中铁七局集团西安铁路工程有限公司710000
中铁七局集团西安铁路工程有限公司所承建的西安铁路枢纽新建新筑物流基地站改项目,位于新筑站北侧,混合贯通式布置,总体规划功能包括成件包装作业区、长大笨作业区、冷链鲜活作业区、国际货物作业区、仓储配送区以及综合服务区,总占地约2500亩,其中路基土石方约400万方。其站改面积之大,土方方量多,工期之紧是目前国内所未有的,因土方填筑量大,施工期间土方管理,施工管理,运输组织,进度保障、质量保证及机械调配难度较大;且路基帮宽,属于邻近营业线施工,安全风险较高,这给铁路路基填筑质量控制带来了前所未有的挑战,因此项目部与铁路局协商决定采用目前国内较为先进的路基连续碾压操作系统来对现场的路基进行碾压、指导、控制,以改进在工程施工当中常规碾压和常规检测所带来的不足。
路基验收规范规定的路基压实质量控制是双指标压实系数和地基系数、孔隙率等。这些指标主要依靠现场按规范要求的频率进行试验获得,属于点控制和事后控制,费时费力,没有办法做到全面控制和全过程完美控制,而连续碾压控制系统能够弥补现场施工和检测中所带来的不足,它通过给压路机安装一定的检测设备,通过设备与后台信号的连接,对压实数据及遍数进行智能化采集,实时监控,从而真正实现路基压实检测不漏点,全面覆盖,全过程控制,保证路基压实质量的均匀性和稳定性,避免由于压实质量不均匀而造成的路基沉降不均匀。
为了能够让连续碾压系统在项目中发挥优势作用,项目部成立专门的数据连续碾压试验小组,按不同填料,不同填料类别,不同压实系数,不同机械碾压,制定了一套试验段施工方案。
首先试验室对3个取土场,3种土样原材和2种化学改良土及级配碎石、砾石类A类料进行了筛分、液塑限、灰剂量、击实试验,对各类土样的最大干密度、最佳含水量和灰剂量含量、无侧限抗压强度进行了标准试验。在连续碾压机械安装并调试好设备之后,开始对试验段进行工艺性试验,为更直观的体现工艺性试验过程中数据的变化,试验室对数据进行了整理并做成表格的形式,以此对数据进行对比研究。
先是用已装有连续碾压数据采集设备的20t压路机进行试验,我们将同一取土场取的均匀性良好,含水量在最佳含水量的+2—-3范围内的粉粘土分别按25cm,30cm,35cm进行宽20米,长50米的均匀平整摊铺,并设置起始线与终止线标志,将压路机的行走速度控制在3km/h~43km/h,压路机的振动频率波动范围不超过规定值的正负0.4Hz,碾压过程中轮迹的重叠宽度控制在10cm范围内,因考虑工期紧,数量大,并且为提高机械碾压的时间效率,我们在原有连续碾压宜采用弱振的模式下增加了强振的振动方式进行碾压,对摊铺好的试验段分别按轻度、中度、重度进行碾压,压路机保持固定时速进行平碾,不得倒车,根据振动压实曲线,在曲线变化平缓的位置选定16个测点,按1~16对这些测点位进行标注,选取该点进行核子密度仪的测试,试验严格按相关规范操作,应等待每一级加载稳定后方可进行下一级加载,同时做好所取点的VCV值记录,中度区和重度区同样遵循上述流程进行,并作好试验记录。通过对多种填料,多种厚度,多种机械吨位的多次反复试验和对比总结,取得了填料类别、含水量、压路机吨位、碾压遍数、填层厚度、压实系数、地基系数及等一系列检测数据所得到的压实程度分布图和轮迹振动压实曲线图的数值进行分析计算,对检测数据进行筛选,剔除掉异常数据后,将每个检测点的VCV与核子仪检测的压实度在电脑中输入所有数据,计算出相关系数,找到其相关性。然后根据施工质量验收标准中规定的压实指标最小值计算所对应的振动压实值,即得到在这一填料类型和施工条件下连续压实检测的控制指标VCV值。将此数据应用于现场路基施工过程控制当中。
根据粉粘土的的数据采集分析,综合以往其它填料的施工工艺,确定其它填料的连续碾压VCV值,并在施工当中观察压路机上所安装的显示器上显示压实程度分布图的颜色,并对其VCV值进行同样的对比试验,当压路机屏幕上显示为绿色时,用核子密度仪检测其压实系数是否达到规范要求的压实数据,并对其VCV值进行调整,直至压路机屏幕所显示为全绿色,核子密度仪所测得的数据也符合规范要求的压实系数,此组VCV值最终定为此填料的最佳VCV值,并将得到此VCV值数据所使用的碾压遍数和填料厚度应用于此填料的现场过程控制当中,使得操作压路机人员只需要按要求操作压路机,并观察压路机显示屏上所显示的压实遍数和所显示的压实程度分布图,显示全绿色为已达到要求,方再按规范要求的频率对路基进行试验检测,优化了试验检测因不合格而多次进行重复检测的现象,同时也优化了碾压遍数,防止欠压,过压及漏压,尤其是在夜间施工当中为现场提供了便利,并提高了施工质量,节约了机械使用时间,同时也节约了燃油的浪费,节约了管理人员成本及检测人员工作量,大大提高了机械的使用效率,缩短了路基施工周期。
连续碾压控制系统让路基检测更智能化、数字化、信息化,使得路基碾压从之前的盲目碾压变为直观的从屏幕上知道路基碾压的实际情况,路基控制的隐蔽性变成了透明性,并能及时的对数据进行分析并反馈给现场,规范现场施工。但在现场的应用当中,连续碾压系统对填料的均匀性和填料摊铺的平整性以及路基填实的含水率有着严格的要求。