填筑工程连续压实控制技术规程》宣贯讲座(铁道部201.pptx

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1、徐光辉徐光辉宣 贯讲 座 铁路路基填筑工程铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程连续压实控制技术规程2012.03西南交通大学西南交通大学中 华 人 民 共 和 国 行 业 标 准参编单位：铁二院、铁二局、铁科院讲座内容规 程 内 容流 程 举 例常 见 问 题1.1 各 章 简 介1. 规 程 内 容规 程 架 构按照施工顺序编排 连 续 压 实 控 制 实 施 的 四 个 关 键 环 节（阶段）编制目的适用范围连续压实控制的系统功能 连续压实控制技术的使用原则第一章 总 则压实质量控制现状（1）常规检测传统压实控制传统控制方法一览常规检测的不足 在碾压结束后进行，属于结果控制，发现问题需返工

2、，不能实时处理； 依靠抽样试验进行，花费时间，加载占用重型设备，给施工过程带来干扰； 仅得到“抽样点”的检验结果，很难控制路基压实的均匀性； 发现个别抽样点不满足要求时，很难界定重新碾压的范围，容易造成其它合 格区域的“过压”现象； 抽样检验比较适合样本总体均匀的情况，当填料存在变异时，抽样点是否具 有代表性值得怀疑。 碾压遍数控制法和碾压轮迹控制法都是经验性的施工工艺控制法。其发展背景是由于碾压巨粒料时没有其它控制方法而不得已采用的经验方法，属于宏观控制，谈不上什么控制精度。（2）连续检测连续压实控制国外发展及应用 瑞典于1975年研制了检测设备（压实计），并开始工程应用。产生了利用振动压路

3、机在碾压过程中的动态反应信息来检测压实质量的想法。8080年代：年代：（发展期（发展期）德国和瑞士等国家的加入，进一步推动了本项技术的发展，在工程中也得到了更广泛的应用。9090年代：年代：（成熟期（成熟期制定规范与普遍采用制定规范与普遍采用）国际上系统地提出来了连续压实控制技术CCC技术。一些国家开始建立相关技术标准。在铁路、公路、大坝、机场、机场、地基等填筑工程领域进行了普遍应用。 20002000年以后年以后（智能初期（智能初期） 由于技术的成熟，研究的重点已转移到如何进行智能压实问题压路机根据土体的变化进行自动调频调幅以优化压实。“智能压实（IC）”，是CCC技术与压路机械进一步结合的

4、产物，是筑路技术的“第三次革命”。 具有智能压实功能的压实机具注意智能压实的含义国内相关行业 从1993年起本编写组成员开始参加研究其它行业已开展相关标准的研究公路领域哈工大2000水电领域 水电科研院1988公路领域哈建大1993铁路领域西南交大2008BYA92、94、2004瑞 典德 国ZTVE-StB-93、94、2009、2010奥地利RVS 8S.02.6 一些国家关于连续压实控制的技术标准法国、荷兰、爱尔兰等国家计划将其纳入国家标准中，欧盟考虑建立一套统一的CCC技术标准。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

5、的压实状态，进而实现碾压过程中压实质量的连续控制。基本原理与主要特点（1）基本原理 连续压实控制基本原理示意图由压路机的振动响应识别路基抵抗力是关键连续压实控制连续压实控制 Continuous Compaction Control 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。 理 论 基 础压实机具作用下 路基结构抗力与振动响应（加速度）关系 线性分析( ,)zFF P f M K C 2222()(2)4zKfCFXf 非线性分析230( )( )()F x

6、Mf xMxx12()sinsin3xABtBt通过对各种振动压实机具和各种填料的大量试验，验证了连续压实控制指标与常规检验指标（指K30、Ev2、Evd、K）之间具有正相关关系。抗力与振动响应抗力与振动响应的一致性验证了理论分析结论抗力与干密度在压实度能测准的条件下，抗力与压实度之间具有正相关性抗力与K30抗力与Ev2抗力与Evd为采用连续压实控制技术提供了依据 无论是常规检测还是连续检测，都是对路基结构抵抗变形能力的某种度量。由于检测方法不同以及岩土材料的复杂性，目前还不能对各种检测方法的结果建立理论上的关系。但国内外的大量工程： 连续检测结果与常规检测结果之间在统计学意义上具有。由点的抽

7、样检测转变为的全面监控与检测，现场显示压实结果。 （2）主要特点 点的抽样检验费时费力，给施工过程带来明显干扰。与常规检测方法结合起来，可以使常规检测的抽样控制变为关键（薄弱）区域控制，大量减少常规检测的数量,并且可以确认常规检测不合格点所处的范围。若个别试验点不满足要求时，重新碾压界线很难界定。 在压实薄弱区域（红色）进行常规检测，更能保证压实质量。实现了施工过程的全过程监控，与施工同步，效率高、不干扰施工并且能够指导现场施工，对欠压地段及时补充碾压，同时可以避免过压和优化碾压遍数，可以提高压实质量的均匀性。连续检测与施工同步常规检测事后进行无砟轨道结构更需要路基提供均匀的支承条件路基的不均

8、匀支承容易造成上部结构的损伤，影响运营期的行车安全量测设备智能化程度高，操作简单，安装在驾驶室内实时显示压实信息，便于操作使用。对于大粒径填料路基，本项技术是目前可行的质量控制方法。 总体而言，连续压实控制技术改变了传统意 义上的抽样控制方式，不但使用在碾压的全 过程中，还体现在对整个碾压面的全覆盖式 控制上，已经成为一项成熟并普遍应用的先 进压实技术，在欧洲一些先进高铁国家得到 了普遍应用，被欧美誉为筑路技术的第三次 革命。 建立连续压实控制技术的相关标准，在路基填筑过程中进行全过程的连续压实质量控制已成为一项迫切需要解决的问题。采用这项技术不但能提高生产效率，还能更有效地控制和提高路基的压

9、实质量。适用于各类铁路路基填筑工程 定位于路基填筑压实质量过程控制 总结工程实践、吸收最新科研成果与现行规范、规程的协调统一 编 制 原 则科技司：科研项目建设司：铁路科研与实践为编制奠定了基础 参与项目研究参与相关研究的先后有：西南交大，哈工大，铁二院，铁科院，哈大客专公司，京沪高铁公司，兰新铁路甘青公司，铁二局，铁八局，铁一局、中南大学，大连理工大学、哈尔滨理工大学、上海工程技术大学以及中水电集团公司等。研究人员由土木、岩土、电子、控制、计算机、测试等多个专业组成。参加项目评审与指导包括周镜院士在内的众多路内外专家参加了不同阶段的评审和技术指导。参加项目评审的有铁道部相关部门，铁科院，铁一

10、、二、三、四院，同济大学以及铁二、三、八、十二局等多个施工单位。（1）科技司项目（2）建设司项目（3）工 程 实 践这些工程实践不但进一步验证了技术成果的这些工程实践不但进一步验证了技术成果的 可靠性，同时也为建立技术标准奠定了基础。可靠性，同时也为建立技术标准奠定了基础。2008年在哈大客专大连至沈阳标的二段、三段2008年在京沪高铁三标2009年在成灌铁路二标2010年在兰新铁路甘青段八、九标此外此外,2007年在武广客专进行了一些应用研究 在路外一些填筑工程中也进行了应用哈大客专京沪高铁兰新铁路八、九标位于张掖地区，其中路基全长70余公里。2010年6月，项目组为指挥部、监理公司和施工单

11、位提供了多次技术培训。这是第一次在铁路建设中进行的大面积应用。控制项目包括压实程度、压实稳定性和均匀性，压实薄弱区检测。这些工程应用不但进一步验证了研究成果的可靠性，同时也进一步明确了规程编制原则。成灌铁路深圳某造纸厂新建工程深圳某造纸厂新建工程 大型填海造地大型填海造地采用压实薄弱区域控制法，大量减少了常规检验（压实度）数量哈尔滨群力开发区 市政道路杂填土路基处理评估 综上所述，国内外各行业的技术成果与工程实践表明目前已具备了编制连续压实控制技术标准的条件规程进行了多次专家审查，经逐 字逐句地反复修改，最终形成报批稿。规程送审稿审查与德国标准编写者进行技术交流国际交流第三章 基 本 规 定（

12、1）连续压实控制系统组成硬件部分：加载设备 + 量测设备软件部分：压实控制软件 + 数据管理软件（2）连续压实控制技术的用途从压实程度、压实均匀性从压实程度、压实均匀性和压实稳定性三和压实稳定性三方面对路方面对路基质量进行控制基质量进行控制 过程控制：压实程度、压实均匀性、压实稳定性 质量检测：确定碾压面压实状态分布，识别薄弱区域（3）加载设备和量测设备的技术要求 振动压路机 自重不宜小于16吨 加载设备自重主要影响检测深度频率主要影响激振力振动频率波动较大，将会导致激振力出现更大的波动，量测结果出现异常变化振动频率的波动范围不应超过规定值的0.5Hz 组成：振动传感器、信号调理（放大、滤波）

13、、采集、 记录、信号分析处理软件和显示装置等部分n 采用加速度传感器n 垂直安装n 不小于10mV/ms-2n 量程不小于10g 量测设备模/数转换位数应不小于16位 采样频率应不小于400Hz 实时以数字和图形方式显示压实质量相关信息数据采集与显示装置连续压实控制应按照四阶段进行。 铁路路基填筑工程连续压实控制工艺流程图 （4）关键环节和工艺流程工艺流程 相关性校验的实施步骤 相关系数和回归方程的计算方法 采用相关系数判定技术适用性的原则 连续压实控制目标值的确定方法第四章 相关性校验压实质量过程控制和质量检测的实施步骤 压实程度、压实均匀性和压实稳定性判定准则和控制的标准 压实薄弱区域的确

14、认方法 压实薄弱区域内进行常规质量验收的原则第五章 连续压实控制 第六章 压实质量报告 压实质量报告相关信息采用易于读取和存储的数据格式。 压实质量报告除进行常规存档外尚应进行电子存档 压实质量报告以图形和数字方式显示也是为下一步压实质量信息化管理做准备也是为下一步压实质量信息化管理做准备 A. Description of the contents连续压实质量检测报告压实状态分布图、压实程度分布图、过程控制最后一遍的相关资料以及薄弱区域的压实质量验收资料相关性校验报告对比试验数据、相关系数、回归模型，附有试验段压实状态分布图和碾压轮迹振动压实曲线附录 B与C 压实质量报告图例压实质量报告 实

15、际的图例 过程控制中的压实程度、均匀性和稳定性控制标准A. Description of the contents质量检测中的识别薄弱区域与常规检验数量 相关性校验中的相关系数与连续压实控制的目标值1.2 关 键 技 术 应结合填筑工艺试验进行将试验段碾压成三种密实状态能反映正确的相关关系（1）相关性校验试 验 路 的 碾 压相关程度参考准则相关系数的绝对值相关程度0.91.0相关性非常强0.70.9相关性强0.50.7相关性弱0.5相关性非常弱 相 关 系 数 的 规 定0.70.7？通过对哈大客专、京沪高铁、成灌铁路、兰新铁路等现场的路基不同位置、不同填料、不同振动压路机的近千组对比试验结

16、果表明，振动压实值与常规质量验收指标（K30、Ev2、Evd）之间的相关系数大部分在0.75以上。0.7是相关程度强弱的一个分界点。对于岩土材料而言，0.7和0.75对于判定相关程度强弱的影响并不大。 瑞典规范规定R0.6时相关性成立，德国和奥地利等国家规定R0.7时相关性成立。 本规程将相关系数的下限定为本规程将相关系数的下限定为0.70.70 0 x按照现行相关标准确定的常规质量验收指标的合格值 连续压实控制的目标值（2）过 程 控 制 碾压过程中，根据振动碾压过程中连续检测取得的压实质量信息，按照压实程度、压实均匀性和压实稳定性的判定和控制标准进行实时的压实质量监控。 应在碾压过程中进行

17、压实程度控制填筑体物理力学性能达到规定值的程度，解决填筑体是否有足够强度和刚度支承上部结构。压实均匀性控制填筑体物理力学性能的均匀分布程度，解决能否均匀支承上部结构。压实稳定性控制填筑体物理力学性能的稳定程度，解决在列车重复荷载作用下填筑体能否长期、有效地支承上部结构（疲劳问题）。 三方面共同控制的重要性判定某一点是否合格判定某一点是否合格压实程度控制 在压实过程中在压实过程中n 碾压面压实程度的通过率按合格面积占碾压面面积的多少计算n 碾压面通过率应按不小于95%进行控制不合格检测单元应呈分散分布状态，其中允许的连续单元面积高铁：不大于5平米；普铁：不大于10平米 在碾压面压实某一遍后在碾压

18、面压实某一遍后国外关于压实程度控制国外关于压实程度控制按最小值控制 按照连续控制目标值进行控制，合格率为90%，即允许有不超过10%的点存在，但不能呈连续分布状态，而是分散地分布在碾压面上。按10%-最小分位点控制按照连续控制目标值进行控制，合格率为90%。其中连续控制的目标值是正常目标值的90%，即目标值为0.9VCV。3）美国压实均匀性宜按振动压实值数据不小于其平均值的80%：iVCV0.8VCV进行控制。压实均匀性控制 在压实过程中在压实过程中 鉴于目前压实均匀性控制现状，本规程提出了不低于振动压实值数据平均值80%的规定，这是最低下限要求，是一种最小值控制方法，大致相当于最多允许将常规

19、质量验收指标数据平均降低30%50%，即一组常规检测数据，若有低于其平均值的30%50%的点便认为是不均匀点，其做法与数理统计方法中的“3原则”类似。只对最低下限进行了规定是考虑到目前工程实际情况。 奥地利/ISSMGE规范中初步提出控制所有的连续压实数据在0.8VCV1.5VCV之间，且变异系数不大于20%。 美国明尼苏达州运输部（MnDOT）对该州范围内的填料规定90%的连续压实数据在0.9VCV1.2VCV之间，且没有小于0.8VCV的数据。国外都是基于目标值进行的，没有对振动压实曲线本身的波动提出要求，有可能出现满足目标值要求，而振动压实曲线依然有很大波动的现象。国外关于国外关于压实均

20、匀性控制压实均匀性控制压实程度合格但压实不均匀实例压实程度合格但压实不均匀实例压实稳定性应按同一碾压轮迹上前后两遍振动压实值数据变化率精度进行控制。其中精度可根据相关方程、按照对应的常规质量验收指标数据变化率不大于5%进行确定。压实稳定性控制 在压实过程中在压实过程中稳定与不稳定实例与平板载荷试验中的分级加载类似每级荷载作用下都必须达到稳定状态反馈控制措施连续压实质量检测应确定施工段过程控制完成后的碾压面压实状态分布和压实程度分布状况。（3） 质 量 检 测连续压实质量检测应在施工段连续压实过程控制结束（碾压作业结束）时开始。 应在碾压结束时进行压实状态划分与薄弱区域相对低值区域都可称做薄弱区

21、域普通填料普通填料压实系数6个抽检点中选取1个点在压实质量薄弱区域内；地基系数4个抽检点中选取1个点在压实质量薄弱区域内。化学改良土化学改良土压实系数6个抽检点中选取1个点在压实质量薄弱区域内；抗压强度3个抽检点中选取1个点在压实质量薄弱区域内。 压实薄弱区中的常规质量验收数量讲座内容流 程 举 例规 程 内 容常 见 问 题2.1 应 用 全 过 程 演 示2. 流程举例 相关性校验（1）修建试验路根据要求将试验路段碾压成三种密实状态（2）进行连续与常规检测不少于3X6组在不同压实状态对应的点位上进行常规试验，并记录数据对（3）计算相关系数并建立相关模型（方程）数据预处理剔除异常点计算相关系

22、数判定是否0.7在r 0.7情况下建立相关模型（方程）（4）确定连续压实控制目标值 用于后续施工段的压实程度控制 过 程 控 制 按照路基施工规范要求进行正常施工碾压作业A. Description of the contents 在振动压实过程中进行连续压实的量测与控制操作 核查检测设备和施工段使之满足规定要求 在压实过程进行压实程度控制 在压实过程进行压实均匀性控制 在压实过程进行压实稳定性控制三者同时进行！碾压过程中的实时显示过程控制之一过程控制之一 压实程度控制碾压结束时的压实程度碾压过程中的压实程度过程控制之二过程控制之二 压实均匀性控制过程控制之三过程控制之三 压实稳定性控制常规验

23、收检验 在压实最薄弱区域进行 质 量 检 测 形 成 报 告 采用图形形式与电子文件两种形式进行A. Description of the contents 提交压实质量报告给有关部门进行会签和存档 采用易于读取的格式进行存储讲座内容流 程 举 例规 程 内 容常 见 问 题从上个世纪八十年代起，国内外众多厂家对此进行过研制，但绝大部分的测试效果都不准确，造成不能很好地指导压实质量控制。其根本原因在于对存在的“则不准”现象没有很好地把握。因此，在使用前必须严格进行对设备进行相关性校验，相关系数0.70是对各种量测设备进行技术把关的最低界限。 量测设备问题3. 常见问题常见问题 相关系数小于相关

24、系数小于0.7发原因主要有两方面：发原因主要有两方面： 连续检测与常规检测所影响的路基范围（水平与垂直） 不同所引起； 所采用的连续评定指标存在局限性或缺陷所致。 相关性校验问题由于振动压路机存在振动参数不统一、稳定性较差等问题，其压实程度控制的目标值尚不能针对填料类型进行统一规定。因此，结合路基填筑试验段开展相关性校验的环节不可或缺。 连续压实控制目标值 对于此类填料，含水量是影响力学性能的重要因素。在一定含 量条件下确定的相关关系以及目标值，当含水量发生变化时其 相关关系和目标值也随之变化，相关关系尽管存在，但不唯一。 比较好的办法是在进行相关性校验时，将含水量作为一个变量考 虑，但试验工

25、作量大，并且含水量也不易精确控制。 尽管如此，但大量实践表明，无论含水量怎样变化，振动压实值 总是与该含水量条件下的常规质量验收指标之间具有统计学意义 上的正相关性。 对含水量敏感的填料问题在合格标准的临界值附近可能存在一个值对应多个另一个值的问题，即：有可能出现常规检测合格而连续检测不合格或连续检测合格而常规检测不合格问题 连续检测与常规检测的对应问题一个VCV对应多个K30 目前30cm填层要求是基于原来12吨振动压路机 而提出的。 由于目前普遍采用20吨以上的压路机，所以层厚 可适当放宽，不必精确控制。 采用每一填层的”基底标高+层数“方案 如何解决控制填层厚度问题从国外和国内相关行业连续压实技术的应用情况看，采用连续压实控制技术作为质量控制手段后，可减少现行铁路路基压实质量验收标准中的检验数量。本规程与现行铁路路基工程施工质量验收标准并行一段时间后，再适时优化现行铁路路基工程施工质量验收标准中关于路基压实质量的检验数量。 减少常规验数量问题采用连续压实控制后减少常规检测数量 在技术上是可行的国外压实薄弱区域特征与常规检测数量参考 连续压实控制点式压实控制谢 谢 !