骨料含水率的定期檢測結果進行骨料的晾曬、噴水調整操作。

2.2" "科學選取目標CMV數值

目標CMV數值是鐵路路基填筑連續壓實施工效果的重要參數指標，其應通過一系列科學實驗、CMV值比對得出，驗證符合工程實際需求后最終確定，以使目標CMV數值最大限度的貼近實際值。受諸如連續壓路機種類、骨料類別等不同因素的影響，所采集的平均CMV數值也存在差異，所以一旦發生填筑骨料變更或連續壓實機械變更時，目標CMV數值也應進行重新設計調整。

2.3" "以工程實際合理設置工藝參數

連續壓實控制技術參數主要包含壓實度厚度、壓實次數、壓路設備行駛軌跡和設備行進速率等。填筑壓實厚度平均值，是利用連續壓實機械設備定位系統收集的各監控點不同填層高程，極端得出的差值。因此如果沒實施原地面壓實，即不可從首層數據收集中得出壓實度厚度參數數值。

壓實次數同樣從定位系統中獲取。壓實機械在實施壓實時，自動累加計算得到壓實次數參數，系統依據相應位置的通過次數測算平均值。實際平均次數是作業區域次數的平均值。

區別于普通的壓實施工，應用連續壓實控制技術中壓路機的往復行駛，統計為2次壓實次數，即壓路機經過同一坐標點就完成1次次數累加。施工人員應根據系統呈現的數據完成設備壓實行進速率。鐵路路基施工規范規定，碾壓速度通常應低于4km/h，工藝性檢測通常選取3～4km/h范圍。

2.4" "收集整理數據及統計分析

為準確收集鐵路路基填筑壓實質量參數，掌握實施效果，提升連續壓實設備使用效率，應合理收集整理數據，并完成統計分析，形成包括壓實度厚度、壓實次數、CMV目標值、CMV平均值、CMV壓實值等參數的壓實質量分析報告。報告中的CMV壓實值主要反映了連續壓實實施狀況指標，通過數據統計與報告分析，可得出壓實薄弱位置的定位。

3" "連續壓實控制技術的工程應用

3.1" "鐵路路基填筑連續壓實施工準備

完成施工所需的連續壓實檢測系統、壓路機、平地機、K30平板荷載儀、動態模量測試儀等機械設備及用具準備，并經校驗調試，確保其合格。利用平地機完成路基的攤平操作，并將路基試驗區域的起止點用白灰等標記物完成標識。

為保證壓路機能以連續壓實技術應用設計的振動狀態進入鐵路路基試驗區，應在標識劃線時兩側擴展10m的壓路機活動起止區域，并以10m間隔為基準，在壓路機行進路線上標記橫道線，為后續的定位取點做準備。

3.2" "連續壓實設備安裝

根據鐵路路基填筑工程實際需要，在壓路機振動輪輪軸處加裝符合設計需求的加速傳感元件，并保證傳感元件與壓路機輪軸方向、路基表面方向垂直。安裝后進行緊固處理和檢查，安裝人員利用螺母先將傳感元件與鐵板緊固，緊固后再利用焊接實現機架與鋼板的二次固定，確保安裝的牢固性，以免壓實振動導致傳感元件松動。再采用相同的方式在壓路機車輪處加裝行進定位系統。最后完成處理器與傳感器的數據互連。處理器位于操作室內，將數據線用綁帶固定于壓路機機身管道，實現處理器與操作室顯示終端的互連。這樣操作人員便可直觀觀測壓實施工監控數據，完成現場壓實質量觀測與控制。

3.3" "根據區域劃分壓實狀態

根據鐵路路基填筑現場實際工程需要及相關性設計標準，將連續壓實控制技術相關的壓實度參數，根據不同區域按重度、中度、輕度等不同等級完成劃分，為相關性試驗做準備。

3.4" "建立連續壓實控制技術應用相關性

根據路基填筑工程實際試驗區域的常規測試和連續壓實相關性試驗完成驗證，將路基壓實系數K、路基系統K30分別比對驗證VCV的校驗數據，其中路基壓實系數K、路基系統K30與常規骨料填筑之間有對應的相關性，其相關性成立的基礎條件是相關系數不低于0.7。

以300m的鐵路路基測試區域為例，完成前期的路基攤平鋪設及試驗區域標線等準備后實施路基壓實操作工序，依據常規試驗數據結果分析得出壓路機的壓實次數，并設置專業連續壓實指揮人員進行連續壓實指揮。控制壓路機的行進路線按設計要求行駛，且控制相鄰壓實軌跡重疊區域低于10cm。

壓路機實施1次弱振碾壓及1次靜壓碾壓，使路基試驗區域達到設計標準要求的初始密度狀態。然后參考連續壓實控制系統振動曲線選定一平緩曲線區段，將區段進行6點位區域劃分，選取中心區域完成K30檢測。應保證每區域至少進行一次K30檢測，試驗全過程嚴格遵循施工方案設計和操作規程，尤其針對K30檢測，應待上一級加載狀態平穩后，才開啟下一級加載操作。

操作人員根據實驗區域劃分，選定6個測試點位進行壓實系數檢驗，并詳細記錄6點位區域壓實振動參數的實時數據及路基壓實系數K數據、路基系統K30數據。連續壓實施工中，經過2～3次的強振操作實現中度密實狀態，5～6次強振操作實現重度密實狀態。選定6點位進行K30檢測，并選定另外的6點位進行壓實系統K30檢測，并全程記錄。

為了清晰比對各種壓實次數情況下路基振動壓實曲線的數據變化，在對重度、中度、輕度級別連續壓實數據檢測基礎上，應隨機抽取測試點位進行反復壓實數據檢驗，并保證任何檢測過程均在壓路機前進行駛狀態下完成。

3.5" "鐵路路基填筑連續壓實施工過程控制

鐵路路基填筑連續壓實施工要求壓實控制與連續壓實檢測同時完成，所以操作人員應根據振動壓實操作中呈現的檢測數據，并結合路基均勻程度、壓實狀態、穩定性能的判斷及控制標準要求，對路基填筑工程進行整體全程評估和動態監測。保證相關性的成立條件成立，即動態連續壓實檢監測與常規壓實質量監測的相關系數不低于0.7，以滿足后續的路基壓實質量監測條件。

針對待驗收的鐵路路基進行長度區域劃分，如以200m為一檢測驗收單位，少于200m則進行單獨檢測驗收。將每平方米路基劃為一個連續的壓實數據檢測單元，綜合分析碾壓操作的均勻程度、通過率、穩定性能等，待其均滿足設計需求和施工標準后，才可最終確定壓實工藝滿足施工要求。對未滿足要求的區域進行碾壓處理，并進行連續壓實檢測控制，如此往復，直至此區域滿足連續壓實檢測標準。

4" "結語

連續壓實控制技術融合了定位技術、網絡通信技術等，應用到鐵路路基填筑施工的實際質量監測控制中效果明顯。連續壓實控制技術實現過程簡便，數據呈現直觀，減少了人為因素干預，實現了對鐵路路基施工壓實質量的全過程監測與控制，實時排查質量不達標路基區域，為提高鐵路路基填筑工程的壓實強度及綜合穩定性，降低路基沉降等病害的發生提供了強有力技術支撐。

參考文獻

[1] 潘紅偉.連續壓實技術在路基質量控制中的應用[J].上海鐵道科技，2018（3）：116-118.

[2] 蔣永翔.高速鐵路路基填筑連續壓實控制技術的應用[J].中國高新科技，2019（12）：96-98.

[3] 臧春波.京沈客運專線路基連續壓實控制技術[J].鐵道建筑技術，2017（8）：119-122.

[4] 原媛.連續壓實控制技術在張呼鐵路路基工程中的應用[J].內蒙古科技與經濟，2019（12）：81-82.

[5] 何偉.高速鐵路客運專線路基填筑連續壓實技術[J].中國高新科技，2018（16）：42-44.