填石路堤连续压实质量验收方法研究

陶祥林，段立强，朱士东

（江苏省交通科学研究院， 江苏 南京 210017）

0 引言

铁路路堤是铁路工程建设的重要组成部分，是道路结构的主体，并且还是是列车荷载的基础。路堤质量的好坏关系到整个工程质量及列车的正常行驶。规范规定检测段内各个检测点的各个常规检测指标值都应不小于控制标准最小值，否则就达不到压实质量要求。采用快捷、智能的连续压实技术的质量验收，有别于常规的质量验收的方法[1－2]。

1 常规检查方法

检验段检测点的检测指标不小于相应规范值，该点合格，压实质量达到要求。这种传统的检测方法，即“点”式检测方法基本可以反映路堤压实质量是否达到要求。但该方法本身存在着某种的局限性，会产生偶然的人为因素。

1.1 检测位置

根据现行规范，检测点是随机抽取的，其位置的确定一定要避免人为主观因素，既不能选择压实较好的路堤中部，也不能选择压实较差的路堤边缘地段。

1.2 检测数量

为尽早完成项目、节省时间和成本，希望检测点数比较少，但检测数量较少不能较完整反映路堤压实情况。同时较少的离散检测点数，往往会导致较大的变异性。相反，检测点数越多，精度就越大，对路堤整体质量的把握就好。因此，按照数理统计要求，选择合适的检测数量是必要的。

1.3 检测效果

根据规范的最小值法，简单易行但不灵活，并且方法单一。如果由于某种原因，使得检测点的检测值远大于规范要求最小值，无法判断该点是否合格，仅凭最小值法是不能判定的，因此最小值法是具有局限性的。

2 连续压实质量验收方法

若采用置信区间的方式来评价压实效果，可以改善检验数据的可靠性、均匀性，即只要压实度值满足假设的置信区间下限就可以认为压实效果是合格的。但置信区间是事先假设的，反映的是整体水平，对局部压实不合格检验段或“过压”现象反映不明显，容易忽略，或造成填料破坏，影响压实质量。

连续压实控制技术是对碾压面实时控制，时间上每隔0.01s就采集一个数据，样本量大，密度高，有代表性。若单纯以目标值为判别标准，不易判断结果的准确性，同时工作量大，效率低。所以应当对CMV进行数理统计、概率分析，然后结合常规压实检测指标进行对比，掌握其规律，找出其概率分布特征。最后找到一种比较适合的连续压实检测技术的验收方法[3-4]。

3 连续压实参数分布规律

本文结合某试验段工程，全线按照单线电气化Ⅰ级干线标准建设，设计时速为120km/h。试验段选择里程： K1＋900～K2＋020， 总长120m， 中心里程为K1＋960，分别对应三组填料采用连续压实技术，得到参数CMV值（见表1）。

表1 填料分组

碾压完毕后进行了K30、K60、Evd、K检测，对各种检测数据利用minitab进行正态拟合，得到了均值、标准差、变异系数和分位点值，以SA组填料为例，图1～图4是常规检测指标与CMV值的对比关系，图5是压实后，进行常规质量检测，各种常规检测指标在置信度为0.9，相应的指标的分位点值。

图1 Evd及与之Evd对应点的CMV分布图

图2 压实度及与之对应点的CMV分布图

图3 K30及与之对应点的CMV分布图

图4 K60及与之对应点的CMV分布图

图5 各常规检测指标概率分布

对三组填料的检测结果进行数据处理，得到相应的均值、标准差、和变异系数，利用变异系数是描述离散程度的重要指标，能够表明压实的均匀性，更符实际合实度的变化趋势，能够反映路堤整体压实程度。下表是三组填料的各常规检测指标与相应的CMV值汇总表（见表2）。

表2 三组填料4种检测方法的变异系数汇总对比表

试验数据近似服从正态分布，能够大致反映现场压实情况。图中显示了均值和标准差，均值是反映变量平均尺度的反映，标准差是描述变量的离散程度。各数据的变化表明，采用连续压实技术较沉降率法更适合于本试验段填石料的质量控制。

各检测指标在满足规范的情况下，概率分布基本符合正态分布。从上图中可以看出，各指标在置信度为0.9时，压实值也满足规范要求。不合格点概率小于10%，即也可以由失效概率判定路堤的压实概率。

4 质量验收建议

4.1 理论分析

压实参数CMV属于随机变量，认为CMV服从这种分布规律，即置信度为0.9时的分位数，检测样本满足路堤压实标准。

F（xp）为随机变量的分布函数， 满足F（xp）=P{X≤xp}=p， （0

计算时，采用内插法，从标准正态分布表中查到p＝0.9对应的up=1.285，称为试验段检测层的质量数，用Q表示，以此来控制路堤连续压实质量，可以确定：

由图6看出，质量数Q与标准差有关。如果采集数据较为离散，标准差S值就较大，质量数Q则减小，表明路堤压实质量不均匀。如果采集数据较均匀，波动小，标准差S值较小，则质量数Q较大，表明路堤压实质量均匀，与实际相符合[5－6]。

图6 路堤实测参数CMV概率分布和失效概率

4.2 验收方案

4.2.1 对于一个试验检测段，CMV值小于目标值T的数量占总数的比例应小于10%，同时检测点不应集中在某一区域，且满足检测段内质量数Q＞1.825，此时可以认为路堤填筑碾压质量达到验收要求。

4.2.2 若连续压实结果局部区域质量数Q＜1.825，则要对该区域重新进行振动碾压。再根据上述方法进行质量验收，直到满足要求为止。若检测段内Q＞1.825，且数据较为均匀，也可以认为达到了压实要求。但若想更准确掌握路堤压实信息，可以增加常规检测的数量。

4.2.3 若整个检测标段的质量数Q全部没有达到标准，进行重新碾压后仍然不满足要求，而且找到不明显的薄弱处，此时需要对连续压实系统进行重新标定以及对相关函数进行检测，有可能是填料种类、摊铺厚度、含水量、碾压速度、压路机参数等设置与实际不符，此时需进行重新标定。如果条件不足或者重新标定仍然不能达到要求，则不能进行连续压实质量控制方案， 要使用传统指标的检测方案进行验收，以判断路堤质量压实效果。

5 结语

5.1 路堤填筑压实工程在施工单位自检的基础上，参与建设的有关单位也必须对路堤质量验收，保证路堤工程按质按时完成，因此路堤验收是必要的。

5.2 现行压实标准和验收方法不适应于连续压实技术，当取置信度为0.9时，各压实指标对应的分位数可以满足规范的要求。并认为使用失效概率来判断路堤的压实合格率更为合理，随机变量CMV值检测样本置信度为0.9时的最小分位数基本可以满足压实要求。可根据正态分布表得到的质量数Q＝1.825来控制路堤的连续压实质量。

5.3 目前我国现行工程连续压实质量验收是检测标段参数CMV值小于目标值的数量占总数的百分数要不大于10%，同时质量数Q也要满足要求，按照现行规范进行适当数量的常规压实质量方法的检测，以获得更多更准确的压实信息是必要的。

[1]TB 10108—2011，铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程[S].

[2]薛马峰.路基压实质量连续同步检测可行性试验研究[J].国防交通工程与技术，2010,（5）：31～37.

[3]Hernan R.Henrique,Claudio Cuevas.Stabilization of distributed control systems with delay[J].Systems&Control Letters， 2011， 60（9）： 675-682.

[4]严国栋.高速铁路路基连续压实质量控制研究[D].长沙：中南大学，2010.