淺談鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：2011年11月15日鐵道部下發(fā)《關(guān)于發(fā)布鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)規(guī)程的通知（鐵建設(shè)【2011】163號(hào)）》文件，并要求自2011年12月1日起施行。本文通過施工應(yīng)用，對常規(guī)檢測方法和連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)進(jìn)行比較、分析，充分論證了連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)的科學(xué)性和優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：路基；連續(xù)壓實(shí)；應(yīng)用

1 采用鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)的必要性

目前鐵路路基填筑質(zhì)量控制以傳統(tǒng)的“點(diǎn)式”檢驗(yàn)為主，如K（壓實(shí)系數(shù)）、K30（地基系數(shù)）以及Evd（動(dòng)態(tài)變形模量）等，均采用了在現(xiàn)場某一點(diǎn)進(jìn)行抽樣試驗(yàn)的方式獲得檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。這類控制方法存在很多不足：一是檢驗(yàn)在碾壓結(jié)束后進(jìn)行，屬于結(jié)果控制，發(fā)現(xiàn)問題很難在碾壓過程中進(jìn)行處理；二是依靠抽樣試驗(yàn)進(jìn)行，需占用重型設(shè)備加載，給施工帶來很大干擾，并且試驗(yàn)花費(fèi)時(shí)間較長，“抽樣點(diǎn)”的試驗(yàn)值也無法完整體現(xiàn)全路段的壓實(shí)質(zhì)量；三是個(gè)別檢驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)不滿足要求時(shí)，很難界定需重新碾壓的區(qū)域，若全部碾壓，則有可能造成其它合格區(qū)域的“過壓”現(xiàn)象；四是抽樣檢驗(yàn)適合于樣本總體均勻的情況，當(dāng)填料存在不均勻性時(shí)，抽樣點(diǎn)是否具有代表性還存在爭議。

針對路基壓實(shí)質(zhì)量控制手段的不足，2008年鐵道部組織技術(shù)力量對這項(xiàng)技術(shù)從理論體系、測試技術(shù)、工程應(yīng)用和規(guī)程編制等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)改變了傳統(tǒng)意義上的抽樣控制方式，不僅僅體現(xiàn)了施工的全過程控制，還體現(xiàn)了對整個(gè)碾壓面的全覆蓋式控制，已經(jīng)成為一項(xiàng)成熟并普遍應(yīng)用的先進(jìn)壓實(shí)技術(shù)。

2011年11月15日，鐵道部下發(fā)《關(guān)于發(fā)布鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)規(guī)程的通知（鐵建設(shè)【2011】163號(hào)）》文件，要求自2011年12月1日起施行；同時(shí)，《鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)規(guī)程》（TB10108-2011）強(qiáng)制性條文中1.0.9條規(guī)定，鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制的壓實(shí)質(zhì)量報(bào)告應(yīng)作為路基填筑質(zhì)量的驗(yàn)收資料進(jìn)行存檔。

2 連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)的施工應(yīng)用

路基連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)是在路基填筑碾壓過程中，根據(jù)土體與振動(dòng)壓路機(jī)相互動(dòng)態(tài)作用原理，通過連續(xù)量測振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪豎向振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)，建立檢測評(píng)定與反饋控制體系，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)碾壓面壓實(shí)質(zhì)量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測與控制。

路基連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)主要由振動(dòng)傳感器、信號(hào)線、顯示控制器和后臺(tái)數(shù)據(jù)分析管理軟件組成（見圖1）。根據(jù)規(guī)程要求，鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制按“設(shè)備檢查、相關(guān)性校驗(yàn)、過程控制、質(zhì)量檢測”四個(gè)階段進(jìn)行。

2.1 設(shè)備檢查

主要是檢查加載設(shè)備（振動(dòng)壓路機(jī)）的振動(dòng)性能是否滿足規(guī)程要求，特別是其振動(dòng)性能。

安裝檢測設(shè)備時(shí)，振動(dòng)傳感器必須垂直安裝在內(nèi)機(jī)架上（見圖2），可以直接接受來自振動(dòng)輪的振動(dòng)信號(hào)，如果傳感器不垂直安裝，得到的信號(hào)就不能準(zhǔn)確反映振動(dòng)輪的垂直振動(dòng)。

設(shè)備調(diào)試時(shí)，要控制壓路機(jī)振動(dòng)頻率的波動(dòng)范圍，頻率波動(dòng)過大，將會(huì)導(dǎo)致激振力出現(xiàn)更大的波動(dòng)，人為造成路基壓實(shí)質(zhì)量的不均勻和量測結(jié)果的異常變化，不能真實(shí)反映壓實(shí)質(zhì)量。

2.2 相關(guān)性校驗(yàn)

主要目的是確定連續(xù)壓實(shí)控制指標(biāo)VCV與常規(guī)質(zhì)量驗(yàn)收指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)?？蓪⒃囼?yàn)段碾壓成輕度、中度和重度三種密實(shí)狀態(tài)，分別在三種密實(shí)狀態(tài)內(nèi)進(jìn)行連續(xù)檢測和常規(guī)質(zhì)量驗(yàn)收指標(biāo)檢測，每種壓實(shí)狀態(tài)區(qū)內(nèi)的檢測數(shù)量不小于6組，將兩種檢測結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，當(dāng)相關(guān)系數(shù)r≥0.7時(shí)，確定相關(guān)系數(shù)和連續(xù)壓實(shí)控制的目標(biāo)值。

2.3 過程控制

過程控制主要是在碾壓過程中對壓實(shí)程度、壓實(shí)均勻性和壓實(shí)穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

2.4 質(zhì)量檢測

質(zhì)量檢測是在碾壓完成后對整個(gè)碾壓面進(jìn)行的連續(xù)檢測。可依據(jù)碾壓面的壓實(shí)狀態(tài)和壓實(shí)程度分布狀況，確定壓實(shí)質(zhì)量的薄弱區(qū)域，以便于在壓實(shí)最薄弱區(qū)進(jìn)行常規(guī)質(zhì)量驗(yàn)收。

3 應(yīng)用效果分析

3.1 質(zhì)量控制更趨于科學(xué)性

采用連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)反映整個(gè)作業(yè)面的整體壓實(shí)質(zhì)量，傳統(tǒng)的碾壓方法控制與連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)對比分析見表1。

3.2 施工效率大幅度提高

3.2.1 提高檢測效率，減少重復(fù)檢測時(shí)間

按規(guī)范要求，常規(guī)質(zhì)量驗(yàn)收應(yīng)分別對K、K30、Evd等指標(biāo)進(jìn)行檢測，而路基連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)通過設(shè)定VCV值，操作手能夠直接從駕駛室里的屏幕上實(shí)時(shí)了解當(dāng)前壓路機(jī)所處碾壓段落的壓實(shí)程度、碾壓遍數(shù)等信息，與常規(guī)只采用壓實(shí)遍數(shù)進(jìn)行控制的方法相比較，可減少重復(fù)檢測時(shí)間，縮短施工周期，加快路基施工進(jìn)度。

3.2.2 有針對性地指導(dǎo)作業(yè)，提高機(jī)械工作效率

連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)的顯示屏幕可以直觀的向操作手提供壓實(shí)的參考線和當(dāng)前填筑層的壓實(shí)程度，有利于操作手對碾壓遍數(shù)和壓實(shí)質(zhì)量檢測時(shí)間的確定；同時(shí)，可防止欠壓、過壓及漏壓現(xiàn)象的發(fā)生，特別是在夜間施工時(shí)，為操作手提供了便利條件。施工效率對比分析見圖3。

3.3 施工成本大幅度降低

3.3.1 節(jié)約人員成本

一是減少重復(fù)檢測時(shí)間，節(jié)約檢測人員成本。根據(jù)連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)VCV值的控制原理，當(dāng)VCV值達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，即可進(jìn)行試驗(yàn)檢測工作。多次檢測、校驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)VCV值達(dá)到目標(biāo)值后，常規(guī)的各項(xiàng)檢測指標(biāo)均能達(dá)到規(guī)范要求。這與以往通過“控制壓實(shí)遍數(shù)、指標(biāo)檢測、不達(dá)標(biāo)再碾壓、復(fù)檢直至達(dá)標(biāo)”的控制方法相比較，能夠減少重復(fù)檢測次數(shù)和所需資源，縮短施工周期。

二是提高機(jī)械工作效率，節(jié)約操作人員成本。連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)的顯示屏幕可以直觀的給操作手提供壓實(shí)的參考線，并能反映出當(dāng)前填筑層的壓實(shí)程度，做到了碾壓遍數(shù)的優(yōu)化和重復(fù)碾壓區(qū)域的精確定位，杜絕了過壓、欠壓及漏壓，從而節(jié)約操作人員成本。

三是縮短路基施工周期，節(jié)約管理人員成本。采用連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)進(jìn)行路基填筑碾壓，可大大縮短路基填筑施工時(shí)間，從而節(jié)約了現(xiàn)場管理人員成本。

3.3.2 降低油耗

采用連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)，操作手可以直接從屏幕上了解路基碾壓的實(shí)際情況，不會(huì)出現(xiàn)盲目碾壓，避免過壓、漏壓及欠壓，這樣就能很好的提高機(jī)械工作效率，從而降低壓路機(jī)械的油耗量。

4 結(jié)束語

路基連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對路基填筑施工全過程的監(jiān)控，具有效率高、無施工干擾、成本低等優(yōu)點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，既解決了傳統(tǒng)路基填筑質(zhì)量檢測手段不足的問題，也大大降低了檢測人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了更高層次的數(shù)字化、智能化和信息化管理。

作者簡介：趙傳輝，男，36歲，學(xué)歷：大學(xué)，職稱：工程師工作單位：哈佳鐵路客運(yùn)專線有限責(zé)任公司。