路基填筑智能连续压实系统的施工应用新进展

李兰婷

随着高速铁路无砟轨道的发展，对沉降要求越来越严格，路基沉降控制已成为高铁施工中最薄弱的环节，是现阶段施工控制的关键点。智能连续压实采用智能化、信息化路基压实与检测设备，实现对路基压实施工的全面检测、实时动态监测和过程管控，逐步完善了传统检验技术的不足。

一、工程概况

某高速铁路含路基长度为2641.77m。路基本体采用水泥改良土，经试验确定水泥与素土质量比5:100。路基压实施工采用智能连续压实。

二、智能连续压实系统

该系统集成了微电子技术、无线通讯技术、GNSS厘米级高精度定位等现代化技术。通过检测、评定与反馈控制系统，直观的反映压实成果，并将检测结果实时上传，实现对路基压实质量的监控。

1.常规压实检测方法

对于路基填筑质量控制，常规方法是采用抽样查验，一般是路基碾压完成，每百米抽取几个试验点进行压实效果（k、K30、Evd等指标）检验，属于点控制、事后控制和结果控制，难以做到面控制和过程控制。

2.智能连续压实方法

将压路机碾压施工作为一个动态加载过程，利用信号处理及信息融合技术，采用动力学分析方法，分析计算振动压实值（VCV），形成全面反映压实状态、程度及压实均匀性的等各类分布图、过程归档报告和相关校验报告等。

该技术实现了实时连续动态监控，操作手现场即可随时掌握作业段的压实信息（碾压遍数、压实程度等），利于现场及时采取措施，防止欠、漏压，属于面控制和过程控制。同时管理人员可通过终端，同步查看相关作业信息和结果报告，便于在施工过程中控制压实质量，避免返工，提升路基施工效率。

三、连续压实相关性校验

1.试验目的

判断一项新技术技术是否可靠，需要与对应的传统技术建立联系。虽然连续压实技术的指标与传统技术的常规检测指标（如压实度、地基反力系数等）都是独立的，但从结构物理力学性质出发，也是一致的。因此，可应用相关性试验，确定相关关系和目标振动压实值等，分析两种技术检测指标之间是否具有很好的一致性，来评定其可靠性。

2.试验方案

试验段选定在DK272+123～DK272+273段，全长150m。地基处理采用CFG桩加固，填料为5%水泥改良土厚2.3m。

为全面进行统计分析，将试验段分成3个区域，即轻度、中度和重度压实区域，试验区域选取路基基床底层宽度的1/2（15m宽左右），根据所选取的半幅路基宽度进行分区，三个区域宽度均为5m，两端各设10m宽度的压路机换道区域（掉头区域）。连续压实试验区的起始线、终止线、压实轻度区、中度区和重度区在划分完后，及时用石灰撒线进行标识。区域划分见图1，试验段各压实区域的碾压方式见表1 。

图1 相关校验压实区域布置图

表1 相关性试验碾压方式

3.压实效果检测

三种状态（轻度、中度和重度）内各随机选取6点，共18个检测点进行压实系数K值检测。首先进行点位坐标采集，然后对选定好的点进行相关压实指标试验，做好记录为连续压实相关性做校核。

（1）常规检测值和同位置相应VCV值对照见表2：

表2 检测数据对照表

（2）通过对以上相应检测点数据进行预处理，做出散点图进行观察，对离散性较大的6号点和15号点进行异常点位甄别分析，通过甄别发现15号点为异常点，予以剔除，因14号和17号点的两项数据一致，因此在图中显示为16个点位。最终采集散点图如图2所示：

图2 检测数据散点图

4.相关性数据计算

对于常规方法与连续压实法两组数据之间的相关性，采用相关系数r判断，一般将|r|=0.7作为判断相关程度强弱的分界点，当相关系数大于0.7属于强相关，满足要求。

式中：r常规检验指标和振动压实值之间的相关系数；

xi常规检验指标样本值，i代表样本数量；

yi振动压实值的样本值，i代表样本数量；

x为xi的平均值：y为yi的平均值：

经计算 r=0.71>0.7，表示相关程度强。现场通过软件计算相关性并进行直线拟合，得出在灌沙法合格值为0.93时，相应VCV值是23.679，约24。

相关校验结果一般包括相关系数、线性回归模型和目标振动压实值等，因篇幅原因不详细介绍。

四、结语

与传统路基管控方式不同，智能连续压实技术着重于碾压过程控制，实时为现场提供压实信息，解决了常规技术存在的不足，有效规避了凭借经验施工的弊端，并提高了验收的及时性、准确性，避免了盲目性，很大程度地降低了路基质量风险，使路基沉降得到了有效控制，同时提高一次报检成功率，降低成本，提高了工作效率。