中美歐連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)比較

李云輝 陳蜀娟 騰建馳

摘要：對(duì)比分析了中美歐對(duì)于連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)中的實(shí)壓程度控制、實(shí)壓均勻性控制、實(shí)壓穩(wěn)定性控制，并對(duì)不同的方法作了較為詳細(xì)的分析。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了不同國(guó)家對(duì)于連續(xù)壓實(shí)目標(biāo)值（VCV）的研究及控制范圍;提出了相關(guān)性的效驗(yàn)，指出相關(guān)系數(shù)0.70是進(jìn)行技術(shù)把關(guān)的最低界限;提出了連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)（CCC）的缺陷，并對(duì)所提缺陷進(jìn)行了改進(jìn)。

Abstract： This paper compares and analyzes the compaction degree control， compaction uniformity control and compaction stability control in continuous compaction control technology among China， USA and Europe， and makes a detailed analysis on different methods. This paper emphasizes the research and control range of continuous compaction target value （VCV） in different countries， puts forward the validity of correlation， points out that the correlation coefficient of 0.70 is the lowest limit for technical control， puts forward the defects of continuous compaction control technology （CCC）， and improves the defects proposed.

關(guān)鍵詞：連續(xù)壓實(shí)控制;連續(xù)壓實(shí)目標(biāo)值;相關(guān)系數(shù);比較

Key words： continuous compaction control;continuous compaction target value;correlation coefficient;comparison

中圖分類號(hào)：U416.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）31-0170-02

0? 引言

當(dāng)今社會(huì)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展以及私家車的數(shù)量增加，人們對(duì)公路的要求日益增高，而公路又作為人們生活的紐帶，使得人們對(duì)路面駕駛的感受頗為看重。路面施工技術(shù)的優(yōu)劣將會(huì)帶給人們帶來最為直接的體驗(yàn)，已成為各個(gè)國(guó)家進(jìn)行探討與研究的對(duì)象。所以，對(duì)國(guó)內(nèi)外路面的壓實(shí)技術(shù)進(jìn)行探討有著極為重大的意義。

1? 國(guó)內(nèi)外路面壓實(shí)技術(shù)發(fā)展

1.1 路面壓實(shí)技術(shù)發(fā)展歷程? 第一個(gè)用于工程的壓實(shí)計(jì)是于1975年由瑞典首次研發(fā)的，這是開啟人們對(duì)于路面壓實(shí)技術(shù)探究的鑰匙[1]。隨后歐洲的部分國(guó)家也加入該行列中來（例如：德國(guó)、瑞士等），為后面的發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。90年代國(guó)際上正式系統(tǒng)的提出了連續(xù)壓實(shí)技術(shù)——CCC技術(shù)。從此國(guó)內(nèi)外對(duì)路面壓實(shí)技術(shù)有著較為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)于方法。

1.2 路面壓實(shí)指標(biāo)發(fā)展? 路面壓實(shí)技術(shù)指標(biāo)最早由瑞典根據(jù)壓實(shí)計(jì)所提出的，其指標(biāo)為諧波比——CMV[2]。但該指標(biāo)存在一定的局限性，國(guó)內(nèi)外對(duì)此有著較大的爭(zhēng)議。美國(guó)通過進(jìn)行CMV的對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大對(duì)數(shù)情況下，CMV與常規(guī)指標(biāo)之間的相關(guān)性較弱[3]，中國(guó)也采取對(duì)現(xiàn)有路基試驗(yàn)，同樣發(fā)現(xiàn)其相關(guān)性較弱的現(xiàn)象。因此，歐洲部分國(guó)家以及中國(guó)當(dāng)時(shí)也有著自己的指標(biāo)，德國(guó)所采用振動(dòng)模量作為指標(biāo)，但是需要專用振動(dòng)壓路機(jī)、土體為線彈性小變形等局限性。中國(guó)所采用抵抗力作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，其適用范圍為所有振動(dòng)性能穩(wěn)定的振動(dòng)壓路機(jī)。

2? 連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)

2.1 連續(xù)壓實(shí)技術(shù)的興起? 隨著社會(huì)的發(fā)展，工程對(duì)技術(shù)精度的需要日益增加，原有的實(shí)壓控制技術(shù)當(dāng)然也不能滿足現(xiàn)有工程精度的需求。因此建立一套統(tǒng)一的連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)成為了歐盟迫在眉睫的需求。與此同時(shí)中國(guó)、美國(guó)也相繼訂制自己國(guó)家對(duì)于CCC技術(shù)的現(xiàn)有規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)的興起提高了其生產(chǎn)效率，同時(shí)也有效的控制并大幅度的提高了路基壓實(shí)的質(zhì)量。國(guó)內(nèi)外主要通過實(shí)壓程度控制、實(shí)壓均勻性控制、實(shí)壓穩(wěn)定性控制這三個(gè)方面進(jìn)行把控。

2.2 國(guó)內(nèi)外壓實(shí)程度控制比較? 通過控制填筑體物理力學(xué)性使其達(dá)到規(guī)定值，解決支承上部結(jié)構(gòu)的填筑體能否有足夠的強(qiáng)度與剛度是壓實(shí)程度控制的主要目的。我國(guó)連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)主要經(jīng)歷設(shè)備檢查、相關(guān)性效驗(yàn)、工程控制、質(zhì)量檢測(cè)四個(gè)階段[4]。當(dāng)前我國(guó)連續(xù)實(shí)壓控制系統(tǒng)如圖1所示。

我國(guó)對(duì)于判定某一點(diǎn)是否合格主要通過VCV（連續(xù)壓實(shí)控制的目標(biāo)值）來進(jìn)行檢驗(yàn)，而振動(dòng)壓實(shí)的實(shí)測(cè)值——VCVj與振動(dòng)壓實(shí)的允許值——[VCV]是評(píng)價(jià)該點(diǎn)是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。

VCVj？叟[VCV]（1）

奧地利通過對(duì)相關(guān)系數(shù)方程的研究來對(duì)壓實(shí)程度控制進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到連續(xù)壓實(shí)控制函數(shù)對(duì)應(yīng)值（y軸），如圖2連續(xù)壓實(shí)控制函數(shù)圖所示，評(píng)價(jià)需要同時(shí)滿足以下要求：

德國(guó)與美國(guó)對(duì)通過率至少需滿足90%，并且都是按照連續(xù)控制目標(biāo)值進(jìn)行控制。德國(guó)需要滿足未通過點(diǎn)在10%以內(nèi)，并且所測(cè)點(diǎn)是分散的分布在所測(cè)面上，不能呈連續(xù)分布狀態(tài);而美國(guó)則需要滿足連續(xù)控制的目標(biāo)值是正常目標(biāo)值的90%，即目標(biāo)值為0.9VCV。通過對(duì)中美歐的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，中美歐都是對(duì)連續(xù)壓實(shí)控制的目標(biāo)值[VCV]進(jìn)行探討，從而表示出其相關(guān)性γ，從其中可以看出大多數(shù)國(guó)家對(duì)于相關(guān)性的要求都需要滿足γ？叟0.7，對(duì)分析可以看出，當(dāng)相關(guān)性大于或者等于0.7，對(duì)評(píng)定并無太大的影響，而瑞典則只需γ？叟0.6，則從工程分析來說還是不能較為全面的反映出壓實(shí)程度。

2.3 國(guó)內(nèi)外壓實(shí)均勻性控制比較? 對(duì)壓實(shí)均勻性控制的研究是為了更好的控制其填料。中國(guó)控制壓實(shí)均勻性是通過對(duì)振動(dòng)壓實(shí)值——（VCVi）與振動(dòng)壓實(shí)的平均值——0.8VCV來進(jìn)行的[5]。

（VCVi）？叟0.8VCV （3）

奧地利/ISSMGE在規(guī)范中提出了關(guān)于連續(xù)壓實(shí)數(shù)據(jù)的控制范圍，應(yīng)保證所有的控制數(shù)據(jù)都應(yīng)該在0.8[VCV]～1.5[VCV]之間，并且異變系數(shù)需滿足不大于20%。美國(guó)對(duì)連續(xù)壓實(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)在0.9[VCV]～1.2[VCV]之間，并且需要滿足所測(cè)數(shù)據(jù)中沒有小于0.8[VCV]的數(shù)據(jù)。從中美歐規(guī)范要求中可以得到，國(guó)外的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)絕大多數(shù)是基于目標(biāo)值所進(jìn)行的評(píng)價(jià)，而對(duì)于振動(dòng)壓實(shí)曲線自身的波動(dòng)并未提出要求，但是振動(dòng)壓實(shí)曲線仍然存在較大的波動(dòng)現(xiàn)象。而中國(guó)規(guī)范中則采用平均值的方法來解決該問題，其中只考慮下限是為了工程的應(yīng)用，總的來說平均值的方法與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法中的“3σ原則”類似。

2.4 國(guó)內(nèi)外壓實(shí)穩(wěn)定性控制比較? 我國(guó)規(guī)范要求實(shí)壓穩(wěn)定性應(yīng)按同一碾壓輪跡上前后兩遍振動(dòng)壓實(shí)值數(shù)據(jù)變化率精度進(jìn)行控制。其中精度可根據(jù)相關(guān)方程，按照對(duì)應(yīng)的常規(guī)質(zhì)量驗(yàn)收指標(biāo)數(shù)據(jù)變化率不大于5%進(jìn)行確定，我國(guó)采用對(duì)控制項(xiàng)目及控制措施進(jìn)行把控，即對(duì)壓實(shí)穩(wěn)定性采用反饋控制措施[6]，如表1所示。

德國(guó)以往采用的連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)不能完全解決其穩(wěn)定性的影響，當(dāng)壓實(shí)系統(tǒng)為振動(dòng)滾筒壓路機(jī)時(shí)，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)振動(dòng)滾筒的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了分析，并在經(jīng)驗(yàn)觀測(cè)和滾筒—土體相互作用的半解析模型的基礎(chǔ)上，為滿足連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)定性的要求，給出了振動(dòng)滾筒的連續(xù)壓實(shí)控制值（CCC值）來對(duì)壓實(shí)的穩(wěn)定性進(jìn)行控制[7]。美國(guó)擁有世界上最大的工程機(jī)械制造商——卡特彼勒（Caterpillar）以及世界一流的科學(xué)水平，在對(duì)連續(xù)壓實(shí)控制的穩(wěn)定性采用智能壓實(shí)對(duì)其進(jìn)行控制，該方法能更有效的建立壓實(shí)曲線并確定最優(yōu)碾壓變數(shù)[8]。相對(duì)比較而言，我國(guó)對(duì)穩(wěn)定性的控制方法較為繁瑣，需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，通過所得數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋控制。德國(guó)所采用的CCC值法直接從問題本身出發(fā)對(duì)連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，解決了穩(wěn)定性不高的壓路機(jī)對(duì)路面碾壓時(shí)穩(wěn)定性的影響。美國(guó)采用智能壓實(shí)控制路面的穩(wěn)定性，該方法可以為施工過程提供直接的圖形信息以便更好的監(jiān)控壓實(shí)效果，確保壓實(shí)后路面的穩(wěn)定性。

3? 結(jié)論

通過對(duì)中美歐壓實(shí)技術(shù)的對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外都是通過對(duì)壓實(shí)程度、壓實(shí)均勻性、壓實(shí)穩(wěn)定性進(jìn)行控制。壓實(shí)程度控制絕大多數(shù)國(guó)家通過對(duì)相關(guān)性γ的大小進(jìn)行評(píng)判，但從工程分析來說還是不能較為全面的反映出壓實(shí)程度;壓實(shí)均勻性控制國(guó)內(nèi)外評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有所不同，國(guó)外的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要是基于目標(biāo)值所進(jìn)行的評(píng)判，保證壓實(shí)數(shù)據(jù)在所給規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，而國(guó)內(nèi)所采用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)則是采用平均值的方法來控制壓實(shí)程度;壓實(shí)穩(wěn)定性控制德國(guó)與美國(guó)在這一方面有較為領(lǐng)先的技術(shù)，德國(guó)采用的CCC值法直接從問題本身出發(fā)，大大提升了穩(wěn)定性不高的壓路機(jī)對(duì)路面碾壓時(shí)穩(wěn)定性的影響，美國(guó)擁有世界上最大的工程機(jī)械商，通過采用智能壓實(shí)控制路面的穩(wěn)定性，為往后的施工過程提供了直接的圖形信息確保壓實(shí)路面的穩(wěn)定性，而國(guó)內(nèi)采用的方法較為繁瑣，需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，通過所得數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋控制。

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