路基填筑智能連續(xù)壓實系統(tǒng)的施工應(yīng)用新進(jìn)展

李蘭婷

隨著高速鐵路無砟軌道的發(fā)展，對沉降要求越來越嚴(yán)格，路基沉降控制已成為高鐵施工中最薄弱的環(huán)節(jié)，是現(xiàn)階段施工控制的關(guān)鍵點。智能連續(xù)壓實采用智能化、信息化路基壓實與檢測設(shè)備，實現(xiàn)對路基壓實施工的全面檢測、實時動態(tài)監(jiān)測和過程管控，逐步完善了傳統(tǒng)檢驗技術(shù)的不足。

一、工程概況

某高速鐵路含路基長度為2641.77m。路基本體采用水泥改良土，經(jīng)試驗確定水泥與素土質(zhì)量比5:100。路基壓實施工采用智能連續(xù)壓實。

二、智能連續(xù)壓實系統(tǒng)

該系統(tǒng)集成了微電子技術(shù)、無線通訊技術(shù)、GNSS厘米級高精度定位等現(xiàn)代化技術(shù)。通過檢測、評定與反饋控制系統(tǒng)，直觀的反映壓實成果，并將檢測結(jié)果實時上傳，實現(xiàn)對路基壓實質(zhì)量的監(jiān)控。

1.常規(guī)壓實檢測方法

對于路基填筑質(zhì)量控制，常規(guī)方法是采用抽樣查驗，一般是路基碾壓完成，每百米抽取幾個試驗點進(jìn)行壓實效果（k、K30、Evd等指標(biāo)）檢驗，屬于點控制、事后控制和結(jié)果控制，難以做到面控制和過程控制。

2.智能連續(xù)壓實方法

將壓路機(jī)碾壓施工作為一個動態(tài)加載過程，利用信號處理及信息融合技術(shù)，采用動力學(xué)分析方法，分析計算振動壓實值（VCV），形成全面反映壓實狀態(tài)、程度及壓實均勻性的等各類分布圖、過程歸檔報告和相關(guān)校驗報告等。

該技術(shù)實現(xiàn)了實時連續(xù)動態(tài)監(jiān)控，操作手現(xiàn)場即可隨時掌握作業(yè)段的壓實信息（碾壓遍數(shù)、壓實程度等），利于現(xiàn)場及時采取措施，防止欠、漏壓，屬于面控制和過程控制。同時管理人員可通過終端，同步查看相關(guān)作業(yè)信息和結(jié)果報告，便于在施工過程中控制壓實質(zhì)量，避免返工，提升路基施工效率。

三、連續(xù)壓實相關(guān)性校驗

1.試驗?zāi)康?/h3>

判斷一項新技術(shù)技術(shù)是否可靠，需要與對應(yīng)的傳統(tǒng)技術(shù)建立聯(lián)系。雖然連續(xù)壓實技術(shù)的指標(biāo)與傳統(tǒng)技術(shù)的常規(guī)檢測指標(biāo)（如壓實度、地基反力系數(shù)等）都是獨立的，但從結(jié)構(gòu)物理力學(xué)性質(zhì)出發(fā)，也是一致的。因此，可應(yīng)用相關(guān)性試驗，確定相關(guān)關(guān)系和目標(biāo)振動壓實值等，分析兩種技術(shù)檢測指標(biāo)之間是否具有很好的一致性，來評定其可靠性。

2.試驗方案

試驗段選定在DK272+123～DK272+273段，全長150m。地基處理采用CFG樁加固，填料為5%水泥改良土厚2.3m。

為全面進(jìn)行統(tǒng)計分析，將試驗段分成3個區(qū)域，即輕度、中度和重度壓實區(qū)域，試驗區(qū)域選取路基基床底層寬度的1/2（15m寬左右），根據(jù)所選取的半幅路基寬度進(jìn)行分區(qū)，三個區(qū)域?qū)挾染鶠?m，兩端各設(shè)10m寬度的壓路機(jī)換道區(qū)域（掉頭區(qū)域）。連續(xù)壓實試驗區(qū)的起始線、終止線、壓實輕度區(qū)、中度區(qū)和重度區(qū)在劃分完后，及時用石灰撒線進(jìn)行標(biāo)識。區(qū)域劃分見圖1，試驗段各壓實區(qū)域的碾壓方式見表1 。

圖1 相關(guān)校驗壓實區(qū)域布置圖

表1 相關(guān)性試驗?zāi)雺悍绞?/p>

3.壓實效果檢測

三種狀態(tài)（輕度、中度和重度）內(nèi)各隨機(jī)選取6點，共18個檢測點進(jìn)行壓實系數(shù)K值檢測。首先進(jìn)行點位坐標(biāo)采集，然后對選定好的點進(jìn)行相關(guān)壓實指標(biāo)試驗，做好記錄為連續(xù)壓實相關(guān)性做校核。

（1）常規(guī)檢測值和同位置相應(yīng)VCV值對照見表2：

表2 檢測數(shù)據(jù)對照表

（2）通過對以上相應(yīng)檢測點數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，做出散點圖進(jìn)行觀察，對離散性較大的6號點和15號點進(jìn)行異常點位甄別分析，通過甄別發(fā)現(xiàn)15號點為異常點，予以剔除，因14號和17號點的兩項數(shù)據(jù)一致，因此在圖中顯示為16個點位。最終采集散點圖如圖2所示：

圖2 檢測數(shù)據(jù)散點圖

4.相關(guān)性數(shù)據(jù)計算

對于常規(guī)方法與連續(xù)壓實法兩組數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，采用相關(guān)系數(shù)r判斷，一般將|r|=0.7作為判斷相關(guān)程度強(qiáng)弱的分界點，當(dāng)相關(guān)系數(shù)大于0.7屬于強(qiáng)相關(guān)，滿足要求。

式中：r常規(guī)檢驗指標(biāo)和振動壓實值之間的相關(guān)系數(shù)；

xi常規(guī)檢驗指標(biāo)樣本值，i代表樣本數(shù)量；

yi振動壓實值的樣本值，i代表樣本數(shù)量；

x為xi的平均值：y為yi的平均值：

經(jīng)計算 r=0.71>0.7，表示相關(guān)程度強(qiáng)?，F(xiàn)場通過軟件計算相關(guān)性并進(jìn)行直線擬合，得出在灌沙法合格值為0.93時，相應(yīng)VCV值是23.679，約24。

相關(guān)校驗結(jié)果一般包括相關(guān)系數(shù)、線性回歸模型和目標(biāo)振動壓實值等，因篇幅原因不詳細(xì)介紹。

四、結(jié)語

與傳統(tǒng)路基管控方式不同，智能連續(xù)壓實技術(shù)著重于碾壓過程控制，實時為現(xiàn)場提供壓實信息，解決了常規(guī)技術(shù)存在的不足，有效規(guī)避了憑借經(jīng)驗施工的弊端，并提高了驗收的及時性、準(zhǔn)確性，避免了盲目性，很大程度地降低了路基質(zhì)量風(fēng)險，使路基沉降得到了有效控制，同時提高一次報檢成功率，降低成本，提高了工作效率。