路基连续压实动态检测指标及其分布规律研究

路基连续压实动态检测指标及其分布规律研究

陈超1杨建明2

湖南高速铁路职业技术学院南华大学421001

摘要：在现代化路基施工中，要想获得较好的压实度必须控制压实机械，对压实过程实行实时监控，尽量能够做到以最少的碾压遍数达到施工验收的标准，那么就很有必要来开发研究路基土压实度连续检测技术。铁路路基填筑工程连续压实控制按“设备检查、相关性校验、过程控制、质量检测”四个阶段进行。

关键词：实时监控；连续检测；相关性校验；过程控制

1.技术概述

路基连续压实控制系统是在路基填筑碾压过程中，根据土体与振动压路机相互动态作用原理，通过连续量测振动压路机振动轮竖向振动响应信号，建立检测评定与反馈控制体系，实现对整个碾压面压实质量的实时动态检测与控制。路基连续压实控制系统主要由GPS智能接收机和电台、控制箱、坡度传感器组成（见图1）。

按规范要求，常规质量验收应分别对k、K30、n、Evd、Ev2等指标进行检测，这些指标主要依靠现场“抽样”试验获得，属于“点”控制和“事后”控制，难以做到“面”控制和过程控制，这类控制方法存在很多不足：一是检验在碾压结束后进行，属于结果控制，发现问题很难在碾压过程中进行处理；二是依靠抽样试验进行，需占用重型设备加载，给施工带来很大干扰，并且试验花费时间较长，“抽样点”的试验值也无法完整体现全路段的压实质量；三是个别检验点的数据不满足要求时，很难界定需重新碾压的区域，若全部碾压，则有可能造成其它合格区域的“过压”现象；四是抽样检验适合于样本总体均匀的情况，当填料存在不均匀性时，抽样点是否具有代表性还存在争议。而路基连续压实智能控制系统，弥补了这些不足。在后期数据处理系统中也可以直观的看到每个压实层的总体压实信息（见图2），以及每个压实层的详细信息（见图3）。

智能压实控制系统通过控制碾压遍数及压路机行进速度等施工参数对路基压实度进行实时监控。连续智能压实技术是将震动压路机看成一个动态加载设备，通过震动轮施加给路基一个激振力，同时路基给震动轮一个抗力（反力），并引起振动轮相应的动态响应（加速度），见图4。根据动力学和系统识别原理，可以通过对震动轮动态响应的实时量测与处理，得到与路基结构抗力有关的指标CMV，同时经过相关处理也可以得到路基结构的抗力.因此这项技术是通过检测路基结构抗力相关信息来评定和控制路基压实质量。

图4

路基连续压实智能控制系统通过设定CMV值，操作手能够直接从驾驶室里的屏幕上实时了解当前压路机所处碾压段落的压实程度、碾压遍数等信息，与常规只采用压实遍数进行控制的方法相比较，可减少重复检测时间，缩短施工周期，加快路基施工进度。通过多次试验表明在一定程度上，CMV值随着碾压遍数的增加，其密实度增大（见图5），CMV值与目前采用的检测指标存在相关性（如图6）。

图5

图6

连续压实控制系统的显示屏幕可以直观的向操作手提供压实的参考线和当前填筑层的压实程度，有利于操作手对碾压遍数和压实质量检测时间的确定；同时，可防止欠压、过压及漏压现象的发生，特别是在夜间施工时，为操作手提供了便利条件。

2.技术要求

应用先进的智能化、信息化路基压实与检测设备，将路基填筑压实、路基动态连续同步检测技术与地理信息系统相结合，对路基填筑压实施工过程进行实时监控，真正实现路基压实检测“一点不漏、全面覆盖、全程控制”，确保路基压实质量的均匀性，确保因为路基压实不均匀造成的路基不均匀沉降。

3.施工程序与工艺流程

铁路路基填筑工程连续压实控制按“设备检查、相关性校验、过程控制、质量检测”四个阶段进行。

3.1设备检查

主要是检查加载设备（振动压路机）的振动性能是否满足规程要求，特别是其振动性能。安装检测设备时，振动传感器必须垂直安装在内机架上，可以直接接受来自振动轮的振动信号，如果传感器不垂直安装，得到的信号就不能准确反映振动轮的垂直振动。设备调试时，要控制压路机振动频率的波动范围，频率波动过大，将会导致激振力出现更大的波动，人为造成路基压实质量的不均匀和量测结果的异常变化，不能真实反映压实质量。

3.2相关性校验

主要目的是确定连续压实控制指标CMV与常规质量验收指标之间的相关系数。可将试验段碾压成轻度、中度和重度三种密实状态，分别在三种密实状态内进行连续检测和常规质量验收指标检测，每种压实状态区内的检测数量不小于6组，将两种检测结果进行相关性分析，当相关系数r≥0.7时，确定相关系数和连续压实控制的目标值。

3.3过程控制

过程控制主要是在碾压过程中对压实程度、压实均匀性和压实稳定性进行实时控制。

3.4质量检测

质量检测是在碾压完成后对整个碾压面进行的连续检测。可依据碾压面的压实状态和压实程度分布状况，确定压实质量的薄弱区域，以便于在压实最薄弱区进行常规质量验收。

参考文献：

[1]铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程.

[2]李健，吴徽，沈大路石渣路基连续压实控制的试验研究北方交通2012（5）.

[3]范小彬，马伟等连续压实控制技术及压实度计在振动压路机上的应用筑路机械与施工机械化2010（5）.

[4]邓学欣，王太勇，任成祖等，压实度自动检测技术及应用.西南交通大学学报.2010（5）505一508.

作者简介：

陈超男（1982.9～）硕士汉讲师研究方向：土木工程施工组织与管理、工程造价

杨建明男（1965.3～）博士汉教授