连续压实控制技术在深圳机场扩建工程中的应用研究

1、    连续压实控制技术在深圳机场扩建工程中的应用研究    吴江淮 高峰 郑子栋 罗明亮 翟翠文摘 要 连续压实控制技术具有实时、连续、全面检测等鲜明的优点，目前在国内外得到了较广泛的应用。为了提高工程施工水平和管理效率，在深圳机场扩建工程进行了连续压实控制技术的实际应用。结果表明，选用vcv指标作为连续检测指标，采用目标值校准法作为质量评估方法能够取得良好的应用效果。论文研究经验可为连续压实控制技术的成功应用积累经验，为其他填筑工程的连续压实控制提供有益参考。关键词 连续压实控制;压实质量;目标值校准法;相关性分析连续压实控制技术（continuou

2、s compaction control，简称ccc）诞生于20世纪70年代1-2。该技术的基本工作原理是在振动轮上安装传感器，通过采集振动碾压过程中的响应信号并对其进行实时计算和处理，根据处理后的结果信息评估碾压的质量，并将相关数据直观地显示在管理平台和车载屏幕上，以此来指导填筑施工。连续压实控制技术具有诸多优点，已在国内外各填筑工程领域得到了广泛的应用3-7。我国于20世纪80年代对连续压实控制技术进行了引进和初步研究。经过近40年的发展和探索，目前该技术已在我国的铁路、公路、大坝以及机场建设中得到了大量应用，积累了丰富的工程应用经验，并分别于2015年和2017年先后颁布了公路和铁路领域

3、的连续压实控制的技术规程4公路路基填筑工程连续压实控制系统技术条件（jt/t 1127-2017）和铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程（q/cr 9210-2015）。盡管连续压实控制技术在业界内得到了较好的推广，但是该技术尚未完全成熟，相关规范中的应用标准也较为笼统，难以适应精细化的管理要求6-8。因此，有必要对该技术进行工程应用研究，以期为该技术的成功应用积累经验和提供参考。1工程概况为了满足日益增长的航空需求，深圳机场于2018年全面启动了t4航站区的建设。拟建的深圳机场t4航站区扩建工程位于已有的t3航站楼北侧，建设项目包括t4航站楼主体、卫星厅以及联络道、滑行道、停机坪、建筑区、物

4、流仓储区等配套设施。深圳机场t4航站区扩建工程总占地面积约430万平方米，碾压填土、填石约600万方。根据施工部署，对项目场地进行了碾压施工区域划分。填筑工程包含了填砂、素填土、杂填土和填石等多种类型填料，其中以场内分选的花岗岩残积土作为主要填料来源。2连续压实控制技术的实施2.1 连续压实控制方法的确定针对深圳机场t4航站区扩建工程原地貌复杂、填料种类繁多、工程量大、周期长等特点，根据现行连续压实控制技术规程，确定了机场扩建工程中连续监测指标、压实质量控制方法、碾压工艺流程及机械设备。深圳机场t4航站区扩建工程包含了多种类型的粗粒料和细粒料，其中以花岗岩残积土填料为主要代表。既有研究表明，刚

5、度/模量类和动力学类指标针对花岗岩残积土相对而言具有更好的适用性。考虑到若采用刚度/模量类指标进行质量控制，则需采购国外昂贵的振动压路机，将大幅度增加应用成本。因此，采用国内vcv指标作为深圳机场t4航站区扩建工程的连续压实监测指标。在压实质量控制方法上，采用以压实度、压实均匀性和压实稳定性为压实质量评价指标进行综合评定，以目标值校准法为压实质量控制方法对深圳机场t4航站区扩建工程进行碾压质量的连续压实控制。同时，工艺流程及质量控制标准按照第六章执行。此外，在深圳机场t4航站区扩建工程的实际碾压施工中，借鉴了以往的工程经验对填料含水量进行了重点控制。由于新进场填料的含水量较大，在按照碾压厚度要

6、求铺摊完成后，通常需要晾一定的时间。碾压施工前采用酒精燃烧法快速测定填料的含水量，在满足填料的含水量要求后再进行连续碾压施工和监测。2.2 连续压实控制设备根据前期试验研究经验，深圳机场t4航站区扩建工程在应用连续压实技术时，选用了vcv指标作为控制指标，应用广州中海达公司生产的北斗压路机智能压实系统进行连续压实质量控制。该智能压实系统能够实时的显示振动测值和碾压参数，从而较好指导操作人员工作，确保了压实质量的统一性和均匀性。同时也可为施工、监理和业主各方提供更全面的压实信息，提高作业质量和工作效率。连续压实控制设备主要由车载系统、基站系统和控制平台三部分组成。2.3 现场校验试验根据前期的施

7、工部署，选取4-2标段的连续压实控制技术工程应用作为研究对象。4-2标段的总面积约为21.2万平方米，该标段根据施工方案共划分为55个连续压实监测单元。4-2标段采用的填料主要为花岗岩残积土，相关性校准试验和施工时均采用了lss220型振动压路机。根据第六章研究成果，严格按照目标值率定的基本流程和要求在4-2标段选定了试验区域，开展了相关性校准试验。试验中常规质量检测分别进行了压实度检测、evd检测和k30检测。根据相关性校准试验采集到的振动测值和常规质量指标检测值，分别进行一元线性回归分析和多元回归分析，其中，多元回归模型考虑了激振力、振动频率、行车速度和填料含水量的影响。分别得到了vcv指

8、标与压实度、evd和k30的一元和多元回归模型。以压实度、evd和k30为自变量的一元回归分析的决定系数分别为0.62、0.65和0.33。其中，基于压实度和evd回归模型的决定系数较为接近，两者换算后的相关系数r0.8>0.7，均满足连续压实控制技术的基本应用要求。而基于k30回归模型的相关系数约为0.57，不满足应用要求而不予采用。以压实度、evd和k30为自变量的多元回归分析的决定系数分别为0.76、0.73和0.64，相比一元回归模型均有较大幅度的提高。对比分析表中结果可知，多元回归模型考虑了碾压参数的影响，因而更贴近实际且应用精确度更好。鉴于：一元回归模型中的基于压实度和evd

9、的决定系数均满足现行规范中规定的工程应用要求;多元回归模型虽然具有更高的拟合精度，但是涉及的参数较多且当前尚未开发出对应的数据处理和管理平台，需要技术人员根据实时采集的碾压参数进行二次数据处理和评估，对施工和管理效率带来了一定的影响。因此，深圳机场t4航站区扩建工程选用一元回归模型进行目标值校准法的实际应用。根据设计要求，碾压区域的压实度和evd的合格标准分别为93%和50mpa。因此，基于一元回归模型计算得到的对应的目标振动测值vcv分别为44.8 m/s2和47.2m/s2。考虑到填筑工程需满足物理性能和力学性能的双重要求，选取两者的较高标准作为目标值。因此，深圳机场t4航站区扩建工程4-

10、2标段采用相同特性的花岗岩残积土作为填料时的目标振动测值确定为vcv=48 m/s2。根据相关性校准试验确定的目标振动测值，在4-2标段进行了连续压实监测。以4-2标段西侧的某连续压实监测单元为例，分别得到了该监测单元的包括压实程度、压实均匀性和压实稳定性在内的质量评价结果。同时根据振动测值的分布识别出了若干碾压薄弱区域，在薄弱区域进行了常规质量检测，从而对该连续压实监测单元进行综合的质量评估。3压实质量评价选定的连续压实监测单元的面积约为3200平方米，碾压机械和填料类别与现场校准试验一致。填料摊铺厚度为30cm，采用弱振和强振碾压结合的方式进行碾压施工。根据工程经验设计的碾压工艺为静碾1遍

11、+强振碾压4遍+弱振碾压1遍，以弱振碾压的连续压实监测结果作为质量评判依据。在强振碾压第4遍后进行弱振碾压收紧碾压面并进行质量评估。由于第5遍的压实程度不满足验收要求，增加弱振碾压一遍，第6遍振动碾压的压实程度也未达到验收标准，且距离合格标准仍然相差较大。因此，增加强振碾压和弱振碾压各一遍。随着碾压遍数的增加，碾压合格区域的面积随之增加。碾压施工时的包括行车速度、激振频率在内的碾压参数均满足既定方案的要求，表明连续压实监测数据是有效的。随着碾压遍数的增加，压实程度通过率逐渐增大，变化系数随之减小，而均匀系数先减小后增大。表明了碾压遍数越多，压实程度和压实稳定性越好，但碾压遍数与压实均匀性没有必

12、然性的联系。存在压实程度满足要求而压实均匀性较差的情况，将可能严重影响到填筑体的使用性能和寿命。由此可见，既往简单的依靠碾压遍数进行质量控制的经验方法和常规质量检测方法往往难以控制和评价压实的均匀性，在今后的压实质量验收时需要引起重视。碾压第8遍后的压实程度通过率为94.5%，略小于通过率不小于95%的要求。碾压第8遍后的压实均匀性系数为0.83，满足压实均匀性的验收要求。碾压第8遍后的变化系数为0.01，满足压实稳定性的验收要求。考虑到碾压第8遍后的通过率十分接近合格标准，且压实均匀性和压实稳定性均满足要求，同时后续还将进行薄弱区域的质量检测，若再增加碾压遍数将可能造成碾压成本和工期的浪费。

13、因此，通过目标值校准法对该连续压实监测单元的碾压质量评估为通过验收。4结束语（1）采用vcv指标作为控制指标，以目标值校准法为评估方法的连续压实控制技术在深圳机场t4航站区扩建工程得到了成功的应用，并取得了良好的经济社会效益。（2）为贴近连续压实控制技术的基本假定条件，建议在实际工程应用时事先对填筑体进行初步碾压，以弱振碾压测值作为连续压实评估依据，从而取得较满意的应用效果。参考文献1 冯永乾，江辉煌，吴龙梁，等.填筑工程连续压实控制技術研究进展j.铁道标准设计，2020，64（7）：50-58，63.2 吴龙梁.基于能量耗散的路基连续压实控制技术研究d.北京：中国铁道科学研究院，2020.3

14、 张庆龙，安再展，刘天云，等.土石坝压实的智能控制理论j.水力发电学报，2020，39（7）：34-40.4 唐建伟，江辉煌，张道修，等.欧美连续压实控制技术规程的技术特点和借鉴j.土木工程与管理学报，2020，37（3）：59-66.5 吴龙梁，江辉煌，唐建伟，等.基于多元回归分析的连续压实监控技术j.岩土力学，2020，41（6）：2081-2090.6 mooney m a，rinehart r v.in situ soil response to vibratory loading and its relationship to roller-measured soil stiffnessj.journal of geotechnical and geoenvironmental engineering，2009，135（8）：1022-1031.7 michael a. mooney， robert v. rinehart， norman w. facas， et al.