高鐵路基建設(shè)中的連續(xù)壓實施工工藝

程立新、張恒智、朱治國

（中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京100000）

0 引言

為有效控制高鐵的整體質(zhì)量，確定快速、可靠、方便、無創(chuàng)的施工方法，需要提高路基連續(xù)壓實工藝的壓實度質(zhì)量。路基連續(xù)壓實技術(shù)適用于高鐵路基建設(shè)，因此，在施工的同時，可以通過多次現(xiàn)場試驗，對連續(xù)壓實技術(shù)的可行性進(jìn)行研究，測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與施工質(zhì)量有著密切的關(guān)系。傳統(tǒng)的密度控制方法是以點的形式開展隨機概率法，在鋼涂層上的點位隨機選擇的密度指標(biāo)在某種程度上不能反映碾壓所有子類的緊固質(zhì)量。另外，檢測速度慢、成分慢，需要施工資源輔助。為了確定基準(zhǔn)系數(shù)，必須采用軋輥作為載荷響應(yīng)，以解決磨礪試驗與施工之間的矛盾。此外，建筑工地的施工資源應(yīng)隨之改變，并在脫離控制范圍的情況下進(jìn)行重新設(shè)計和測試。為推廣高鐵路基建設(shè)中的連續(xù)壓實技術(shù)，結(jié)合新的連續(xù)密度控制指標(biāo)和傳統(tǒng)密度控制指標(biāo)進(jìn)行試驗。分析由連續(xù)壓實參數(shù)和二維數(shù)據(jù)組成的常規(guī)指標(biāo)之間的相關(guān)性，驗證了連續(xù)壓實技術(shù)的應(yīng)用和傳統(tǒng)測試方法的差異。

1 連續(xù)壓實工藝的介紹

1.1 連續(xù)壓實工藝的優(yōu)勢

連續(xù)壓實工藝與傳統(tǒng)的壓實工藝比較，它的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在四個方面，第一方面是路基施工中壓實度可以進(jìn)行全過程監(jiān)管，可以根據(jù)不同的數(shù)據(jù)反映進(jìn)行及時調(diào)整，保證工程質(zhì)量，與此同時，可以使監(jiān)控與施工過程同步開展，這樣不僅可以在施工中減少錯誤的發(fā)生概率，還可以提高整體的工作效率，也可以對壓實不足的路段進(jìn)行返工作業(yè)，保證整條路基的質(zhì)量達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。第二方面是傳統(tǒng)的壓實工藝，主要是利用取點這種方法來進(jìn)行相應(yīng)的檢測工作，而采用全面檢測方法對于整個路面進(jìn)行監(jiān)管，可以直接反映路基是否壓實，也可以反映整段路基的壓實效果，可以保障路基壓實的質(zhì)量。第三方面是連續(xù)壓實工藝的經(jīng)濟(jì)效益較高，整個施工過程都可以監(jiān)管，不會出現(xiàn)低級的錯誤，也可以有效地減少壓力過大或者因沒有壓到所產(chǎn)生的路面不平整的現(xiàn)象，這些都能夠表明這種連續(xù)壓實工藝的先進(jìn)性，并且可以提高整個施工過程的機械使用效率，減少低產(chǎn)，保證路基填筑施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。第四方面是連續(xù)壓實工藝采用了智能化操作，利用壓實系統(tǒng)和相應(yīng)的測試軟件對整個路基施工進(jìn)行分層，可以保證整個工程的質(zhì)量達(dá)到驗收標(biāo)準(zhǔn)，也方便了相關(guān)人員對于鐵路壓實施工過程的監(jiān)管[1]。

1.2 連續(xù)壓實工藝的不足之處

連續(xù)壓實工藝的不足之處主要體現(xiàn)在：高鐵路基的建設(shè)主要使用水泥改良土壤作為相應(yīng)的原料進(jìn)行填補工作，該項工作存在局限性。因為這種填料的分化程度有所不同，有的分化程度比較高，質(zhì)量要求方面難以控制，可能會出現(xiàn)集料窩或彈簧土的現(xiàn)象，假設(shè)高鐵路基填料沒有按照相應(yīng)的填充標(biāo)準(zhǔn)和選料標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選用和填充，就會使路基填筑的質(zhì)量難以控制在相應(yīng)的范圍之內(nèi)，致使路基的平穩(wěn)性下降，整個路基的質(zhì)量也隨之下降。在后期的使用過程中，也可能出現(xiàn)質(zhì)量、安全問題，所以，連續(xù)壓實工藝也存在著一定的不足之處，在使用這項工藝的過程之中，要按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行施工，只有這樣才能更好地避免這項工藝的弊端對整個高鐵路基壓實工程帶來的不利影響，保證整個工程的施工質(zhì)量與后期使用的安全性[2]。

2 連續(xù)壓實工藝的指標(biāo)檢測標(biāo)準(zhǔn)

在高鐵路基的壓實過程中，相關(guān)的檢測是必不可少的，但是在檢測過程中，要按照相應(yīng)的指標(biāo)進(jìn)行檢測，這些指標(biāo)只有全部合格以后，才能證明壓實過的路基是合格的，如果想要非常精準(zhǔn)地控制路基壓實度和平整度，包括高鐵運營以后的平穩(wěn)性，就要對整個路基壓實的指標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)的檢測，在檢測過程中，主要涉及以下幾個指標(biāo)，下面將對這些指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)的介紹，并且介紹如何進(jìn)行檢測與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，以及檢測之后對于整個工藝的影響。

2.1 壓實的相關(guān)系數(shù)

壓實密度系數(shù)是電流壓實后現(xiàn)場測量的干密度與同層最大干密度的比值，這個系數(shù)和壓實的試驗一樣，固結(jié)的程度、水土類型和含水率對壓實系數(shù)有影響，因此，在測試這些系數(shù)時，需要去除不適合顆粒尺寸的填料，還有就是要適當(dāng)增加碾壓次數(shù)，只有做好這些工作后所測的壓實系數(shù)才比較精準(zhǔn)，與此同時，便于相關(guān)人員從壓實系數(shù)來計算其他系數(shù)，然后通過進(jìn)行最大壓縮試驗、道路法試驗、固體體積法測定室內(nèi)最大干燥密度，從而得出壓實系數(shù)。

2.2 孔的空隙率

間隙系數(shù)是路基旋轉(zhuǎn)層孔徑與滾動層總體積之比，土壤干燥密度越大，間隙就會變得越小，在土壤中顆粒量不變的情況下，影響孔隙率的主要因素是土壤的干燥程度，如果填料干燥密度變?yōu)橥寥李w粒的比重，則孔隙率變?yōu)镺 值，密度隨之增大，密度增大后就很可能影響整個高鐵路基建設(shè)的平整性，所以必須要控制好高鐵路基建設(shè)之中孔的空隙率，這樣才可以更好地保證路基的質(zhì)量，孔隙率不僅對于路基的密度方面有著影響，在其他方面也有著很大的影響，比如可通過確定間隙系數(shù)，快速計算土體壓實系數(shù)，確定好壓實系數(shù)過后便可以保證整體路基的壓實程度達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)[3]。

2.3 地基的基本系數(shù)

地基的基本系數(shù)指數(shù)是根據(jù)在日本、德國廣泛應(yīng)用的板載初始位置試驗所測量的試驗數(shù)據(jù)，該方法主要通過試驗測定路基填充系數(shù)和變形系數(shù)，評價高鐵路基的密度，主要受板徑、土質(zhì)和填料性能的影響以及路基在靜荷載下的變形問題。地基的基本系數(shù)關(guān)系著整個地基建設(shè)的安全性、可靠性，所以說在建設(shè)地基的過程中地基系數(shù)必須要得到嚴(yán)格把控，必須按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行建設(shè)與檢測，只有這樣才可以更好地保證地基在建設(shè)中的安全性與整個施工的開展情況。

2.4 動態(tài)以及靜態(tài)變形量系數(shù)

變形系數(shù)也是直徑30cm 平板載荷試驗的試驗結(jié)果，這是循環(huán)載荷下和二次循環(huán)載荷下的試驗結(jié)果。在實際應(yīng)用中，它作為評價高鐵軌道強度的指標(biāo)。加固后，除質(zhì)量保證要求和強度系數(shù)外，路基變形系數(shù)應(yīng)小于2.2。第三和第四個對照指標(biāo)一般反映了高鐵路基在靜壓下的變形情況，忽略了高速鐵路車輪反復(fù)沖擊時的亞變形。為了解決這一問題，德國采用了速度變形系數(shù)來控制高鐵路基的連續(xù)壓實。索引由兩種工具組成：錘子工具和計算工具，在動態(tài)應(yīng)變彈性模量測量中，路基骨料直徑由載荷板直徑1/4 以下的粒度決定，檢測儀器厚度小于0.5m。

3 連續(xù)壓實技術(shù)的原理

連續(xù)壓實通常在振動器上安裝特殊的傳感器，以監(jiān)測軋輥緊固和通過傳感器實時傳輸數(shù)據(jù)的整個過程，整個監(jiān)測過程包括三個階段。在施工過程中，振動輥在高鐵段的固定部分上工作。傳感器安裝在振動輪的一側(cè)，從而將檢測到的振蕩輪加速信號傳輸?shù)叫盘柼幚硐到y(tǒng)上，并輸出支架的連續(xù)值。在施工現(xiàn)場安裝了定位基站，與衛(wèi)星系統(tǒng)相結(jié)合形成一個平面坐標(biāo)系統(tǒng)用于定位和定位路段。編譯系統(tǒng)的背景信息包括信息積累和反饋系統(tǒng)，接收到的加速信號和位置信息將轉(zhuǎn)換為編譯的數(shù)據(jù)，反饋將傳遞給項目管理的所有參與者，并自動存檔。

高鐵連續(xù)壓實的困難在于路基的密度、道路鋪設(shè)和質(zhì)量管理的實時監(jiān)測。目前，持續(xù)收緊管制有兩種主要方法，該方法結(jié)合振動輪動態(tài)信號的失真來確定填料密度和基于諧波原理的信號失真波的關(guān)系。但這種現(xiàn)象是由經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)的，只是技術(shù)實踐，該方法主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)現(xiàn)代高鐵路基加固過程中的滾動軌道數(shù)量，不能應(yīng)用于智能滾子，也不能正確控制填料的壓實度。機械方法結(jié)合了振動系數(shù)和填料結(jié)構(gòu)阻力等物理和機械指標(biāo)，為了識別軋輥振動輪模型，引導(dǎo)一系列復(fù)雜的力學(xué)模型和理論，并實時測量和改變振動輪的動態(tài)響應(yīng)，計算結(jié)果結(jié)合修正公式，確定并控制了壓實后的質(zhì)量，該方法適用于具有穩(wěn)定振動性能的道路壓路機。

在整個原理的分析中發(fā)現(xiàn)，這種連續(xù)壓實施工技術(shù)是一種非常好的現(xiàn)代化監(jiān)管手段，并且它可以對整個壓實工作進(jìn)行有效的控制，也可以為整個施工過程帶來更多的便利，結(jié)合所有的檢測指標(biāo)得知，包括相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，這種連續(xù)壓實施工技術(shù)都是在高鐵綠地建設(shè)中非常好的一種選擇，需要注意的一點是：在施工的過程中采用這種連續(xù)壓實施工技術(shù)，需要在使用技術(shù)的同時，對整個施工段的路基進(jìn)行嚴(yán)格檢驗，在施工完成后，要對整個路基進(jìn)行安全和其他方面的檢測，保證整個路基的平整性和平穩(wěn)性，為了保證使用過程中的安全性，要確保壓路機的行駛狀態(tài)和振動狀態(tài)的一致性，這樣才能夠更好地使用連續(xù)壓實施工技術(shù)。

4 結(jié)語

連續(xù)壓實工藝是一種非常先進(jìn)的工藝，在整個高鐵路基施工建設(shè)工作中，可以利用相關(guān)的定位系統(tǒng)和高精準(zhǔn)度的傳感系統(tǒng)和感應(yīng)系統(tǒng)，包括一些網(wǎng)絡(luò)的傳輸機械，這些可以在高鐵路基的建設(shè)工作中發(fā)揮積極作用，在簡化施工過程的同時，也提高了路基整體的施工質(zhì)量，使壓實工作趨于平整化和平穩(wěn)化的同時，也提高了路基建設(shè)的安全性。但是在整個工程的實際操作過程中，要考慮許多方面的影響因素，比如，要考慮施工環(huán)境，包括關(guān)于施工原料的質(zhì)量等，必須嚴(yán)格地按照整個施工標(biāo)準(zhǔn)和用料標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，并使用驗收標(biāo)準(zhǔn)，才能夠更好地保證連續(xù)壓實這項技術(shù)在高鐵路基施工中作用的最大化。連續(xù)壓實工藝在高鐵路基建設(shè)中的應(yīng)用還有許多不足之處需要改進(jìn)，還要不斷地研究和完善這種鐵路路基施工建設(shè)技術(shù)，以便為高鐵的安全建設(shè)和建設(shè)后的安全運營提供相應(yīng)的幫助。就目前而言，這種連續(xù)壓實技術(shù)已經(jīng)為高鐵路基建設(shè)技術(shù)的提高提供了參考。