填筑工程是指由建筑材料（巖土、水泥、瀝青等）按照一定要求堆積碾壓而成的土工結(jié)構(gòu)物的統(tǒng)稱，覆蓋到鐵路、公路、機(jī)場(chǎng)、大壩、市政等諸多領(lǐng)域。其中，公路和鐵路路基在填筑工程中占有主導(dǎo)地位。決定填筑工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素是填料和碾壓，目前的焦點(diǎn)主要集中在碾壓控制方面。加強(qiáng)填筑工程質(zhì)量控制，特別是碾壓全過程的控制已成為本領(lǐng)域的重中之重。
鑒于傳統(tǒng)碾壓質(zhì)量控制方法的局限性，作者自1993年起參加了有關(guān)碎石土路基施工質(zhì)量控制課題的研究工作，從一些資料中了解到國(guó)外有一種稱為“壓實(shí)計(jì)”的方法可以進(jìn)行碾壓面的連續(xù)檢測(cè)，但經(jīng)過研究和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，該方法問題較多，特別是在粗顆粒填料中，因此只好另尋蹊徑，從壓路機(jī)與路基相互作用的動(dòng)力學(xué)原理出發(fā)，開始了自主研發(fā)的艱辛歷程。經(jīng)過理論研究與工程實(shí)踐，作者于1998年提出了連續(xù)壓實(shí)控制的動(dòng)力學(xué)方法，并以此為基礎(chǔ)研發(fā)了第一代“壓實(shí)過程監(jiān)控系統(tǒng)”（CPMS1.0）且獲得國(guó)家專利。自1993年起，作者結(jié)合東北三省和交通部等多個(gè)科研課題，在公路路基、基層和面層的壓實(shí)質(zhì)量控制中進(jìn)行了試驗(yàn)性應(yīng)用，取得了很好的效果，這為制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。
隨著我國(guó)高速鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)鐵路路基結(jié)構(gòu)性能提出了更高的要求，同時(shí)鐵路路基填筑質(zhì)量也越來越受到重視，因此將連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)引入鐵路建設(shè)中的時(shí)機(jī)開始成熟。2007年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)和中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司合作，承擔(dān)了一個(gè)鐵路領(lǐng)域的連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)應(yīng)用的研究課題。2008年，西南交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位共同承擔(dān)了鐵道部“高速鐵路路基連續(xù)壓實(shí)檢驗(yàn)控制技術(shù)與裝備研究”科研任務(wù)，從理論體系、測(cè)試技術(shù)和工程應(yīng)用等方面進(jìn)一步完善了這項(xiàng)技術(shù)。隨后，這項(xiàng)技術(shù)在多條鐵路建設(shè)工程中進(jìn)行了大量的對(duì)比試驗(yàn)和工程應(yīng)用。
《路基連續(xù)壓實(shí)控制動(dòng)力學(xué)原理與工程應(yīng)用》：
1.2.2填筑質(zhì)量控制要素
從一般產(chǎn)品制造角度來看，路基也是一種人工合成的產(chǎn)品——采用巖土材料填筑而成的土工結(jié)構(gòu)物。路基填筑質(zhì)量控制與一般的產(chǎn)品質(zhì)量控制原理是一樣的，包括對(duì)原材料的控制、生產(chǎn)工程和工序的控制。那種只注重結(jié)果而不重視過程的控制是存在諸多弊端的，其中一個(gè)主要問題就是發(fā)現(xiàn)問題不能及時(shí)乃至無法解決，最終要進(jìn)行返工才能得到解決。
廣義地講，對(duì)于路基填筑工程，其結(jié)構(gòu)的形成過程包含選擇填料和碾壓的全部過程，其控制要素包含填料與碾壓這兩方面的內(nèi)容。因此確切地說，控制填筑工程質(zhì)量應(yīng)該動(dòng)態(tài)地監(jiān)控路基結(jié)構(gòu)形成過程的全過程——選擇填料與壓實(shí)質(zhì)量，這也是一種質(zhì)量動(dòng)態(tài)控制與管理的手段和方式。
1.填料的控制
對(duì)于路基這種產(chǎn)品來講，填料就是巖土材料，它的品質(zhì)好壞直接決定路基的最終質(zhì)量。如果原材料（填料）存在問題，那么后續(xù)無論如何進(jìn)行生產(chǎn)和質(zhì)量控制，也都很難解決根本問題。例如，在北方采用膨脹土填料修筑路基，無論怎樣碾壓，所形成的路基結(jié)構(gòu)也都會(huì)產(chǎn)生翻漿冒泥等病害。因此，填料控制是根本。通常情況下，填料控制主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。
�。�1）填料本身特性控制。這主要體現(xiàn)在細(xì)粒料上，如膨脹土、失陷性黃土等特殊土必須進(jìn)行處理，需要認(rèn)真對(duì)待。
�。�2）填料級(jí)配控制。這主要體現(xiàn)在粗粒料上。即使同一種填料，如果顆粒粒徑不同、含量不同，所形成的結(jié)構(gòu)也會(huì)有天壤之別。因此在有關(guān)路基規(guī)范中都要求“填料級(jí)配良好”，但是除了級(jí)配碎石有明確的級(jí)配曲線外，其余都沒有級(jí)配曲線和范圍（只有最大粒徑要求）的具體要求，這給現(xiàn)場(chǎng)“如何控制填料級(jí)配良好”帶來極大的困惑。
�。�3）含水量控制。對(duì)于對(duì)水敏感的填料（黏性類細(xì)粒土），控制其含水量保持在最優(yōu)含水量附近是頭等大事，過高的含水量會(huì)使填料變成“彈簧土”而難于壓實(shí)，而含水量過低則造成填料處于“松散、起皮”狀態(tài)，也是難于壓實(shí)的。
�。�4）填料厚度控制。路基是分層填筑的，每一層都有厚度要求，一般填厚都要求是30～40cm。這種厚度實(shí)際上是早期基于小噸位壓路機(jī)而制定的（12～14t）。由于目前的壓路機(jī)都普遍高于18t，因此，適當(dāng)增大填厚應(yīng)該是可行的，但是不能超厚填筑。有些施工現(xiàn)場(chǎng)按照每層80～100cm進(jìn)行，就會(huì)造成壓實(shí)質(zhì)量存在嚴(yán)重的先天不足。
2.壓實(shí)的控制
在填料一定的情況下，碾壓就成為形成合格“產(chǎn)品”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)了。碾壓是對(duì)原材料的再生產(chǎn)過程，是形成產(chǎn)品的階段。如同一般工業(yè)生產(chǎn)一樣，需要在生產(chǎn)過程中進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，只有這樣才有可能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。原則上，一般的質(zhì)量控制方法在碾壓過程中同樣是適用的。對(duì)于填料碾壓的控制，按照前面對(duì)路基結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)的要求，概括起來應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。
�。�1）壓實(shí)程度控制，主要是指控制路基填筑體碾壓質(zhì)量達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度和剛度的多少，相當(dāng)于通常所說的“壓實(shí)度”或“壓實(shí)系數(shù)”的概念。這是基本的控制要素，也是人們最關(guān)心的問題。
�。�2）壓實(shí)穩(wěn)定性控制，主要是指控制路基填筑體性能參數(shù)隨碾壓遍數(shù)變化的性質(zhì)。這是一個(gè)相對(duì)比較新的概念。當(dāng)壓實(shí)穩(wěn)定性達(dá)到一定要求后，所形成的路基結(jié)構(gòu)是比較穩(wěn)定的，能夠抵御外部行車荷載的重復(fù)作用。
（3）壓實(shí)均勻性控制，主要是指路基填筑體性能參數(shù)在水平方向上分布一致的性質(zhì)。均勻性對(duì)于剛性路面結(jié)構(gòu)和無砟軌道結(jié)構(gòu)，尤為重要。
�。�4）壓實(shí)工藝控制，主要包括壓實(shí)機(jī)具的工藝參數(shù)（噸位、振動(dòng)質(zhì)量、激振力、頻率、振幅，行走速度等）、碾壓遍數(shù)、碾壓厚度等的控制以及碾壓長(zhǎng)度、寬度、時(shí)間等的管理，這些參數(shù)對(duì)于施工過程和工序管理也是非常必要的。
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