吳江淮 高峰 鄭子棟 羅明亮 翟翠文

摘 要 連續(xù)壓實控制技術(shù)具有實時、連續(xù)、全面檢測等鮮明的優(yōu)點，目前在國內(nèi)外得到了較廣泛的應(yīng)用。為了提高工程施工水平和管理效率，在深圳機場擴建工程進行了連續(xù)壓實控制技術(shù)的實際應(yīng)用。結(jié)果表明，選用VCV指標作為連續(xù)檢測指標，采用目標值校準法作為質(zhì)量評估方法能夠取得良好的應(yīng)用效果。論文研究經(jīng)驗可為連續(xù)壓實控制技術(shù)的成功應(yīng)用積累經(jīng)驗，為其他填筑工程的連續(xù)壓實控制提供有益參考。

關(guān)鍵詞 連續(xù)壓實控制;壓實質(zhì)量;目標值校準法;相關(guān)性分析

連續(xù)壓實控制技術(shù)（Continuous Compaction Control，簡稱CCC）誕生于20世紀70年代[1-2]。該技術(shù)的基本工作原理是在振動輪上安裝傳感器，通過采集振動碾壓過程中的響應(yīng)信號并對其進行實時計算和處理，根據(jù)處理后的結(jié)果信息評估碾壓的質(zhì)量，并將相關(guān)數(shù)據(jù)直觀地顯示在管理平臺和車載屏幕上，以此來指導(dǎo)填筑施工。連續(xù)壓實控制技術(shù)具有諸多優(yōu)點，已在國內(nèi)外各填筑工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[3-7]。我國于20世紀80年代對連續(xù)壓實控制技術(shù)進行了引進和初步研究。經(jīng)過近40年的發(fā)展和探索，目前該技術(shù)已在我國的鐵路、公路、大壩以及機場建設(shè)中得到了大量應(yīng)用，積累了豐富的工程應(yīng)用經(jīng)驗，并分別于2015年和2017年先后頒布了公路和鐵路領(lǐng)域的連續(xù)壓實控制的技術(shù)規(guī)程[4]—《公路路基填筑工程連續(xù)壓實控制系統(tǒng)技術(shù)條件》（JT/T 1127-2017）和《鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實控制技術(shù)規(guī)程》（Q/CR 9210-2015）。盡管連續(xù)壓實控制技術(shù)在業(yè)界內(nèi)得到了較好的推廣，但是該技術(shù)尚未完全成熟，相關(guān)規(guī)范中的應(yīng)用標準也較為籠統(tǒng)，難以適應(yīng)精細化的管理要求[6-8]。因此，有必要對該技術(shù)進行工程應(yīng)用研究，以期為該技術(shù)的成功應(yīng)用積累經(jīng)驗和提供參考。

1工程概況

為了滿足日益增長的航空需求，深圳機場于2018年全面啟動了T4航站區(qū)的建設(shè)。擬建的深圳機場T4航站區(qū)擴建工程位于已有的T3航站樓北側(cè)，建設(shè)項目包括T4航站樓主體、衛(wèi)星廳以及聯(lián)絡(luò)道、滑行道、停機坪、建筑區(qū)、物流倉儲區(qū)等配套設(shè)施。深圳機場T4航站區(qū)擴建工程總占地面積約430萬平方米，碾壓填土、填石約600萬方。根據(jù)施工部署，對項目場地進行了碾壓施工區(qū)域劃分。填筑工程包含了填砂、素填土、雜填土和填石等多種類型填料，其中以場內(nèi)分選的花崗巖殘積土作為主要填料來源。

2連續(xù)壓實控制技術(shù)的實施

2.1 連續(xù)壓實控制方法的確定

針對深圳機場T4航站區(qū)擴建工程原地貌復(fù)雜、填料種類繁多、工程量大、周期長等特點，根據(jù)現(xiàn)行連續(xù)壓實控制技術(shù)規(guī)程，確定了機場擴建工程中連續(xù)監(jiān)測指標、壓實質(zhì)量控制方法、碾壓工藝流程及機械設(shè)備。深圳機場T4航站區(qū)擴建工程包含了多種類型的粗粒料和細粒料，其中以花崗巖殘積土填料為主要代表。既有研究表明，剛度/模量類和動力學類指標針對花崗巖殘積土相對而言具有更好的適用性。考慮到若采用剛度/模量類指標進行質(zhì)量控制，則需采購國外昂貴的振動壓路機，將大幅度增加應(yīng)用成本。因此，采用國內(nèi)VCV指標作為深圳機場T4航站區(qū)擴建工程的連續(xù)壓實監(jiān)測指標。在壓實質(zhì)量控制方法上，采用以壓實度、壓實均勻性和壓實穩(wěn)定性為壓實質(zhì)量評價指標進行綜合評定，以目標值校準法為壓實質(zhì)量控制方法對深圳機場T4航站區(qū)擴建工程進行碾壓質(zhì)量的連續(xù)壓實控制。同時，工藝流程及質(zhì)量控制標準按照第六章執(zhí)行。此外，在深圳機場T4航站區(qū)擴建工程的實際碾壓施工中，借鑒了以往的工程經(jīng)驗對填料含水量進行了重點控制。由于新進場填料的含水量較大，在按照碾壓厚度要求鋪攤完成后，通常需要晾一定的時間。碾壓施工前采用酒精燃燒法快速測定填料的含水量，在滿足填料的含水量要求后再進行連續(xù)碾壓施工和監(jiān)測。

2.2 連續(xù)壓實控制設(shè)備

根據(jù)前期試驗研究經(jīng)驗，深圳機場T4航站區(qū)擴建工程在應(yīng)用連續(xù)壓實技術(shù)時，選用了VCV指標作為控制指標，應(yīng)用廣州中海達公司生產(chǎn)的北斗壓路機智能壓實系統(tǒng)進行連續(xù)壓實質(zhì)量控制。該智能壓實系統(tǒng)能夠?qū)崟r的顯示振動測值和碾壓參數(shù)，從而較好指導(dǎo)操作人員工作，確保了壓實質(zhì)量的統(tǒng)一性和均勻性。同時也可為施工、監(jiān)理和業(yè)主各方提供更全面的壓實信息，提高作業(yè)質(zhì)量和工作效率。連續(xù)壓實控制設(shè)備主要由車載系統(tǒng)、基站系統(tǒng)和控制平臺三部分組成。

2.3 現(xiàn)場校驗試驗

根據(jù)前期的施工部署，選取4-2標段的連續(xù)壓實控制技術(shù)工程應(yīng)用作為研究對象。4-2標段的總面積約為21.2萬平方米，該標段根據(jù)施工方案共劃分為55個連續(xù)壓實監(jiān)測單元。4-2標段采用的填料主要為花崗巖殘積土，相關(guān)性校準試驗和施工時均采用了LSS220型振動壓路機。根據(jù)第六章研究成果，嚴格按照目標值率定的基本流程和要求在4-2標段選定了試驗區(qū)域，開展了相關(guān)性校準試驗。試驗中常規(guī)質(zhì)量檢測分別進行了壓實度檢測、Evd檢測和K30檢測。

根據(jù)相關(guān)性校準試驗采集到的振動測值和常規(guī)質(zhì)量指標檢測值，分別進行一元線性回歸分析和多元回歸分析，其中，多元回歸模型考慮了激振力、振動頻率、行車速度和填料含水量的影響。分別得到了VCV指標與壓實度、Evd和K30的一元和多元回歸模型。

以壓實度、Evd和K30為自變量的一元回歸分析的決定系數(shù)分別為0.62、0.65和0.33。其中，基于壓實度和Evd回歸模型的決定系數(shù)較為接近，兩者換算后的相關(guān)系數(shù)R≈0.8>0.7，均滿足連續(xù)壓實控制技術(shù)的基本應(yīng)用要求。而基于K30回歸模型的相關(guān)系數(shù)約為0.57，不滿足應(yīng)用要求而不予采用。以壓實度、Evd和K30為自變量的多元回歸分析的決定系數(shù)分別為0.76、0.73和0.64，相比一元回歸模型均有較大幅度的提高。對比分析表中結(jié)果可知，多元回歸模型考慮了碾壓參數(shù)的影響，因而更貼近實際且應(yīng)用精確度更好。

鑒于：①一元回歸模型中的基于壓實度和Evd的決定系數(shù)均滿足現(xiàn)行規(guī)范中規(guī)定的工程應(yīng)用要求;②多元回歸模型雖然具有更高的擬合精度，但是涉及的參數(shù)較多且當前尚未開發(fā)出對應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和管理平臺，需要技術(shù)人員根據(jù)實時采集的碾壓參數(shù)進行二次數(shù)據(jù)處理和評估，對施工和管理效率帶來了一定的影響。因此，深圳機場T4航站區(qū)擴建工程選用一元回歸模型進行目標值校準法的實際應(yīng)用。根據(jù)設(shè)計要求，碾壓區(qū)域的壓實度和Evd的合格標準分別為93%和50MPa。因此，基于一元回歸模型計算得到的對應(yīng)的目標振動測值[VCV]分別為44.8 m/s2和47.2m/s2?？紤]到填筑工程需滿足物理性能和力學性能的雙重要求，選取兩者的較高標準作為目標值。因此，深圳機場T4航站區(qū)擴建工程4-2標段采用相同特性的花崗巖殘積土作為填料時的目標振動測值確定為[VCV]=48 m/s2。

根據(jù)相關(guān)性校準試驗確定的目標振動測值，在4-2標段進行了連續(xù)壓實監(jiān)測。以4-2標段西側(cè)的某連續(xù)壓實監(jiān)測單元為例，分別得到了該監(jiān)測單元的包括壓實程度、壓實均勻性和壓實穩(wěn)定性在內(nèi)的質(zhì)量評價結(jié)果。同時根據(jù)振動測值的分布識別出了若干碾壓薄弱區(qū)域，在薄弱區(qū)域進行了常規(guī)質(zhì)量檢測，從而對該連續(xù)壓實監(jiān)測單元進行綜合的質(zhì)量評估。

3壓實質(zhì)量評價

選定的連續(xù)壓實監(jiān)測單元的面積約為3200平方米，碾壓機械和填料類別與現(xiàn)場校準試驗一致。填料攤鋪厚度為30cm，采用弱振和強振碾壓結(jié)合的方式進行碾壓施工。根據(jù)工程經(jīng)驗設(shè)計的碾壓工藝為靜碾1遍+強振碾壓4遍+弱振碾壓1遍，以弱振碾壓的連續(xù)壓實監(jiān)測結(jié)果作為質(zhì)量評判依據(jù)。在強振碾壓第4遍后進行弱振碾壓收緊碾壓面并進行質(zhì)量評估。由于第5遍的壓實程度不滿足驗收要求，增加弱振碾壓一遍，第6遍振動碾壓的壓實程度也未達到驗收標準，且距離合格標準仍然相差較大。因此，增加強振碾壓和弱振碾壓各一遍。

隨著碾壓遍數(shù)的增加，碾壓合格區(qū)域的面積隨之增加。碾壓施工時的包括行車速度、激振頻率在內(nèi)的碾壓參數(shù)均滿足既定方案的要求，表明連續(xù)壓實監(jiān)測數(shù)據(jù)是有效的。

隨著碾壓遍數(shù)的增加，壓實程度通過率逐漸增大，變化系數(shù)隨之減小，而均勻系數(shù)先減小后增大。表明了碾壓遍數(shù)越多，壓實程度和壓實穩(wěn)定性越好，但碾壓遍數(shù)與壓實均勻性沒有必然性的聯(lián)系。存在壓實程度滿足要求而壓實均勻性較差的情況，將可能嚴重影響到填筑體的使用性能和壽命。由此可見，既往簡單的依靠碾壓遍數(shù)進行質(zhì)量控制的經(jīng)驗方法和常規(guī)質(zhì)量檢測方法往往難以控制和評價壓實的均勻性，在今后的壓實質(zhì)量驗收時需要引起重視。

碾壓第8遍后的壓實程度通過率為94.5%，略小于通過率不小于95%的要求。碾壓第8遍后的壓實均勻性系數(shù)為0.83，滿足壓實均勻性的驗收要求。碾壓第8遍后的變化系數(shù)為0.01，滿足壓實穩(wěn)定性的驗收要求?？紤]到碾壓第8遍后的通過率十分接近合格標準，且壓實均勻性和壓實穩(wěn)定性均滿足要求，同時后續(xù)還將進行薄弱區(qū)域的質(zhì)量檢測，若再增加碾壓遍數(shù)將可能造成碾壓成本和工期的浪費。因此，通過目標值校準法對該連續(xù)壓實監(jiān)測單元的碾壓質(zhì)量評估為通過驗收。

4結(jié)束語

（1）采用VCV指標作為控制指標，以目標值校準法為評估方法的連續(xù)壓實控制技術(shù)在深圳機場T4航站區(qū)擴建工程得到了成功的應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟社會效益。

（2）為貼近連續(xù)壓實控制技術(shù)的基本假定條件，建議在實際工程應(yīng)用時事先對填筑體進行初步碾壓，以弱振碾壓測值作為連續(xù)壓實評估依據(jù)，從而取得較滿意的應(yīng)用效果。

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