摘要：常规的压实质量检测采用随机抽样检测方法，属于“点”的检测，这些方法除了会造成“薄弱点”漏测以外，还容易毁伤路基结构。针对传统压实度检测方法的不足，连续压实检测技术已逐渐出现在国内外路基工程中。本文根据蒙华铁路风积砂路基对路基填筑质量的控制标准，指出用传统试验检测方法控制路基质量的不足。为了提高路基压实质量，寻找并建立连续压实与常规质量验收相关指标的关系，提出依据连续压实指标（振动密实值）判断路基压实质量。并指出不仅应判断局部区域的路基压实均匀性，还应应同时对整体均匀进行判断，找出不均匀区域变化点，并进行质量改善。通过分析实测数据，表面该方法能便于对判断和控制路基压实质量。本文写于2017年9月，本人担任工区工程部长职务。
关键词：蒙华铁路；风积砂路基；传统检测指标；连续压实指标；压实质量
1 引言
由中交一航局承建的蒙华铁路MHTJ-1标一工区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗乌审召镇，为内蒙古自治区最南端，地处毛乌素沙漠腹地，距离鄂尔多斯市154.2km，距离陕西省榆林市158km。项目部正线长度26.68km（含断链），其中路基长度25.88km/挖方30.14万方、填方342.6万方；大、中桥4座/808.79米；框构桥3座/1222.604横延米，涵洞74座/1791.54横延米，车站2座（浩勒报吉南站、乌审召站）。
地处毛乌素沙漠腹地，局部分布固定沙丘、小型的海子湖泊及古海子形成的洼地，主要以流动沙丘及半固定沙丘为主，地势总趋势北高南低，地形波状平缓起伏，高差一般5.0m左右，局部流动沙丘高差可达10m以上，海拔高程一般为1290m～1372m。沙丘形态多为新月形，部分为平沙地。
主要工程数量有挖方30.38万方，填方共计348.79万方，其中基床以下C组料232.65万方，基床底层B组料75.21万方，基床表层A组料17.95万方，换填及过渡段A组料22.33万方。
2 连续压实系统介绍
连续压实控制技术的基本原理是振动压路机为动态加载设备，将碾压过程看作是一种动态试验过程（振动压实试验过程）。在碾压过程中，振动轮不仅受到来自机械本身的集真理作用，还受到路基结构的抵抗力作用，其共同作用引起了振动轮的振动响应，基于这种振动响应，建立相应的评定与控制系统，实现碾压过程中的实时监测及反馈控制。
连续压实控制系统CPMS主要是硬件—连续压实检测设备和软件—反馈控制与管理系统组成，其设备主要功能是进行现场数据收集与实时反馈，将内容反馈到管理系统，并提供远程访问数据及对数据分析。
主要由振动传感器、磁力底座、显示控制器组成硬件部分。路基压实程度不同，则在压路机振动作用下，振动响应不同。连续压实控制设备通过使用振动传感器对压路机振动轮的振动加速度进行采集，通过数字处理器对动态响应特征进行分析，在此基础上对路基的压实程度、压实均匀性及压实稳定性三方面信息进行分析获取。随后匹配传感器收集的压路机行驶信息，再对检测结果进行反应，最终得到关系到路基压实程度、稳定性以及均匀性的平面分布图。通过其配置的驾驶舱内平板电脑，可以实时展现检测数据，用以指导路基碾压施工。
3 施工工艺及施工方法
连续压实施工程序包括建立相关性和连续压实过程检测两部分，总结检测数据确定连续最佳压实施工参数。
3.1 设备安装
在完成前期所有施工及技术准备的同时，进行设备安装。在压路机振动轮轮轴上安装加速度传感器，压路机振动轮轮轴方向应与加速度传感器检测方向垂直，同时垂直路面。传感器和振动轮通过磁性连接，不会造成碾压过程中传感器掉落的现象。数据传输线连接传感器与处理器，在压路机机身管道上固定传输线，再引入到驾驶舱内。处理器在压路机操作室内进行固定，使压路机操作人员可以直接从显示终端读取检测信息，及时观察到压实数据。在施工前，将施工里程、时间、压路机型号参数、行驶速度、振动频率及填料参数等数据输入系统。
3.2 确定碾压遍数
根据相关性试验的要求，将压实程度共分为轻度、中度、重度三个等级分别进行相关性试验。
轻度区：静压1次+连续压实设备检测1次
中度区：静压1次+强振1次+连续压实检测1次
重度区：静压1次+强振n次+连续压实检测1次
值得注意的是：压路机如强振，则在路基表面上行驶易于造成其松散。为预防将已经碾压好的路基表面压松，《铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程》中规定，在进行质量检测时压路机应采用弱振。
3.3 建立相关性
相关性校验包括计算振动压实值与传统质量验收指标之间的参数关系，并确定相关性和目标振动压实值等。本段路基选取基床底层B组料对应的地基系数K30，通过连续压实软件的线性回归模型，建立与振动压实值（VCV）的相关关系。
3.3.1 在路基试验段范围内，方格网准备工作完成后对整个路基面开始碾压，碾压遍数现场通过常规性试验确定，压路机应按照规定的路线运行，相邻轨迹重叠不超过10cm。
3.3.2 通过轻度密实状态后，根据压实曲线图，在曲线变化不大的范围选1个地方（原则上是3～5m区段），按每个压实区选6段的原则，选取中间位置进行地基系数K30检测。每个点K30做1次；要求检测试验严格按相关规程操作，尤其是K30，应在每一级加载稳定后进行下一级加载。同时随机进行2个点的压实系数检测。
3.3.3在达到中度密实、重度密实状态后，在上述的6个点位再进行K30数据检测仍然选取2个点进行压实系数测试，做好试验记录。
3.3.4为了对路基在不同碾压次数下的振动压实曲线变化进行比较，除在轻度、中度、重度3个压实程度的最后一遍进行连续压实检测外，在中间的过程中还需多次进行连续压实检测，并要求压路机必须正向行驶，不得倒行；压路机应按划定的行车路线，对整个路基面进行碾压，做好行车轨迹记录。
3.3.5数据整理，判断相关性。
3.4 数据分析与整理
按照《铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程》和《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB 10414-2003）的要求，普通填料与地基系数K30建立相关关系。
本工区路基填料都为普通填料，为了对振动压实值与压实指标的不同关系进行比较，我们对K30的相关关系做了分析。根据《铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程》的规定，相关系数大于0.7时，则相关性成立。
数据分析处理的步骤的要求如下：筛选检测数据，剔除异常数据后，对每个检测点的VCV值与K30数据采用最小二乘法分析相关性，若相关系数大于0.7，则相关性成立。根据路基验标中规定的压实指标最小值计算其对应的振动压实值，即得到这种填料类型和施工条件下的连续压实控制指标。
3.5 连续压实质量检测
3.5.1 使用已安装连续压实设备的压路机进行全断面检测，应满足该压路机与相关性试验段使用的压路机为同一台，测试过程中正向匀速弱振行驶，速度不超过3km/h，行车路线应覆盖整个路基面，每个行车轨迹至少试验两遍。
3.5.2 以每1㎡为一检测单元作为连续压实的分析结果，该检测结果还应同时满足下表要求：
表3-1 反馈控制项目与建议控制措施
说明：表中
代表压路机额定频率，n代表转速；
代表振动压实值前后两遍的变化率，
代表稳定性控制精度；
为振动压实值的平均值，
为变异系数。
1、振动参数：满足
≤0.5。
2、压实程度通过率：满足
＞
的单元大于95%，且每个不合格的局部区域面积不超过5㎡。
3、压实稳定性：当同一碾压轮迹上临近两次振动压实值变化率小于2%时，即认为压实稳定性已达标。
4、压实均匀性：
≥
且
≤
。
3.5.3 依据检测数据，有针对性的对不达标区域进行处理，处理后再次进行步骤2～4，直至压实质量满足要求；
3.5.4 不合格区处理方法如下：
1、通过率小于95%时，在不合格范围内应改进压实工艺或更换压实机械碾压，若补压效果不明显，可改善局部填料性质或调整含水量；
2、两遍VCV值相差较大时，应按原行车轨迹上继续碾压直至其达标，同时应进行压实程度判定；
3、在VCV低于
的局部区域应采取上述多种措施（如更换压实方式、挖除重填、改善填料性质等），直至该处区域VCV提升至
以上。
3.5.5 通过连续压实检测后，应立即进行常规检测，常规检测依据《高速铁路路基工程施工质量验收标准》相关验收标D准，同时选点应满足以下要求：
1、普通填料：区间路基正线压实系数6个抽检点，在连续压实检测反映出的薄弱区域内选取1个点，其余5个点分别为距路基边线1m处左右各2点、路基中部1点。
2、地基系数4个抽检点，在薄弱区域内选取1个点，另外3个点分别为距路基边线2m处左右各1点，路基中部1点。
3.5.7 需要说明的是：
1、对于质量检测，原则上要求压路机振动轮的行走轮迹间不相互重叠，但考虑到压路机操作人员水平参差不齐，因此允许存在一定的误差。轮迹重叠宽度不大于10cm，是《铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程》中要求的是对连续检测提出的误差要求。正常碾压施工轮迹重叠宽度按照现行路基施工验收标准执行。
2、压路机在路基表面上强振行驶容易将路基压松散。为防止将已经碾压好的路基表面再次压松，《铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程》规定质量检测时压路机采用弱振行驶。
4 应用效果分析
4.1提高路基填筑质量
传统碾压控制标准与连续压实控制系统之间的对比分析见下表：
4.2 加快施工进度
4.2.1 减少常规检测时间
设定VCV值后，操作手能够直接显示器上实时得到当前碾压段落的压实程度、碾压遍数等信息，与常规控制相比较可减少重复检测次数，节约施工周期，加快路基填筑进度。
以基床以下路堤C料为例，进行一次地基系数K30和压实系数检测K至少需要10分钟时间，按照规范要求的数量全部检测的话，则需要至少1h的时间。而通过连续压实的控制，管理人员能做到有的放矢，直接选择薄弱点进行检测，薄弱点合格则其他部位可以不用再进行检测。这样，大大的缩短了检测，尤其是重复检测的时间。
4.2.2提高机械工作效率
显示器可以直观的给操作手提供压实程度分布图，能够直观反应出当前过程的压实程度，提示试验人员选择最快检测时间，合理调整碾压遍数，有效防止欠压、过压及漏压。在夜间施工时，更使得操作手可直接控制碾压程度和遍数，不需专人提醒。
4.3 降低施工成本
4.3.1 节约人员成本
1、节约检测人员重复检测时间和成本
根据VCV值的控制值，当压路机VCV值达到目标值时，即可进行试验检测，且能保证路基各项检测指标符合验标要求。与传统通过压实遍数控制的方法相比，能够减少重复检测时间浪费，节约人员成本。
2、节约操作手成本
显示器可以直观的给操作手提供压实的参考线，过程中能实时反映出当前压实程度，选取最优时间进行检测，合理调整碾压遍数，防止过压、漏压及欠压。如下图压实程度分布图所示，通过率达到95%以上即视为碾压质量全部合格。
压实程度分布图（红色区为不合格区，绿色区面积达到95%以上视为合格）
3、节约路基施工周期，降低管理成本
使用连续压实设备对路基进行碾压控制，能实时全面反映路基压实质量，节约了不必要的检测时间和成本，提高机械效率，缩短路基施工周期，从而节约了企业管理成本。
4.3.2 降低油耗和降低机械损耗
操作手可以直接从屏幕上知道道路碾压的实际情况，不会出现盲目碾压，降低有效工作时间，提高机械工作效率。从而降低机械的油耗和损耗。以常林22t压路机为例，1h的振动油耗约为14L左右，根据我项目部做的统计，平均100m长、40m宽的路基，使用连续压实系统每台压路机可节约至少14L的油料，同时有效减少了压路机的作业时间，降低了机械损耗。
5 连续压实应用和推广
连续压实控制技术起源于20世纪北欧。在90年代，国外完成连续压实控制的相关技术标准的建立；21世纪以来，国外开始研究新的控制体系并更新相关标准。国内方面原铁道部于2008年组织技术力量对这项技术进行了系统研究，形成具有自主知识产权的技术体系，并于2011年颁布了我国首部连续压实控制技术的行业标准—《铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程》（TB 10108-2011）；西南交通大学研究团队于2015年在原规范的基础上，研究哈大客专、沪昆客专、兰新铁路等现场填筑，编制完成《铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程》（Q/CR 9210-2015），并经铁路总公司发布，用以指导连续压实控制技术。
2011年以来，国内在贵广线、沪昆线、呼准鄂线、石济线、京沈线等多条高铁安装使用了路基连续压实技术系统，取得了一定的经验和效果，通过不断改进技术设备，总结路基填筑控制的经验和方法，对提高路基质量起到了作用。
蒙华公司认真贯彻执行铁总关于连续压实技术相关文件，并积极在全线推广和使用该技术。从我部使用情况看，使用了连续压实技术后，基本达到了路基质量“由点的检测变为面的检测；填筑质量由结果控制转为过程控制”，实现了信息化、可视化，提高路基填筑质量。
6 过程中存在的问题
6.1 未实现路基压实全方位覆盖
由于连续压实系统是配套在振动压路机上使用，且对压路机的自身参数有一定要求，因此在路基压实过程中仍然出现路基边缘部位或者过渡段部位无法使用连续压实系统的情况，这样的话即不能实现连续压实的全方位覆盖。
解决措施：对于大型压实机械无法进行振动碾压的部位，使用小型压实机械进行碾压处理，按照相关部位的压实标准进行常规质量检测。
6.2 受影响因素较多，不易实现长期使用
由于软件目前还不是很稳定，经常出现设备无法使用的情况。同时，如填料、含水率、填层厚度等相关数据与试验段的参数不一致，就必须重新进行试验段参数必选。而通过相关校验建立与常规质量检测指标的相关性时比较费时费力。
解决措施：加强培训，发挥技术优势。对各类人员分类进行岗前技术和业务培训。另外需专人负责对设备进行随时保养、维修。
7 经验与思考
只有推行机械化、工厂化的生产措施，切实控制好填料及其含水量等相关指标，才能保证路基压实质量。因为数字化、信息化的连续压实设备，我们才把路基填筑由“隐蔽性”变成了“透明性”，及时反馈、分析数据，规范路基施工。
思想决定认识，态度决定出路。部分人员对忽视路基质量，认识不高，对新技术、新工艺较为抵触，使得新技术、新工装的推行遇到阻力。但是必须相信，机械革命是最终会到来的，智能控制系统一定会替代人工控制。
参考文献：
[1] 赵传辉.浅谈铁路路基填筑工程连续压实控制技术的应用，科技创新与应用，2013，3
[2] 徐光辉，雒泽华，田波.连续压实控制技术发展综述.筑路机械与机械施工化，2015，32（8）
[3] 铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程（TB10108-2011）
[4] 蔡宝红；土基压实控制影响因素分析[J]；交通标准化；2012年19期
[5] 李方东；压实控制系统在客运专线路基施工中的研究和应用[A]；客运专线工程技术学术研讨会论文集（上）[C]；2008年
论文作者:张佳林
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/23
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