連續(xù)壓實(shí)法在鐵路路面基層施工中的應(yīng)用研究

馬同剛 MA Tong-gang

（云南省綜合交通發(fā)展中心，昆明 650031）

0 引言

在鐵路交通工程建設(shè)中，路基的土地性質(zhì)因地而異，包括黏性土、砂性土、淤泥等，連續(xù)壓實(shí)法適用于各種類型的土壤，具有較好的通用性，能夠適應(yīng)不同土質(zhì)條件下的施工。玉溪市大化產(chǎn)業(yè)園區(qū)鐵路專用線工程是玉溪市的重點(diǎn)交通工程，該工程的建設(shè)有利于構(gòu)建完善的交通網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)園與外部資源連通，從而推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。為了保證該鐵路工程建設(shè)質(zhì)量，在路面基層處理中采用了連續(xù)壓實(shí)法，整體效果良好。

1 連續(xù)壓實(shí)法概述

連續(xù)壓實(shí)法采用動(dòng)力振動(dòng)原理，通過(guò)振動(dòng)輥的作用，將路面基層顆粒間的空隙逐漸減小，形成均勻、緊密的結(jié)構(gòu)，振動(dòng)能夠有效降低土壤的內(nèi)摩擦角，提高土壤的流動(dòng)性，從而在施工過(guò)程中達(dá)到較高的壓實(shí)效果；在連續(xù)壓實(shí)法中，通過(guò)控制振動(dòng)輥的振動(dòng)頻率和振幅，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤的精確控制，適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)頻率和振幅可以使土壤顆粒在振動(dòng)作用下迅速排列，形成致密的結(jié)構(gòu)，提高路面基層的抗壓強(qiáng)度。連續(xù)壓實(shí)法通過(guò)高頻率、大振幅的振動(dòng)作業(yè)，使路面基層顆粒緊密排列，提高基層的密實(shí)度和承載能力，從而增強(qiáng)了路面的穩(wěn)定性，且由于連續(xù)壓實(shí)法的高效作業(yè)，能夠有效減小路基的沉降率，延長(zhǎng)道路的使用壽命，減少后期維護(hù)和修復(fù)成本，同時(shí)相比傳統(tǒng)的壓實(shí)方法，連續(xù)壓實(shí)法具有作業(yè)速度快、效率高的優(yōu)勢(shì)，能夠顯著節(jié)約施工時(shí)間，提高工程的整體進(jìn)度（如圖1）[1]。

圖1 連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)組成框圖

2 應(yīng)用案例

2.1 工程概況

玉溪市大化產(chǎn)業(yè)園區(qū)鐵路專用線正線數(shù)目為單線，最小曲線半徑一般為600m，困難區(qū)域?yàn)?00m，設(shè)計(jì)速度為60km/h，限制坡度為12‰，加力坡為24‰，其中化念南—玉昆場(chǎng)為12.8‰（調(diào)機(jī)），化念南—仙福場(chǎng)為16‰（調(diào)機(jī)）；化念—化念南段牽引種類為電力，機(jī)車類型為HXD2，化念南—玉昆鋼用地紅線外與化念南—仙福鋼用地紅線外牽引種類為內(nèi)燃，機(jī)車類型為HXN5B。

該項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)高山與河流相間分布，高山主要有公山、沖山、公田山與法土山，河流主要有大開(kāi)門河、羅里河與化念河。本鐵路專用線所在地屬中亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū)。受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的影響，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較發(fā)育，斷裂、褶皺構(gòu)造分布較多。本鐵路專用線所在工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度0.20g，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45s。

2.2 智能化連續(xù)壓實(shí)施工方案設(shè)計(jì)

在連續(xù)壓實(shí)法施工過(guò)程中，需要通過(guò)振動(dòng)壓路機(jī)、振動(dòng)盤等設(shè)備將路基土料進(jìn)行壓實(shí)，以提高土體的密實(shí)度和承載力，鐵路路面基層壓實(shí)的質(zhì)量直接影響到路面的穩(wěn)定性和承載能力，因此在設(shè)計(jì)方案過(guò)程中需要嚴(yán)格控制各項(xiàng)關(guān)鍵要點(diǎn)。其中連續(xù)壓實(shí)度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要針對(duì)路基路面等填方工程的壓實(shí)過(guò)程控制系統(tǒng)，通過(guò)安裝在壓路機(jī)上的高精度定位裝置及振動(dòng)傳感器，可遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)壓路機(jī)碾壓軌跡、振動(dòng)頻率以及碾壓速率，有效避免漏碾欠碾情況，通過(guò)壓實(shí)指標(biāo)推算壓實(shí)質(zhì)量。還可通過(guò)車載平板對(duì)運(yùn)料車進(jìn)行軌跡監(jiān)測(cè)，防止運(yùn)料車的違規(guī)操作，保證填料質(zhì)量。碾壓完成后系統(tǒng)通過(guò)在車輪安裝的傳感器信號(hào)的變化反映土體或?yàn)r青路面的壓實(shí)程度，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理及分析系統(tǒng)通過(guò)對(duì)激振信號(hào)的分析處理上傳到車內(nèi)操縱室的車載平板上，準(zhǔn)確直觀的反映實(shí)際壓實(shí)度，實(shí)現(xiàn)碾壓、檢測(cè)一體化管理（如圖2）。

圖2 連續(xù)壓實(shí)度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

壓實(shí)度實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)測(cè)量土體的壓實(shí)度，其優(yōu)點(diǎn)在于方便、快捷、準(zhǔn)確地對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行全面連續(xù)檢測(cè)，以便于進(jìn)行壓實(shí)質(zhì)量控制。實(shí)踐證明，應(yīng)用壓實(shí)在線檢測(cè)技術(shù)不僅可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)鋪層材料壓實(shí)狀況，還能夠提高壓實(shí)質(zhì)量，降低工程成本。

表1 為本次鐵路路面連續(xù)壓實(shí)工藝設(shè)計(jì)要求。

表1 鐵路路面連續(xù)壓實(shí)工藝設(shè)計(jì)要求

2.3 連續(xù)壓實(shí)法在鐵路路面基層施工中的施工流程

在本次鐵路工程中，采用連續(xù)壓實(shí)法對(duì)路面基層進(jìn)行處理，具體施工工序如下：

2.3.1 施工前準(zhǔn)備

在進(jìn)行施工準(zhǔn)備之前，對(duì)該鐵路工程的土壤類型進(jìn)行詳細(xì)分析，通過(guò)取樣、實(shí)地測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室分析，獲取土壤的物理性質(zhì)、含水量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為后續(xù)施工參數(shù)的調(diào)整提供依據(jù)；準(zhǔn)確了解路面基層的厚度，通過(guò)地質(zhì)勘測(cè)和測(cè)量工具，獲取路面基層的厚度數(shù)據(jù)，為后續(xù)振動(dòng)參數(shù)的設(shè)置提供準(zhǔn)確參考。在振動(dòng)輥進(jìn)場(chǎng)之前，需要對(duì)工地進(jìn)行徹底清理，清除影響振動(dòng)輥工作的障礙物、雜物以及積水，清理工作的徹底性直接關(guān)系到施工的效果和質(zhì)量；根據(jù)設(shè)計(jì)要求和工程圖紙，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)線工作，確保振動(dòng)輥的施工路徑準(zhǔn)確無(wú)誤，標(biāo)線不僅包括施工的起點(diǎn)和終點(diǎn)，還包括可能的施工路線。對(duì)施工人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，了解振動(dòng)輥的使用方法、安全操作規(guī)程以及緊急情況的處理流程，從而提高了工人的施工技能和應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況的能力；在鐵路施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置明顯的安全警示標(biāo)識(shí)，確保施工人員了解危險(xiǎn)區(qū)域和安全通道，工人佩戴符合規(guī)定的安全防護(hù)裝備，如安全帽、防護(hù)鞋等。在施工前對(duì)振動(dòng)輥進(jìn)行全面檢查，包括機(jī)械部件、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等，確保振動(dòng)輥的各項(xiàng)功能正常，不存在故障；振動(dòng)輥的液壓系統(tǒng)需要保持正常的工作狀態(tài)，在施工前檢查液壓油的油位和質(zhì)量，根據(jù)需要進(jìn)行添加和更換，以確保振動(dòng)輥的順暢運(yùn)行[2]。

2.3.2 振動(dòng)輥的設(shè)置和調(diào)整

不同類型的振動(dòng)輥適用于不同的土壤條件，根據(jù)鐵路工程地區(qū)的土壤類型選擇合適的振動(dòng)輥，常見(jiàn)的振動(dòng)輥類型包括單鋼輪振動(dòng)輥、雙鋼輪振動(dòng)輥等，在本次鐵路工程中，采用了雙鋼輪振動(dòng)輥，主要是由于該項(xiàng)目基層厚度較大，雙鋼輪振動(dòng)輥能夠提供較大的振實(shí)力；振動(dòng)輥的振動(dòng)頻率和振幅是影響振實(shí)效果的關(guān)鍵參數(shù)，根據(jù)實(shí)際土壤的物理性質(zhì)和振實(shí)要求，科學(xué)地設(shè)置振動(dòng)頻率和振幅，以提高土壤的密實(shí)度。

在實(shí)際工程中進(jìn)行了土壤類型調(diào)查，通過(guò)取樣、實(shí)地測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室分析，獲取土壤的物理性質(zhì)、含水量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為后續(xù)振動(dòng)參數(shù)的調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)。表2 展示了不同土壤類型的物理性質(zhì)數(shù)據(jù)；在實(shí)際施工中，振動(dòng)輥的振動(dòng)頻率和振幅需要根據(jù)不同土壤類型進(jìn)行調(diào)整，表3 展示了不同土壤類型下的推薦振動(dòng)參數(shù)。通過(guò)取樣和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，確認(rèn)土壤為砂土，干密度1.7g/cm3，含水量10%，根據(jù)表2，設(shè)置振動(dòng)頻率為38Hz，振幅為0.6mm，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)密實(shí)度檢測(cè)和采樣實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了振動(dòng)輥設(shè)置和調(diào)整的合理性，實(shí)測(cè)密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，證明振動(dòng)輥的設(shè)置和調(diào)整符合施工要求[3]。

表2 不同土壤類型的物理性質(zhì)數(shù)據(jù)

表3 不同土壤類型下的推薦振動(dòng)參數(shù)

2.3.3 連續(xù)振動(dòng)作業(yè)

在進(jìn)行連續(xù)壓實(shí)法處理時(shí)，需要確定合理的施工順序，本次鐵路工程中從路基的中央向兩側(cè)進(jìn)行振實(shí)，逐漸推進(jìn)施工，可以確保土壤在振實(shí)過(guò)程中有足夠的時(shí)間達(dá)到理想的密實(shí)狀態(tài)，提高整體的工程效果；施工方向的選擇也是影響振實(shí)效果的重要因素，在本次工程中選擇與交通流方向垂直的方向進(jìn)行振實(shí)，從而減小了交叉口的振動(dòng)對(duì)振實(shí)效果的影響，在曲線段等特殊路段，根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇施工方向，確保整個(gè)路基都能夠得到充分的振實(shí)。施工速度的控制直接關(guān)系到振實(shí)效果。施工速度過(guò)快可能導(dǎo)致振實(shí)不足，影響基層的密實(shí)度；而施工速度過(guò)慢則可能使振實(shí)區(qū)域重復(fù)振實(shí)，產(chǎn)生過(guò)度密實(shí)的問(wèn)題，所以根據(jù)土質(zhì)特性和振實(shí)效果要求，合理控制施工速度，確保在振實(shí)區(qū)域達(dá)到理想密實(shí)度的同時(shí)提高工作效率；在實(shí)際施工過(guò)程中，要根據(jù)振實(shí)效果的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)情況，靈活調(diào)整施工速度，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路基密實(shí)度，及時(shí)調(diào)整振動(dòng)機(jī)械的工作速度，以保證在不同路段和土質(zhì)情況下都能夠獲得一致的振實(shí)效果。碾壓工藝是連續(xù)壓實(shí)法的核心技術(shù)，在施工過(guò)程中，合理控制了碾壓次數(shù)和碾壓方式，碾壓次數(shù)根據(jù)基層材料的密實(shí)度和道路等級(jí)確定，確保基層達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度，同時(shí)采用了合理的碾壓方式，遵循“先輕后重、先慢后快”的原則，避免了出現(xiàn)過(guò)度碾壓或碾壓不足的情況。

2.3.4 施工后處理

施工完成后需要進(jìn)行施工后處理，首要任務(wù)是對(duì)鐵路路面基層的密實(shí)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)與評(píng)估，密實(shí)度是路面質(zhì)量的直接指標(biāo)，直接影響著道路的承載能力和使用壽命，本次工程中采用密實(shí)度檢測(cè)儀器，對(duì)不同部位進(jìn)行測(cè)試，獲取實(shí)際密實(shí)度數(shù)據(jù)，并與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行比對(duì)；密實(shí)度監(jiān)測(cè)后，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修補(bǔ)處理，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)確定未達(dá)標(biāo)區(qū)域，對(duì)其進(jìn)行局部修補(bǔ)，使用適當(dāng)?shù)奶畛洳牧线M(jìn)行加固，修補(bǔ)后需重新進(jìn)行密實(shí)度檢測(cè)，確保修復(fù)效果符合要求。為延長(zhǎng)路面的使用壽命，施工后進(jìn)行防水處理，根據(jù)鐵路路面基層的實(shí)際狀況，選擇合適的封層材料，進(jìn)行施工，有助于防止鐵路路面受到雨水侵蝕等因素的侵害，提高鐵路路面的抗風(fēng)化能力；通過(guò)巡視路面，發(fā)現(xiàn)并及時(shí)處理了潛在的問(wèn)題，包括裂縫、坑洼等，巡檢頻率根據(jù)交通流量、氣候變化等因素確定，確保問(wèn)題能夠在早期得到有效的解決。

2.3.5 施工質(zhì)量檢測(cè)

路面平整度是影響鐵路路面的關(guān)鍵因素之一，在連續(xù)壓實(shí)法處理中，使用激光測(cè)距儀、激光平板等儀器進(jìn)行路面平整度的檢測(cè)，本次工程采用激光平板儀器進(jìn)行了檢測(cè)；檢測(cè)點(diǎn)的設(shè)置考慮到路面不同位置的平整度變化，根據(jù)鐵路工程要求，在鐵路路基的中心位置、路邊緣位置等合適位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，確保監(jiān)測(cè)結(jié)果具有代表性，從而全面了解路面平整度；在進(jìn)行路面平整度檢測(cè)時(shí)，應(yīng)采集詳細(xì)的數(shù)據(jù)，并及時(shí)記錄，包括不同位置的高差數(shù)據(jù)、坡度數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集為后續(xù)的質(zhì)量改進(jìn)提供基礎(chǔ)；將采集到的路面平整度數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)地分析與評(píng)估，與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行比對(duì)，找出實(shí)際平整度與設(shè)計(jì)平整度之間的差異，為進(jìn)一步的施工質(zhì)量改進(jìn)提供依據(jù)。

2.4 連續(xù)壓實(shí)法應(yīng)用價(jià)值效果

在路面基層處理中，連續(xù)壓實(shí)法的應(yīng)用顯著提高了施工效果。通過(guò)連續(xù)壓實(shí)，路面材料的密實(shí)度得到有效提高，減少了基層材料的不均勻分布，避免了常見(jiàn)的基層裂紋和沉降問(wèn)題，且連續(xù)壓實(shí)法還縮短了施工時(shí)間，比預(yù)計(jì)工期提前10 天完成，提高了施工效率，為工程按期完成奠定了基礎(chǔ)。綜合來(lái)看，在鐵路路面壓實(shí)施工中，采用連續(xù)壓實(shí)法具有如表4 所示的價(jià)值效果。

表4 采用連續(xù)壓實(shí)法的價(jià)值效果

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合具體工程案例，詳細(xì)闡述了玉溪市大化產(chǎn)業(yè)園區(qū)鐵路專用線工程路面基層處理中連續(xù)壓實(shí)法的技術(shù)流程、應(yīng)用要點(diǎn)以及質(zhì)量控制措施，工程證明連續(xù)壓實(shí)法在路基處理中具有良好的應(yīng)用效果，希望能夠?qū)ν愋凸こ唐鸬揭欢ǖ慕梃b與幫助作用，促進(jìn)我國(guó)道路工程施工技術(shù)水平提升。