11.1.3.1　路基填料的室內(nèi)試驗項目

1.顆粒分析

應(yīng)根據(jù)粒徑分組，由大到小，以最先符合者確定。通過先粗后細(xì)的原則以最先滿足者優(yōu)先一級定名，然后根據(jù)曲率系數(shù)Cu、不均勻系數(shù)Cc、細(xì)粒含量、巖石軟硬風(fēng)化程度進行二級定名。

顆粒級配分為良好（Cu≥5且Cc＝1～3）和不良（Cu＜5且Cc≠1～3）。

2.液塑限

液限含水率試驗采用聯(lián)合測定法，圓錐儀總質(zhì)量為76g，入土深度10mm，分組查塑性圖。

3.細(xì)粒含量

根據(jù)鐵路工程土的分類標(biāo)準(zhǔn)，砂粒、粉粒、黏粒的含義分別如下：

砂粒：粒徑0.075mm＜d≤2mm的顆粒。

粉粒：粒徑0.005mm≤d≤0.075mm的顆粒。

黏粒：粒徑d＜0.005mm的顆粒。

4.擊　實

根據(jù)填料顆粒級配、細(xì)粒含量選擇錘擊或振動擊實。

5.粗粒土最大干密度

適用于最大顆粒粒徑小于75mm、通過0.075mm篩的顆粒質(zhì)量不大于15%的無黏性自由排水的粗粒土。

表11-1　巨粒土、粗粒土和砂類土填料分組

續(xù)表

續(xù)表

注：1.顆粒級配分為良好（Cu≥5且Cc＝1～3）和不良（Cu＜5且Cc≠1～3）。式中：不均勻系數(shù)Cu＝d60/d10；曲 率系數(shù)Cc＝230d/(d10×d60)，d10、d30、d60分別為顆粒級配曲線上相應(yīng)于10%、30%、60%含量顆粒的粒徑。
2.硬塊石為單軸飽和抗壓強度Rc＞30 MPa的塊石；軟塊石為單軸飽和抗壓強度Rc≤30 MPa的塊石。
3.細(xì)粒指數(shù)粒（d≤0.075mm）的質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比。

細(xì)粒土填料分組

注：1.液限含水率試驗采用聯(lián)合測定法，圓錐儀總質(zhì)量為76g，入土深度10mm。
2.　A線方程中的WL按去掉%后的數(shù)值進行計算。

11.1.3.2　現(xiàn)場路基質(zhì)量控制試驗項目

鐵路路基現(xiàn)場一般采用地基系數(shù)K30、壓實系數(shù)K、動態(tài)變形模量Evd等指標(biāo)控制壓實質(zhì)量；用中粗砂填筑的普通鐵路路基，其壓實質(zhì)量采用地基系數(shù)K30、相對密度Dr指標(biāo)控制；用塊石類混合料填筑的普通鐵路路基，其壓實質(zhì)量采用地基系數(shù)K30指標(biāo)控制。

1.壓實系數(shù)K

2.地基系數(shù)K30

3.動態(tài)變形模量Evd

試驗結(jié)果可采用下面簡化公式計算：

4.靜態(tài)變形模量Ev2

變形模量Ev計算：

（1）第一次加載和第二次加載所得到的應(yīng)力-沉降量曲線，可用式（11-4）表達(dá)：

（2）應(yīng)力-沉降量曲線方程的系數(shù)是將測試值按最小二乘法計算得到的。用于計算系數(shù)的方程式為

（3）變形模量Ev是通過應(yīng)力-沉降量曲線在0.3σmax和0.7σmax之間割線的斜率確定的，變形模量應(yīng)按下式計算：

σ1 max——第一次加載最大應(yīng)力（MPa）；

a1——一次項系數(shù)（mm/mPa）；

a2——二次項系數(shù)（mm/mPa2）。

（4）試驗結(jié)束應(yīng)將試驗結(jié)果按表11-2填寫。表中Ev2/Ev1的比值可用來檢查檢測結(jié)果的正確性，此值一般不應(yīng)大于2.5。

表11-2　試驗結(jié)果匯總表

注：采用第一次加載測試值計算的變形模量為Ev1；采用第二次加載測試值計算的變形模量為Ev2。

5.常規(guī)檢測——傳統(tǒng)壓實控制（見表11-3）

表11-3　傳統(tǒng)檢驗控制方法一覽表

6.連續(xù)壓實控制

1）技術(shù)發(fā)展

60年代：（萌芽期）產(chǎn)生了利用振動壓路機在碾壓過程中的動態(tài)反應(yīng)信息來檢測壓實質(zhì)量的想法。

70年代：（研究期）瑞典于1975年研制了檢測設(shè)備（壓實計），并開始工程應(yīng)用。

80年代：（發(fā)展期）德國和瑞士等國家的加入，進一步推動了本項技術(shù)的發(fā)展。在工程中也得到了更廣泛的應(yīng)用。

90年代：（成熟期——制定規(guī)范與普遍采用）國際上系統(tǒng)地提出來了連續(xù)壓實控制技術(shù)——CCC技術(shù)。一些國家開始建立相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（見表 11-4）。鐵路、公路、大壩、機場、地基等填筑工程中已得到。

2000年以后（智能初期）由于技術(shù)的成熟，研究的重點已轉(zhuǎn)移到如何進行智能壓實問題——壓路機根據(jù)土體的變化進行自動調(diào)頻調(diào)幅以優(yōu)化壓實。

“智能壓實（IC）”，是CCC技術(shù)與壓路機械進一步結(jié)合的產(chǎn)物，是筑路技術(shù)的“第三次革命”。

表11-4　一些國家關(guān)于連續(xù)壓實控制的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2）基本原理

將振動壓實機具作為加載設(shè)備，根據(jù)壓實機具與路基之間的相互作用，通過路基結(jié)構(gòu)的反作用力（抗力）來分析和評定路基的壓實狀態(tài)，進而實現(xiàn)碾壓過程中壓實質(zhì)量的連續(xù)控制。

連續(xù)壓實控制基本原理如圖11-1所示。

圖11-1　連續(xù)壓實控制基本原理示意圖

連續(xù)壓實控制（Continuous Compaction Control）：路基填筑碾壓過程中，根據(jù)土體與振動壓路機相互動態(tài)作用原理，通過連續(xù)量測振動壓路機振動輪豎向振動響應(yīng)信號，建立檢測評定與反饋控制體系，實現(xiàn)對整個碾壓面壓實質(zhì)量的實時動態(tài)監(jiān)測與控制。

由壓路機的振動響應(yīng)識別路基抵抗力是動態(tài)監(jiān)測與控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

通過對各種振動壓實機具和各種填料的大量試驗，驗證了連續(xù)壓實控制指標(biāo)與常規(guī)檢驗指標(biāo)（指K30、Ev2、Evd、K）之間具有正相關(guān)關(guān)系。

主要特點：

由點的抽樣檢測轉(zhuǎn)變?yōu)楦采w整個碾壓面的全面監(jiān)控與檢測，現(xiàn)場可視化顯示壓實結(jié)果（見圖11-2）。

圖11-2　連續(xù)壓實合格點與不合格點

點的抽樣檢驗費時費力，給施工過程帶來明顯干擾。

與常規(guī)檢測方法結(jié)合起來，可以使常規(guī)檢測的抽樣控制變?yōu)殛P(guān)鍵（薄弱）區(qū)域控制，大量減少常規(guī)檢測的數(shù)量，并且可以確認(rèn)常規(guī)檢測中的不合格點所處的范圍（見圖 11-3、圖11-4）。

圖11-3　連續(xù)壓實合格點與不合格點范圍

圖11-4　連續(xù)壓實控制評價

在壓實薄弱區(qū)域（紅色）進行常規(guī)檢測，更能保證壓實質(zhì)量。但是，若個別試驗點不滿足要求，就很難界定重新碾壓的界線。

實現(xiàn)了施工過程的全過程監(jiān)控，與施工同步，效率高、不干擾施工，并且能夠指導(dǎo)現(xiàn)場施工，對欠壓地段及時補充碾壓，同時可以避免過壓和優(yōu)化碾壓遍數(shù)，可以提高壓實質(zhì)量的均勻性（見圖11-5）。

圖11-5　連路基結(jié)構(gòu)性能分布

無砟軌道結(jié)構(gòu)較有砟軌道結(jié)構(gòu)更需要路基提供均勻的支承條件，這是因為路基的不均勻支承容易造成上部結(jié)構(gòu)的損傷，影響運營期的行車安全。這對高速鐵路尤為重要。

量測設(shè)備智能化程度高，操作簡單，安裝在駕駛室內(nèi)實時顯示壓實信息，便于操作使用。對于大粒徑填料路基，本項技術(shù)是目前可行的質(zhì)量控制方法?？傮w而言，連續(xù)壓實控制技術(shù)改變了傳統(tǒng)意義上的抽樣控制方式，不但使用在碾壓的全過程中，還體現(xiàn)在對整個碾壓面的全覆蓋式控制上，已經(jīng)成為一項成熟且應(yīng)用普遍的先進壓實技術(shù)，在歐洲一些先進國家得到了廣泛應(yīng)用，被歐美譽為筑路技術(shù)的“第三次革命”。

采用這項技術(shù)不但能提高生產(chǎn)效率，還能更有效地控制和提高路基的壓實質(zhì)量。

建立連續(xù)壓實控制技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在路基填筑過程中進行全過程的連續(xù)壓實質(zhì)量控制已成為一項迫切需要解決的問題。

3）連續(xù)壓實控制系統(tǒng)組成（見圖11-6）

硬件部分：加載設(shè)備＋量測設(shè)備；軟件部分：壓實控制軟件＋數(shù)據(jù)管理軟件。

圖11-6　連續(xù)壓實控制系統(tǒng)
1—加載設(shè)備；2—量測設(shè)備；3—傳感器；4—信號調(diào)理；5—數(shù)據(jù)采集；
6—分析處理；7—顯示；8—反饋控制

4）連續(xù)壓實控制技術(shù)的用途

（1）過程控制：壓實程度、壓實均勻性、壓實穩(wěn)定性。

（2）質(zhì)量檢測：確定碾壓面壓實狀態(tài)分布，識別薄弱區(qū)域。

（3）加載設(shè)備和量測設(shè)備的技術(shù)要求：

加載設(shè)備：振動壓路機。

自重——主要影響檢測深度（見表11-5），自重不宜小于16 t；

頻率——主要影響激振力（見圖11-7）。

表11-5　自重與影響檢測深度的對應(yīng)關(guān)系

振動頻率的波動范圍不應(yīng)超過規(guī)定值的±0.5 Hz。

圖11-7　激振力關(guān)系

振動頻率波動較大，會導(dǎo)致激振力出現(xiàn)大的波動，使量測結(jié)果出現(xiàn)異常變化。

量測設(shè)備：振動傳感器、信號調(diào)理（放大、濾波）、采集、記錄、信號分析處理軟件和顯示裝置等部分。

（4）關(guān)鍵環(huán)節(jié)和工藝流程：按照“設(shè)備檢查、相關(guān)性校驗、過程控制、質(zhì)量檢測”四個階段進行。

5）鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實控制工藝流程圖（見圖11-8）

圖11-8　鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實控制工藝流程