铁路路基填筑工程连续压实控制技术的应用

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  摘要:无论是从理论还是从实践的角度来讲,铁路路基填筑工程中有效的应用连续压实控制技术是非常重要的,能够对铁路路基填筑进行切实有效的检测与控制,保证路基填筑施工能够标准化、合理化、有效化的展开,最终高质量的建成铁路路基填筑工程。在铁路路基填筑施工的过程中, 施工单位应当科学使用连续压实控制技术, 制定完善的技术应用方案, 明确技术原理, 做好施工前的准备工作, 建立健全相关管控机制, 科学应用先进的 BIM 技术, 在提高路基填筑施工效率的情况下, 完善工程建设机制, 满足当前施工要求。但回顾分析近些年我国铁路路基填筑工程建设实际情况,发现连续压实控制技术的应用容易受到某些因素的影响,导致目标CMV取值的准确性较低或者碾压速度、碾压厚度及碾压遍数工艺参数控制不佳等情况发生,最终导致连续压实控制系统运行不佳,不利于良好建成铁路路基填筑工程。基于此,本文将通过概述连续压实控制技术,进而结合工程实例着重分析如何在铁路路基填筑工程中有效应用连续压实控制技术,并提出可行性意见。
  关键词:地铁路基;填筑工程;连续压实控制技术;有效应用;
  作为铁路工程建设的辅助技术之一路基连续压实控制技术具有多种优点,如效率高、无施工干扰、成本低等,将其有效的应用与铁路路基填筑工程施工之中,能够根据工程实际情况,合理设置目标CMV取值,进而对铁路路基填筑予以全程监控,及时指出铁路填筑施工不足,以便施工人员及时返修处理,改善不足,真正提高铁路路基填筑质量,为高质量、高效率、低成本的建成铁路工程创造条件[1]。由此看来,铁路路基填筑工程之中有效应用连续压实控制技术具有较高的现实意义。
  一、连续压实控制技术的概述
  (一)连续压实控制技术原理
  铁路工程施工的过程中,连续压实控制系统主要是支持压路机械设备进行连续压实施工作业。它是由加载设备、检测设备及压实信息管理系统构成的。在具体运行的过程中,需要施工单位构建GPS基准站,有其向压路机中的GPS接收机发送信号数据,之后根据卫星信号与基准站信号发射工作联系在一起,通过科学的定位,而安装在振动轮中的实施传感器等设备能够接受指令,实时动态监测施工作业。与此同时,监控系统建设的过程中,还要依据图形与声音信号等,显示CVM等参数值,那么施工人员能够对路基压实实际情况予以了解,如碾压次数、压实厚度等,从而有效的调控压路机的方向和速度,为提高路基压实效果创造条件。由此看来,连续压实控制技术具有较高的应用价值,将其有效的应用于铁路工程施工的过程中,能够促进铁路路基施工更加标准化、规范化、有效化的展开,为高质高效的建成铁路工程创造条件[2]。
  (二)CVM值
  连续压实控制是利用振动压路机在碾压过程中振动轮的动态响应信息来评定和控制路基的压实质量。这一过程中需要振动轮上的传感器连续测试的支持,而评价路基压实状态,需要准确的判别振动轮动态响应信号的畸形程度,为此需要连续评定指标——压实计量,简称CMV。
  CMV值分为目标CMV值和平均CMV值。其中,目标CMV值是在路段常规土工检测合格区域,由安装连续压实检测仪的压路机正向弱振碾压一遍所采集的压实度值作为后续相同填料压实度的目标值。而平均CMV值碾压结束后计算机系统计算的当前区域内压实度的平均值,可反映路基的综合压实情况[3]。
  (三)连续压实控制技术优点
  参考相关资料并总结以往连续压实控制技术应用经验,确定此项技术具有多种优点,具体表现为:
  (1)CMV值达到或者超过目标CMV值时,就意味着此段路基能够接受检验,并且所进行的各项检验均符合规范要求。这也说明了目标CMV值的显示能够确定路基施工符合相关规范要求,相应的目标CMV值可以作为路基施工作业的标准。
  (2)连续压实控制系统的有效应用能够弥补以往需要机手凭借操作经验在实地控制压实质量等参数的情况,仅在操作室内系统显示器上就能查看到路基压实图供操作机手参考,这大大提高了控制压实质量等参数的精准性。
  (3)在对路基碾压质量予以有效控制的过程中,连续压实控制系统的有效应用还能实时监测达不到规范要求的压实点及材料、实时监测到不合格的区域,以便施工人员能够进行针对性的施工,提高路基压实质量,避免出现因质量不达标而返工的现象[4]。
  (4)连续压实控制系统的有效应用,还能够路基施工相关数据予以收集和存档,最终生成报告,便于后续施工单位分析和总结该工程。
  (四)连续压实控制技术要点
  参考相关资料并总结性分析以往连续压实控制技术应用经验,确定其技术要点为:
  1.填料试验及控制
  填料质量的高低对路基施工质量高低有直接的影响,所以,再具体利用连续压实控制技术来辅助路基填筑施工的过程中需要做好填料试验及控制,尽可能的提高填筑材料质量。具体的做法是:1)填料物理性能的检测,也就是施工前在路基填料的料源點取样,对样品进行试验,重点测试样品的颗粒等级、最大干密度、最佳含水量、不均匀系数等,进而确定填料的物理性能,分析填料是否满足施工要求。2)粒径控制,也就是为了避免填筑材料粒径过大而影响路基压实质量,还需要根据填筑部位的实际情况,选用适合规格的筛网对填料进行筛选,将粒径过大的填料排除。3)含水量的控制,也就是根据室内试验结合现场的实际情况进行分析,得出各施工环节所需的用水量,从而加以控制[5]。
  2.目标CMV取值
  对于连续压实控制来说,目标CMV取值是核心部分,对于能否准确的、有效的控制路基压实质量有一定影响。所以,在具体进行路基连续压实控制过程中应当通过大量试验来反复测试和验证,最终得到准确性较高的目标CMV取值。在此需要特别说明的是目标CMV值容易受到填料类别、含水量、压路机型号等因素的影响,导致目标CMV值不准确。为了尽量避免此种情况的发生,相关负责最好根据填料类别及压路机型号来确定目标CMV值。   3.工艺参数
  路基连续压实控制中会涉及到的工艺参数有碾压厚度、碾压遍数及碾压速度。为了能够保证所设定工艺参数符合路基填筑施工实际情况,最终高质量完成路基施工,对于碾压厚度的确定应根据两填层每个位置的标高变化来计算填筑厚度平均值;而碾压遍数的确定则是通过GPS定位,检测每次压路机通过同一位的碾压厚度,进而利用计算机系统累计总体碾压遍数;碾压速度的确定,则是施工中操作机手根据操作室内系统控制箱显示的电子数值速度来得到精准的碾压速度[6]。
  4.数据采集与分析
  连续压实控制的数据采集与分析可以利用计算机系统自动完成,得到路基压实报告。其中会全面的涵盖的填筑厚度、碾压遍数、碾压速度、目标CMV取值等。
  二、地铁路基填筑工程连续压实控制技术的有效应用
  (一)工程概况
  某施工单位承建当地新建铁路第二双线DK884~DK899段,正线长度约为15km,其中路基长度约为14km,占正线线路长度的90%,线路主要以路基形式通过农田、林地。考虑到铁路工程质量要求较高,在本次铁路路基填筑施工阶段,决定运用连续压实控制技术作为辅助检测手段,与路基常规检测相配合,为高质量、高效率的完成路基施工创造条件。
  (二)连续压实控制技术的施工作业
  1.施工准备
  为了能够保证基于连续压实控制技术的铁路路基填筑施工能够顺畅进行,首先应当有做好一系列的施工准备工作,也就是1)根据总体施工方案来具体编制各项管理制度,与此同时组织优秀的技术人员来组成连续压实控制小组,根据连续压实控制技术要求及相关规范,对改小组成员进行必要的技术培训和安全技术教育是使之能够在后续的施工之中,规范化、合理化、标准化的操作连续压实控制系统,保证路基填筑施工顺利安全的进行。2)根据铁路路基填筑施工实际需求及相关规范要求来配备相应的设备,如压路机、压实检测系统、压实度测试仪、动态模量测试仪、电子水准仪、推土机、装载机及自卸车等[7]。3)为了能够保证施工人员有序的、合理的进行路基填筑施工,还需要做好人员分配,即确定现场技术负责人、专职安全员、司机、操作手、测量及检测人员等。
  2.填料试验及控制
  因为填筑材料是路基填筑施工的基本组成部分,对路基填筑施工质量有一定影响,所以施工单位在具体进行施工作业之前,还要做好填料试验及控制,即填料的物理性能检测、粒径控制及含水量控制。因上文已经对这部分进行了详细说明,在此不多做介绍。
  3.目标CMV取值
  对本次工程路基填筑施工实际情况予以了解和分析,同时参考相关文献,确定连续压实控制系统的目标CMV取值容易受到填料类别、压路机型号及最佳含水量等因素的影响,所以,在具体确定目标CMV取值的之前,相关负责人应当明确填料类别、压路机型号,在此基础上展开关于目标CMV取值的工艺性试验,经过反复分析实验结果,得到准确性较高的目标CMV取值。
  4.工艺参数控制
  连续压实控制系统的工艺参数是否准确对本次铁路路基填筑施工有一定的影响,所以出于提高铁路路基填筑质量的考虑,应当有效的控制工艺参数,即碾压速度、碾压厚度及碾压遍数。
  (1)碾压厚度。对于碾压厚度参数的控制,首先要根据送铺厚度、填筑范围及运输车辆装载量等相关方面,合理的设置石灰网格,进而标准化的放線。在此基础上根据相同填料与工艺试验所得到的参数,在连续压实控制系统之中设置天竺厚度参数,利用该系统所得到的两填层每个位置高程变化的相关数据,进而进一步计算平均碾压厚度。最后详细检测最大和最小位置的高程变化情况,从而有效的计算出最大和最小的填筑厚度值,又因实际施工的过程中两侧的平面位置会受到某些因素影响而无法完全对应,所以会出现最大、最小填筑厚度超出设定的情况,基于此合理调整平均碾压厚度[9]。
  (2)碾压遍数。对于碾压遍数的控制,需要工作人员先利用GPS来定位碾压位置,之后利用压路机来对定位的位置进行反复碾压,那么压路机每次通过同一位置,系统会自动累计碾压遍数。在具体计算平均碾压遍数的过程中,只要确定作业区域内碾压遍数的平均值即可,而要想做到这一点,就需要连续压实控制系统能够根据每个位置的碾压遍数来综合求得碾压遍数的平均值,之后由此生成压实检验报告,那么工作人员能够了解实际平均碾压遍数。
  (3)碾压速度。对于碾压速度的控制,主要是根据工艺试验总结的碾压速度来进行。具体的做法是在现场碾压的过程中,机手根据压路机自身的速度表盘,将速度粗略控制在工艺参数左右,当安装智能压实系统后,操作手能够根据系统控制箱中显示的电子数值速度来更加精准的控制碾压速度。
  5.路基填筑连续压实过程控制
  路基填筑连续压实过程控制包括同一作业面多台压路机同时作业和同一台压路机在几个作业面工作这两种情况。
  同一作业面多台压路机同时作业的过程中,需要注意的是煤层路基填筑的过程中施工人员一定要有效的操控压路机在固定的区域内进行碾压,如此才能保证分层填筑的厚度符合标准要求,最终提高路基填筑质量;在每层填料碾压施工的过程中,施工人员还要注意有效的控制压路机,避免出现交替碾压现象;在路基填筑碾压施工的过程中,负责连续压实控制系统的操作人员还要注意将智能压实系统全程打开,使之能够实时收集碾压数据,之后将数据生成为报告,以便对路基填筑碾压实际情况予以有效的分析,确定路基填筑碾压是否达到目标CMV值[10]。同一台压路机在几个作业面工作的过程中,施工人员需要特别注意是利用压路机完成第一个工作面碾压施工之后一定要通过智能压实系统来打印现场报告,对作业面施工是否达标予以分析,在确定作业面施工达标的情况下,交由监理人员签字,以便开展后续的作业面路基填筑碾压施工;之后的工作面碾压施工与前一个工作面碾压施工要求相同,那么施工人员直接利用压路机进行工作面碾压施工即可,不需要调整相关工艺参数,同样的最后生成的施工报告与上一个工作报告相对比,即可确定质量是否达标[11]。
  6、结束语
  伴随着科学技术的蓬勃发展越来越多的先进技术被广泛应用于各个领域当中,而对于铁路工程建设来说,连续压力控制技术是一项非常有效的辅助技术,将其有效的应用铁路工程施工之中,尤其是路基填筑施工环节,能够有效的检测和控制路基填筑施工的填筑材料、碾压施工,为高质高效的建成铁路工程创造条件。但基于本文一系列的分析,确定要想使连续压实控制技术能够在铁路路基填筑工程之中充分发挥作用,应当根据铁路路基填筑实际情况,按照相关标准,合理进行施工准备作业、填料试验及控制、目标CMV取值、工艺参数控制、路基填筑连续压实过程控制等各个环节,如此才能真正发挥连续压实控制系统的作用,促使路基填筑施工作业规范化、合理化、标准化的展开,为良好建成铁路工程创造条件。
  参考文献:
  [1]杨城.连续压实控制技术在铁路路基填筑中的应用[J].福建质量管理,2017,(14):129,121.
  [2]王凤祥.浅析铁路路基填筑工程连续压实控制技术的应用[J].魅力中国,2017,(25):281.
  (作者单位:中铁六局集团北京铁路建设有限公司)
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