路基工程連續(xù)壓實(shí)控制

姜維海

摘 要：針對(duì)自密實(shí)混凝土三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)性質(zhì)（流動(dòng)性、間隙通過(guò)性、抗離析性），通過(guò)在漢孝城際鐵路項(xiàng)目的長(zhǎng)期反復(fù)試拌及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段的試驗(yàn)結(jié)果，本著理論和實(shí)際相結(jié)合的態(tài)度，提出自密實(shí)混凝土在CRTSⅢ三型板式無(wú)砟軌道充填層施工過(guò)程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)及注意事項(xiàng)，以便更好地為鐵路工程質(zhì)量服務(wù)。

關(guān)鍵詞：高速鐵路 路基 壓實(shí)度 連續(xù)壓實(shí)控制

路基作為客運(yùn)專(zhuān)線的主要基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，一些設(shè)計(jì)觀念有重橋輕路的偏向。但是若處理不好路與橋的連接問(wèn)題，列車(chē)在高速運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生巨大的沖擊力，很容易使橋頭與路基出現(xiàn)沉降差，產(chǎn)生安全隱患。所以現(xiàn)代的高速鐵路路基應(yīng)該提出高的質(zhì)量要求，提升路基的優(yōu)勢(shì)。

為確保列車(chē)高速安全運(yùn)行，對(duì)路基工程施工質(zhì)量提出了更高的要求，特別是采用無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)路基工后的控制沉降更加嚴(yán)格，如何使路基工后沉降滿足鋪設(shè)無(wú)碴軌道的要求是亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，科學(xué)合理的監(jiān)測(cè)方法是重要的措施。確保路基的建設(shè)。

1土壤壓實(shí)度物理過(guò)程

土壤是由固態(tài)，液態(tài)和氣態(tài)組成的多個(gè)三相體。水和氣體填充土壤中的空隙。在壓實(shí)過(guò)程中，通過(guò)壓實(shí)機(jī)械地面運(yùn)動(dòng)和滾動(dòng)，土壤顆粒幾乎不會(huì)被減少，但是土壤中的組分被重新排列和組合，并且固體顆粒被迫彼此壓實(shí)，從而迫使一些水和氣體被排出。體積土壤密度增加以實(shí)現(xiàn)壓實(shí)。

2土壤壓實(shí)的施力方法

通過(guò)壓實(shí)機(jī)施加到土壤的能量的量使得壓實(shí)效果非常不同。通過(guò)壓實(shí)機(jī)械在土壤上施加力的方法可以簡(jiǎn)化為四個(gè)原則。

1）靜壓式靜壓可以迫使土壤顆粒彼此接近，從而增加緊湊性。然而，該力可以影響的深度是有限的，因?yàn)殡S著壓實(shí)過(guò)程的進(jìn)行，土壤的表面層變硬，并且土壤的內(nèi)部摩擦阻力使得該靜態(tài)力不能更深地穿透。

2）沖擊式壓路機(jī)采用自由落體原理產(chǎn)生沖擊并對(duì)土壤產(chǎn)生壓力波。壓力波動(dòng)沖擊導(dǎo)致土壤顆粒移動(dòng)，內(nèi)部摩擦阻力減小，從而迫使它們沿位置能量的方向流動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)壓實(shí)過(guò)程。

3）振動(dòng)力這是由連續(xù)的高頻沖擊載荷產(chǎn)生的力。該振動(dòng)載荷使得土壤顆粒處于高頻振動(dòng)狀態(tài)，并且?guī)缀跸祟w粒之間的摩擦。在這種狀態(tài)下，小顆粒填充到大顆粒材料的孔中，并且材料處于體積盡可能小的狀態(tài)，并且壓實(shí)程度增加。振動(dòng)壓實(shí)的特點(diǎn)是表面應(yīng)力不大，加工時(shí)間短，加載頻率大。

4）揉搓力使用輪胎壓路機(jī)壓實(shí)時(shí)，揉搓力能使輪胎觸及區(qū)域的土壤中一個(gè)封閉空間內(nèi)相互揉搓，從而使材料得以均勻地壓實(shí)。

3影響土壤壓實(shí)的主要因素

大量的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)實(shí)驗(yàn)可以證明影響土壤材料致密性的主要因素是材料性質(zhì)，含水量，壓實(shí)功，機(jī)械應(yīng)用能力和應(yīng)用方法。

1）材料特性的影響。不同類(lèi)型的土壤，其壓實(shí)性能有有較大差別。粗粒料易于壓實(shí)，而且有足夠的穩(wěn)定性。粉砂的水穩(wěn)性較差，故其壓實(shí)性能差些。最難與壓實(shí)的是勃土，它有很高的薪聚性和不透水性。含有大量的有機(jī)物的腐殖土，無(wú)法壓實(shí)，不宜作為建筑材料使用。

集料的級(jí)配對(duì)碾壓后所能達(dá)到的密室度有著明顯的影響。為了提高工程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和路面結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度和減少空隙率，增加其中使用過(guò)程中的穩(wěn)定性，則要求材料具有較好的級(jí)配。特別是對(duì)作基礎(chǔ)層的集料，常規(guī)定由嚴(yán)格的級(jí)配范圍。

2）含水量對(duì)壓實(shí)性過(guò)程的影響。通過(guò)相同的壓實(shí)方法壓實(shí)不同含水量的相同土壤，可以獲得不同的壓實(shí)效果。當(dāng)土壤含水量較小時(shí)，土壤顆粒之間的內(nèi)部摩擦阻力較大。當(dāng)壓實(shí)到一定距離時(shí)，二次壓實(shí)工作不能繼續(xù)克服土壤的抗變形性，并且通過(guò)壓實(shí)獲得的致密性也受到限制。

3）壓實(shí)能量及施力方法對(duì)壓實(shí)度的影響。對(duì)于土壤或路面材料，最佳含水量和最大干密度不固定。實(shí)驗(yàn)證明，標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)的最佳含水量非常接近土壤的塑性極限。當(dāng)使用重型壓實(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將獲得低于塑性極限的最佳含水量。

4影響振動(dòng)壓實(shí)的主要因素

（1）壓路機(jī)的振動(dòng)頻率。振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪振動(dòng)頻率與振動(dòng)輪及被壓實(shí)土壤的振動(dòng)系統(tǒng)有關(guān)，應(yīng)針對(duì)不同的壓實(shí)土壤和使用工況，選定振動(dòng)輪頻率。隨著振動(dòng)壓實(shí)的進(jìn)行，土壤的力學(xué)參數(shù)剛度和阻尼發(fā)生變化，土壤密實(shí)度增加，阻尼減少，振動(dòng)輪與土壤系統(tǒng)的固有頻率發(fā)生變化，處于壓實(shí)狀態(tài)的土壤變得密實(shí)而有彈性。

（2）壓路機(jī)的碾壓速度。碾壓速度對(duì)土壤鋪層的壓實(shí)效果有著顯著的影響，在鋪層厚度一定時(shí)，壓路機(jī)傳給土壤填方內(nèi)的能量E與碾壓遍數(shù)n和碾壓速度v比成正比，即

較低的碾壓速度，能使鋪層材料在壓實(shí)作用下有足夠的時(shí)間產(chǎn)生不可逆變形，更好地改變被壓實(shí)材料的結(jié)構(gòu)。

（3）壓路機(jī)的碾壓振動(dòng)方向。由于施工技術(shù)規(guī)范未作出規(guī)定，同時(shí)，大部分工作人員認(rèn)為碾壓振動(dòng)方向與路基的質(zhì)量關(guān)系不是很大，很少注意這些方面的問(wèn)題，使得對(duì)振動(dòng)方向的選定較為隨意。然而，壓路機(jī)的碾壓振動(dòng)方向?qū)β坊膲簩?shí)質(zhì)量有較大的影響。對(duì)碎石和砂料進(jìn)行了同向與反向的壓實(shí)試驗(yàn)，得出，壓實(shí)初期，同向碾壓的效果要比反向好，但是達(dá)到一定遍數(shù)時(shí)，表面沉降量很小時(shí)，如果繼續(xù)碾壓，則同向碾壓己無(wú)效果，而反向碾壓效果仍較為明顯。

5連續(xù)壓實(shí)控制原理

振動(dòng)壓路機(jī)在碾壓較松軟的彈性路基面時(shí)，振動(dòng)加速度信號(hào)呈有規(guī)律的正波狀態(tài)，隨著碾壓遍數(shù)的增多，路基的密實(shí)度、承載力等指標(biāo)也相應(yīng)提高，路面逐漸堅(jiān)硬，壓路機(jī)振動(dòng)輪加速度發(fā)生畸變，產(chǎn)生高次諧波。

結(jié) 論

高速鐵路是未來(lái)交通事業(yè)發(fā)展的重要方向，為了保證高速鐵路安全、順利、高效的運(yùn)營(yíng)，控制好路基填筑質(zhì)量對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量起到了至關(guān)重要的作用。在上述研究中可知，振動(dòng)壓路機(jī)在壓實(shí)過(guò)程中，路基壓實(shí)度與振動(dòng)輪的激振信號(hào)存在一定的關(guān)系，證明連續(xù)壓實(shí)技術(shù)的合理性。

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