连续压实法在铁路路面基层施工中的应用研究

2024-03-19马同刚MATonggang

价值工程 2024年6期

马同刚 MA Tong-gang

（云南省综合交通发展中心，昆明 650031）

0 引言

在铁路交通工程建设中，路基的土地性质因地而异，包括黏性土、砂性土、淤泥等，连续压实法适用于各种类型的土壤，具有较好的通用性，能够适应不同土质条件下的施工。玉溪市大化产业园区铁路专用线工程是玉溪市的重点交通工程，该工程的建设有利于构建完善的交通网络，促进产业园与外部资源连通，从而推动当地经济发展。为了保证该铁路工程建设质量，在路面基层处理中采用了连续压实法，整体效果良好。

1 连续压实法概述

连续压实法采用动力振动原理，通过振动辊的作用，将路面基层颗粒间的空隙逐渐减小，形成均匀、紧密的结构，振动能够有效降低土壤的内摩擦角，提高土壤的流动性，从而在施工过程中达到较高的压实效果；在连续压实法中，通过控制振动辊的振动频率和振幅，实现对土壤的精确控制，适当的振动频率和振幅可以使土壤颗粒在振动作用下迅速排列，形成致密的结构，提高路面基层的抗压强度。连续压实法通过高频率、大振幅的振动作业，使路面基层颗粒紧密排列，提高基层的密实度和承载能力，从而增强了路面的稳定性，且由于连续压实法的高效作业，能够有效减小路基的沉降率，延长道路的使用寿命，减少后期维护和修复成本，同时相比传统的压实方法，连续压实法具有作业速度快、效率高的优势，能够显著节约施工时间，提高工程的整体进度（如图1）[1]。

图1 连续压实控制系统组成框图

2 应用案例

2.1 工程概况

玉溪市大化产业园区铁路专用线正线数目为单线，最小曲线半径一般为600m，困难区域为500m，设计速度为60km/h，限制坡度为12‰，加力坡为24‰，其中化念南—玉昆场为12.8‰（调机），化念南—仙福场为16‰（调机）；化念—化念南段牵引种类为电力，机车类型为HXD2，化念南—玉昆钢用地红线外与化念南—仙福钢用地红线外牵引种类为内燃，机车类型为HXN5B。

该项目所在区域内高山与河流相间分布，高山主要有公山、冲山、公田山与法土山，河流主要有大开门河、罗里河与化念河。本铁路专用线所在地属中亚热带高原季风气候区。受区域地质构造的影响，区内地质构造较发育，断裂、褶皱构造分布较多。本铁路专用线所在工程区地震动峰值加速度0.20g，场地类别为Ⅱ类，地震动反应谱特征周期为0.45s。

2.2 智能化连续压实施工方案设计

在连续压实法施工过程中，需要通过振动压路机、振动盘等设备将路基土料进行压实，以提高土体的密实度和承载力，铁路路面基层压实的质量直接影响到路面的稳定性和承载能力，因此在设计方案过程中需要严格控制各项关键要点。其中连续压实度实时监测系统主要针对路基路面等填方工程的压实过程控制系统，通过安装在压路机上的高精度定位装置及振动传感器，可远程监控现场压路机碾压轨迹、振动频率以及碾压速率，有效避免漏碾欠碾情况，通过压实指标推算压实质量。还可通过车载平板对运料车进行轨迹监测，防止运料车的违规操作，保证填料质量。碾压完成后系统通过在车轮安装的传感器信号的变化反映土体或沥青路面的压实程度，计算机数据处理及分析系统通过对激振信号的分析处理上传到车内操纵室的车载平板上，准确直观的反映实际压实度，实现碾压、检测一体化管理（如图2）。

图2 连续压实度实时监测系统组成

压实度实时连续监测系统来测量土体的压实度，其优点在于方便、快捷、准确地对压实度进行全面连续检测，以便于进行压实质量控制。实践证明，应用压实在线检测技术不仅可以实时、准确地检测铺层材料压实状况，还能够提高压实质量，降低工程成本。

表1 为本次铁路路面连续压实工艺设计要求。

表1 铁路路面连续压实工艺设计要求

2.3 连续压实法在铁路路面基层施工中的施工流程

在本次铁路工程中，采用连续压实法对路面基层进行处理，具体施工工序如下：

2.3.1 施工前准备

在进行施工准备之前，对该铁路工程的土壤类型进行详细分析，通过取样、实地测试和实验室分析，获取土壤的物理性质、含水量等关键数据，为后续施工参数的调整提供依据；准确了解路面基层的厚度，通过地质勘测和测量工具，获取路面基层的厚度数据，为后续振动参数的设置提供准确参考。在振动辊进场之前，需要对工地进行彻底清理，清除影响振动辊工作的障碍物、杂物以及积水，清理工作的彻底性直接关系到施工的效果和质量；根据设计要求和工程图纸，在施工现场进行标线工作，确保振动辊的施工路径准确无误，标线不仅包括施工的起点和终点，还包括可能的施工路线。对施工人员进行专业培训，了解振动辊的使用方法、安全操作规程以及紧急情况的处理流程，从而提高了工人的施工技能和应对突发状况的能力；在铁路施工现场设置明显的安全警示标识，确保施工人员了解危险区域和安全通道，工人佩戴符合规定的安全防护装备，如安全帽、防护鞋等。在施工前对振动辊进行全面检查，包括机械部件、液压系统、电气系统等，确保振动辊的各项功能正常，不存在故障；振动辊的液压系统需要保持正常的工作状态，在施工前检查液压油的油位和质量，根据需要进行添加和更换，以确保振动辊的顺畅运行[2]。

2.3.2 振动辊的设置和调整

不同类型的振动辊适用于不同的土壤条件，根据铁路工程地区的土壤类型选择合适的振动辊，常见的振动辊类型包括单钢轮振动辊、双钢轮振动辊等，在本次铁路工程中，采用了双钢轮振动辊，主要是由于该项目基层厚度较大，双钢轮振动辊能够提供较大的振实力；振动辊的振动频率和振幅是影响振实效果的关键参数，根据实际土壤的物理性质和振实要求，科学地设置振动频率和振幅，以提高土壤的密实度。

在实际工程中进行了土壤类型调查，通过取样、实地测试和实验室分析，获取土壤的物理性质、含水量等关键数据，为后续振动参数的调整提供科学依据。表2 展示了不同土壤类型的物理性质数据；在实际施工中，振动辊的振动频率和振幅需要根据不同土壤类型进行调整，表3 展示了不同土壤类型下的推荐振动参数。通过取样和实验室测试，确认土壤为砂土，干密度1.7g/cm3，含水量10%，根据表2，设置振动频率为38Hz，振幅为0.6mm，通过现场密实度检测和采样实验，验证了振动辊设置和调整的合理性，实测密实度达到设计要求，证明振动辊的设置和调整符合施工要求[3]。

表2 不同土壤类型的物理性质数据

表3 不同土壤类型下的推荐振动参数

2.3.3 连续振动作业

在进行连续压实法处理时，需要确定合理的施工顺序，本次铁路工程中从路基的中央向两侧进行振实，逐渐推进施工，可以确保土壤在振实过程中有足够的时间达到理想的密实状态，提高整体的工程效果；施工方向的选择也是影响振实效果的重要因素，在本次工程中选择与交通流方向垂直的方向进行振实，从而减小了交叉口的振动对振实效果的影响，在曲线段等特殊路段，根据实际情况灵活选择施工方向，确保整个路基都能够得到充分的振实。施工速度的控制直接关系到振实效果。施工速度过快可能导致振实不足，影响基层的密实度；而施工速度过慢则可能使振实区域重复振实，产生过度密实的问题，所以根据土质特性和振实效果要求，合理控制施工速度，确保在振实区域达到理想密实度的同时提高工作效率；在实际施工过程中，要根据振实效果的实时监测情况，灵活调整施工速度，通过实时监测路基密实度，及时调整振动机械的工作速度，以保证在不同路段和土质情况下都能够获得一致的振实效果。碾压工艺是连续压实法的核心技术，在施工过程中，合理控制了碾压次数和碾压方式，碾压次数根据基层材料的密实度和道路等级确定，确保基层达到规定的压实度，同时采用了合理的碾压方式，遵循“先轻后重、先慢后快”的原则，避免了出现过度碾压或碾压不足的情况。

2.3.4 施工后处理

施工完成后需要进行施工后处理，首要任务是对铁路路面基层的密实度进行监测与评估，密实度是路面质量的直接指标，直接影响着道路的承载能力和使用寿命，本次工程中采用密实度检测仪器，对不同部位进行测试，获取实际密实度数据，并与设计要求进行比对；密实度监测后，根据实际情况进行修补处理，根据监测数据确定未达标区域，对其进行局部修补，使用适当的填充材料进行加固，修补后需重新进行密实度检测，确保修复效果符合要求。为延长路面的使用寿命，施工后进行防水处理，根据铁路路面基层的实际状况，选择合适的封层材料，进行施工，有助于防止铁路路面受到雨水侵蚀等因素的侵害，提高铁路路面的抗风化能力；通过巡视路面，发现并及时处理了潜在的问题，包括裂缝、坑洼等，巡检频率根据交通流量、气候变化等因素确定，确保问题能够在早期得到有效的解决。

2.3.5 施工质量检测

路面平整度是影响铁路路面的关键因素之一，在连续压实法处理中，使用激光测距仪、激光平板等仪器进行路面平整度的检测，本次工程采用激光平板仪器进行了检测；检测点的设置考虑到路面不同位置的平整度变化，根据铁路工程要求，在铁路路基的中心位置、路边缘位置等合适位置设置监测点，确保监测结果具有代表性，从而全面了解路面平整度；在进行路面平整度检测时，应采集详细的数据，并及时记录，包括不同位置的高差数据、坡度数据等，数据的准确采集为后续的质量改进提供基础；将采集到的路面平整度数据进行详细地分析与评估，与设计要求进行比对，找出实际平整度与设计平整度之间的差异，为进一步的施工质量改进提供依据。

2.4 连续压实法应用价值效果

在路面基层处理中，连续压实法的应用显著提高了施工效果。通过连续压实，路面材料的密实度得到有效提高，减少了基层材料的不均匀分布，避免了常见的基层裂纹和沉降问题，且连续压实法还缩短了施工时间，比预计工期提前10 天完成，提高了施工效率，为工程按期完成奠定了基础。综合来看，在铁路路面压实施工中，采用连续压实法具有如表4 所示的价值效果。