中美欧连续压实控制技术比较

李云辉 陈蜀娟 腾建驰

摘要：对比分析了中美欧对于连续压实控制技术中的实压程度控制、实压均匀性控制、实压稳定性控制，并对不同的方法作了较为详细的分析。重点强调了不同国家对于连续压实目标值（VCV）的研究及控制范围;提出了相关性的效验，指出相关系数0.70是进行技术把关的最低界限;提出了连续压实控制技术（CCC）的缺陷，并对所提缺陷进行了改进。

Abstract： This paper compares and analyzes the compaction degree control， compaction uniformity control and compaction stability control in continuous compaction control technology among China， USA and Europe， and makes a detailed analysis on different methods. This paper emphasizes the research and control range of continuous compaction target value （VCV） in different countries， puts forward the validity of correlation， points out that the correlation coefficient of 0.70 is the lowest limit for technical control， puts forward the defects of continuous compaction control technology （CCC）， and improves the defects proposed.

关键词：连续压实控制;连续压实目标值;相关系数;比较

Key words： continuous compaction control;continuous compaction target value;correlation coefficient;comparison

中图分类号：U416.2                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）31-0170-02

0  引言

当今社会交通运输业的发展以及私家车的数量增加，人们对公路的要求日益增高，而公路又作为人们生活的纽带，使得人们对路面驾驶的感受颇为看重。路面施工技术的优劣将会带给人们带来最为直接的体验，已成为各个国家进行探讨与研究的对象。所以，对国内外路面的压实技术进行探讨有着极为重大的意义。

1  国内外路面压实技术发展

1.1 路面压实技术发展历程  第一个用于工程的压实计是于1975年由瑞典首次研发的，这是开启人们对于路面压实技术探究的钥匙[1]。随后欧洲的部分国家也加入该行列中来（例如：德国、瑞士等），为后面的发展奠定了一定的基础。90年代国际上正式系统的提出了连续压实技术——CCC技术。从此国内外对路面压实技术有着较为统一的标准于方法。

1.2 路面压实指标发展  路面压实技术指标最早由瑞典根据压实计所提出的，其指标为谐波比——CMV[2]。但该指标存在一定的局限性，国内外对此有着较大的争议。美国通过进行CMV的对比试验发现，大对数情况下，CMV与常规指标之间的相关性较弱[3]，中国也采取对现有路基试验，同样发现其相关性较弱的现象。因此，欧洲部分国家以及中国当时也有着自己的指标，德国所采用振动模量作为指标，但是需要专用振动压路机、土体为线弹性小变形等局限性。中国所采用抵抗力作为评价指标，其适用范围为所有振动性能稳定的振动压路机。

2  连续压实控制技术

2.1 连续压实技术的兴起  随着社会的发展，工程对技术精度的需要日益增加，原有的实压控制技术当然也不能满足现有工程精度的需求。因此建立一套统一的连续压实控制技术成为了欧盟迫在眉睫的需求。与此同时中国、美国也相继订制自己国家对于CCC技术的现有规范标准。该技术的兴起提高了其生产效率，同时也有效的控制并大幅度的提高了路基压实的质量。国内外主要通过实压程度控制、实压均匀性控制、实压稳定性控制这三个方面进行把控。

2.2 国内外压实程度控制比較  通过控制填筑体物理力学性使其达到规定值，解决支承上部结构的填筑体能否有足够的强度与刚度是压实程度控制的主要目的。我国连续压实控制技术主要经历设备检查、相关性效验、工程控制、质量检测四个阶段[4]。当前我国连续实压控制系统如图1所示。

我国对于判定某一点是否合格主要通过VCV（连续压实控制的目标值）来进行检验，而振动压实的实测值——VCVj与振动压实的允许值——[VCV]是评价该点是否合格的标准。

VCVj？叟[VCV]（1）

奥地利通过对相关系数方程的研究来对压实程度控制进行评价，得到连续压实控制函数对应值（y轴），如图2连续压实控制函数图所示，评价需要同时满足以下要求：

德国与美国对通过率至少需满足90%，并且都是按照连续控制目标值进行控制。德国需要满足未通过点在10%以内，并且所测点是分散的分布在所测面上，不能呈连续分布状态;而美国则需要满足连续控制的目标值是正常目标值的90%，即目标值为0.9VCV。通过对中美欧的评价标准进行分析，中美欧都是对连续压实控制的目标值[VCV]进行探讨，从而表示出其相关性γ，从其中可以看出大多数国家对于相关性的要求都需要满足γ？叟0.7，对分析可以看出，当相关性大于或者等于0.7，对评定并无太大的影响，而瑞典则只需γ？叟0.6，则从工程分析来说还是不能较为全面的反映出压实程度。

2.3 国内外压实均匀性控制比较  对压实均匀性控制的研究是为了更好的控制其填料。中国控制压实均匀性是通过对振动压实值——（VCVi）与振动压实的平均值——0.8VCV来进行的[5]。

（VCVi）？叟0.8VCV （3）

奥地利/ISSMGE在规范中提出了关于连续压实数据的控制范围，应保证所有的控制数据都应该在0.8[VCV]～1.5[VCV]之间，并且异变系数需满足不大于20%。美国对连续压实数据应在0.9[VCV]～1.2[VCV]之间，并且需要满足所测数据中没有小于0.8[VCV]的数据。从中美欧规范要求中可以得到，国外的评价标准绝大多数是基于目标值所进行的评价，而对于振动压实曲线自身的波动并未提出要求，但是振动压实曲线仍然存在较大的波动现象。而中国规范中则采用平均值的方法来解决该问题，其中只考虑下限是为了工程的应用，总的来说平均值的方法与数理统计方法中的“3σ原则”类似。

2.4 国内外压实稳定性控制比较  我国规范要求实压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，我国采用对控制项目及控制措施进行把控，即对压实稳定性采用反馈控制措施[6]，如表1所示。

德国以往采用的连续压实控制系统不能完全解决其稳定性的影响，当压实系统为振动滚筒压路机时，通过现场试验，对振动滚筒的运动特性进行了分析，并在经验观测和滚筒—土体相互作用的半解析模型的基础上，为满足连续压实控制系统对稳定性的要求，给出了振动滚筒的连续压实控制值（CCC值）来对压实的稳定性进行控制[7]。美国拥有世界上最大的工程机械制造商——卡特彼勒（Caterpillar）以及世界一流的科学水平，在对连续压实控制的稳定性采用智能压实对其进行控制，该方法能更有效的建立压实曲线并确定最优碾压变数[8]。相对比较而言，我国对稳定性的控制方法较为繁琐，需要进行现场碾压试验，通过所得数据进行反馈控制。德国所采用的CCC值法直接从问题本身出发对连续压实控制系统进行数据修正，解决了稳定性不高的压路机对路面碾压时稳定性的影响。美国采用智能压实控制路面的稳定性，该方法可以为施工过程提供直接的图形信息以便更好的监控压实效果，确保压实后路面的稳定性。

3  结论

通过对中美欧压实技术的对比研究，发现国内外都是通过对压实程度、压实均匀性、压实稳定性进行控制。压实程度控制绝大多数国家通过对相关性γ的大小进行评判，但从工程分析来说还是不能较为全面的反映出压实程度;压实均匀性控制国内外评价标准有所不同，国外的评价标准主要是基于目标值所进行的评判，保证压实数据在所给规范标准以内，而国内所采用的评价标准则是采用平均值的方法来控制压实程度;压实稳定性控制德国与美国在这一方面有较为领先的技术，德国采用的CCC值法直接从问题本身出发，大大提升了稳定性不高的压路机对路面碾压时稳定性的影响，美国拥有世界上最大的工程机械商，通过采用智能压实控制路面的稳定性，为往后的施工过程提供了直接的图形信息确保压实路面的稳定性，而国内采用的方法较为繁琐，需要进行现场碾压试验，通过所得数据进行反馈控制。

參考文献：

[1]贾莉浩，董学军.中德路基连续压实质量控制标准对比分析[J].城市道桥与防洪，2016（06）：35-37.

[2]邹维列，叶照旺，潘小兵.中美日土基压实控制标准比较[J].国外建材科技，2006（01）：40-42.

[3]胡海英，王钊，杨志强.中美路堤压实设计与施工控制标准的比较分析[J].公路，2004（09）：152-157.

[4]赵秀璞.路基智能压实控制技术研究[D].长安大学，2016.

[5]田利锋.路基连续压实质量评价方法研究[D].西南交通大学，2015.

[6]赵海杰.路基压实质量评价指标的研究[D].长安大学，2015.

[7]Pistrol J， Villwock S， Volkel W， et al. Continuous Compaction Control （CCC） with Oscillating Rollers[J]. Procedia Engineering， 2016 （143）： 514-521.

[8]Meehan C L， Cacciola D V， Tehrani F S， et al. Assessing soil compaction using continuous compaction control and location-specific in situ tests. Automation in Construction， 2017 （73）： 31-44.