中铁六局集团路桥建设有限公司 湖南省长沙市 410007
摘要：随着我国铁路建设的快速发展，对铁路建设中的质量要求也越来越高。对于高速铁路，路基除了要满足规范规定的基本要求外，还应该具有足够的抗永久变形能力(沉降问题)和路基力学性能分布的均匀性(不均匀问题)，这样才能为高速行驶的列车提供一个安全、舒适和平稳的运行环境。根据路基工程的特点，保证路基达到应有性能的技术措施主要靠压实来实现。因此在施工中控制路基的压实质量是路基工程中一项非常重要的任务。
利用振动压路机的碾压过程进行质量检测，发现问题就会有的放矢的进行处理，最大限度地降低验收检验不合格的风险，这是对采用常规控制指标进行验收的有力保证。
铁路路基连续压实系统是在公路领域研究成果的基础上，结合铁道工程的特点而进行的研究，其研究的主要目的是使连续压实检验控制技术在我国铁路路基施工质量过程控制方面达到实用化程度，同时通过本项技术来控制路基施工碾压过程的均匀化，最大程度地提高路基性能的均匀性，并且通过本项技术的应用，能够确定碾压薄弱区域的位置，辅助和导常规检验点的选取和质量验收。
关键词：铁路路基 连续压实系统 施工质量 质量验收
1工程介绍
某新建双线客货共线铁路，为国家I级铁路，速度目标值160km/h，限制坡度12‰，其中一处货运站，车站设列车到发线8条（含正线），预留5条，到发线有效长880m；站房位于线路左侧，站房对侧设货场。大里程端线路左侧预留客车存车线4条。主要工点：基底处理挤密螺纹桩、水泥搅拌桩、锚杆框架梁灌草护坡、悬臂式挡土墙、重力式挡土墙、路堤桩板墙、桩基托梁衡重式路肩墙，衡重式路肩墙等项目。最高填方17.5m，路基断面最宽389m，填土方667.4万立方米，A组填料5.1万立方米，AB组填料13.7万立方米；挖土241.2万立方米，挖石方312.8万立方米。
2铁路路基连续压实系统的应用
2.1连续压实系统的选用
此次施工的路基工程因其土石方工程较大，路基断面较宽，采用常规检测，某填层内随机抽样检测，不能有效地反映所有填筑区域的填筑质量，一旦选取的点常规检测不合格，就要对该填层重新碾压，这样费时费力，经济性较差，而且施工质量得不到保障。应中国铁路总公司工程管理中心要求，并在对实际情况综合考量后，决定采用连续压实系统（CPMS）“质量检测”功能对已达到工艺性试验碾压遍数要求的区域进行检测。通过观察压实程度分布图及压实状态分布图，有效地反映出某一填层所有点的压实质量，这样通过“由点到面”的检测，做到有的放矢的处理，只针对不合格的区域重新碾压，最大限度地降低验收检验不合格的风险，且保证了路基填筑质量。
2.2连续压实控制技术原理
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监测与控制。将振动压实机具作为加载设备，根据压实机具与路基之间的相互作用，通过路基结构的反作用力(抗力)来分析和评定路基的压实状态，进而实现碾压过程中压实质量的连续控制。
传感器安装位置
2.3.2相关性校验
相关性校验主要目的是确定连续压实控制指标VCV与常规质量验收指标之间的相关系数，结合路基填筑工艺性试验进行，确定连续压实控制目标值。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下进行连续检测和常规质量验收指标检测，每种压实状态区下的检测数量取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。
VCV为目标振动压实值，
a，b为回归系数。
由于本标段站场路基下部有大量挤密螺纹桩、水泥搅拌桩复合地基处理，路基在第1～3层时距离地基基础较近，3层厚总计90cm，而VCV是1.2米左右的深度的压实值综合反映，VCV校验达不到r≥0.7，所以试验段应在路基填筑不小于第四层。
本项目连续压实系统使用前，邀请现场监理、试验监理、监理站主管副总监共同见证，通过对某段路基碾压轻度、中度和重度三种状态下常规检测数值实测，并经CPMS数据分析软件对数据进行分析得出：
本站场基床以下路堤采用粗砾土填筑，经做相关性试验检测，其VCV值为329，相关性系数r为1.00。
相关性检验报告
试验段数据检测
2.3.3质量检测
确定VCV值后，对已完成常规检测工艺性试验碾压遍数的路基进行质量检测，确定压实状态分布图和压实成都分布图，以此判定压实薄弱区，在压实薄弱区进行常规检测。
连续压实质量检测工艺流程图
连续压实质量检测
按照《铁路路基连续压实控制技术规程》要求压实均匀性按振动压实数值不小于其平均值的80%，即≥0.8[VCV] 进行控制；压实程度根据与目标VCV值进行比较而得，当压实程度分布图显示压实程度通过面积不小于碾压面积的95%，且未通过的面积非集中分布，即可判定压实合格。
本标段按照连续压实施工工艺流程对常规检测合格的路基进行质量检测，发现达到工艺性试验碾压遍数的路基均符合《铁路路基连续压实控制技术规程》要求。由此可根据连续压实质量检测来判定路基的压实质量，当检测通过率未达到95%时，对压实薄弱区进行补压后，再对路基进行常规检测，这样可达到一次通过，避免全区域进行重新碾压。
代表性填层压实程度分布图
代表性填层压实状态分布图
代表性填层常规检测报告
2.4连续压实设备施工参数设置
2.4.1加载设备参数设置
加载设备参数需根据压路机铭牌填写压路机自重、弱振频率、振动幅度、激振力、振动质量、振动轮宽、额定速度。
其中振动质量为压路机自重的1/2；额定速度需按压路机现测速度填写，速度在应在3～4Km/h之间，且质量检测时应保持同一速度前行。
2.4.2试验段相关性校验参数设置
试验段相关性校验参数设置需设置工程名称、起始里程、终止里程、试验段宽度、填层厚度、填料类型、常规检测类型等参数。
填料厚度要根据常规工艺性试验总结厚度来设置，填料类型根据实验室提供土工报告填写，常规检测类型按照验标要求填写。
2.4.3质量检测参数设置
对碾压遍数已达到常规工艺试验遍数的填层进行质量检测前，要将工程名称、起始里程、终止里程、路基宽度、填料类型、碾压厚度、碾压层数、轮迹数量、加载设备参数目标值等全部输入。
填层厚度、填料类型、加载设备参数要求与2.4.1及2.4.2一致。轮迹数量按照n=路基宽度/振动轮宽计算所得，由于质量检测时要保证整个填层全部测到，质量检测时相邻两轮迹间要有部分重叠（重叠宽度≤10cm），一般都在每层检测轮迹数量n上视情况增加1～2轮。
2.5路基连续压实数据分析软件应用
路基连续压实软件应用主要包括：相关校验、过程分析、质量检测、数据传输四个功能。
其中相关校验中分为轮迹分析、平面分析、相关计算3个子功能，轮迹分析可看出某一轮迹下压实质量波动曲线，平面分析可查看整个试验段压实状态和均匀性，相关计算功能可根据试验测得数据计算出相关系数和VCV目标值，并得出回归系数，出具相关性校验报告。
第n轮第n遍振动压实曲线
压实状态分布图
压实均匀性分布图
质量检测分轮迹分析、平面分析2个子功能，轮迹分析与相关校验下轮迹分析功能相同。压实状态、压实均匀性分布图与相关校验下子功能不同之处在于质量检测下质量信息里有VCV目标值，可反应出压实质量是否合格，而相关校验下质量信息里CVC目标值是不显示的。
2.6铁科平台数据上传
2.6.1铁科平台数据上传前的准备工作
铁科平台数据上传前需将加载设备信息及压实系统设备信息在铁科平台备案，将路基按检测里程分段，各段地基面、基床底层地面、基床底层顶面、基床表层顶面标高设置，各个断面面层标高，并设置涵洞里程、宽度、底板底标高、顶板顶标高。
2.6.2铁科平台上传数据时参数设置
铁科平台上传数据时需进行参数设置，参数设置包含标段信息、设备信息、相关性检验信息、人员信息等更新、填写，如实设置、填写即可。
2.6.3铁科平台质量检测数据上传时报告基本信息设置
铁科平台质量检测数据上传时报告基本信息设置包括相关性ID、开始里程、开始时间、压实长度、起始标高、结束标高、试验员、监理员等信息设置。这里需要注意的是，相关性ID要和已上传的相同填料的相关性校验报告ID信息一致，起始标高和结束标高均为该填层顶面标高，其他如实填写即可。
2.6.4铁科平台上查看数据
铁科平台上登录账号后可根据标段划分的工点，查看已上传数据，包含相关性校验报告、压实状态报告、压实程度报告等信息。
2.7连续压实系统及铁科平台目前存在问题
2.7.1目前CPMS连续压实系统问题
目前，CPMS连续压实系统质量检测环节，每一段同一层最多只能采集80m宽，铁路工程管理平台同一段同一层只能上传一次数据，本项目车站宽度较大，无法全部上传。连续压实质量检测目前不能替代常规检测，未能进一步减小资源投入。
2.7.2铁科平台目前存在问题
铁科平台目前质量检测压实状态分布图每一层只能显示一轮，无法正确显示填层的压实质量；压实程度分布图无法显示；数据上传后，平台上显示的压实轨迹图有时与设备显示的不一致。
3施工注意事项
3.1加载设备注意事项
加载设备采用振动压路机，压路机自重不小于16t，振动频率要符合《铁路路基连续压实控制技术规程》要求。
3.2检测设备注意事项
检测设备电源采用电源为12V直流电,用单独电池或压路机电池；振动传感器必须垂直安装在内机架上，且要固定牢固。
3.3数据采集注意事项
碾压量测过程中振动压路机应保持匀速行驶，行驶速度应控制在在3～4Km/h范围内；数据采集前，要在采集区域外将振动压路机调至弱振，待压路机振动稳定后再进行采集；数据采集时，振动压路机要保持弱振、平碾（振动压路机在碾压面上依次进行的前进式碾压作业），不得有90°直角转弯；数据采集时，相邻两个轮迹碾压搭接宽度不大于10cm，且不得漏压；由于VCV值是1.2米左右的深度的压实值综合反映，要在第三层以后做相关性校验及检测；质量检测时，振动压路机到达起点前25cm开始采集，到达终点外25cm处停止采集，压路机转弯后再开始采集下一轮数据，重复直至全部采集完。
3.4质量检测完成后注意事项
质量检测完成后要及时查看设备信息，当压实通过率不小于95%，且压实薄弱区非集中分布时，方可进行常规检测；当压实通过率小于95%，或压实薄弱区集中分布时，要对压实薄弱区进行补压，补压效果不明显时，可适当调整含水率或改善填料性质，合格后方可进行常规检测。
结束语
随着铁路技术的发展，在铁路路基施工中，压实质量是制约铁路施工质量的关键因素，连续压实系统的应用是极其必要的，尤其对于工期紧、土方量较大的路基施工，采用连续压实系统将极大地减小验收检测不合格的风险，节约成本，保障工期。在未来，连续压实技术的应用将是铁路路基施工的发展趋势，若连续压实技术代替常规检测，将进一步减小路基施工的资源投入，且将更有力地保障路基填筑质量。
参考文献：
《铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程》（Q/CR9210-2015）；
《铁路路基工程施工机械配置技术规程》（Q/CR9224-2015）；
《铁路路基工程质量验收标准》（TB10414-2003）；
论文作者:赵阳
论文发表刊物:《防护工程》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/27
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