壓路機壓實管理系統研究

謝俊清

摘 要：本文對壓路機壓實管理系統進行探索研究，旨在提高我國壓實管理水平，改善道路施工質量，節約經濟成本，為縮小與國外先進壓實管理技術差距奠定基礎。

關鍵詞：連續檢測技術；壓實管理系統；壓實質量控制；壓實作業管理

一、壓實管理系統的技術條件

要實現壓實管理系統的目標功能，主要依靠以下技術條件：壓實指標連續檢測技術、傳感器量測技術、軟件編程技術等。連續檢測技術是整個壓實管理系統工作的基礎，處于核心地位，只有實現壓實指標的連續檢測，才能為之后的質量控制給予評價和作業管理提供數據支持。

連續檢測技術的基本原理[1] [2]。路基填筑碾壓過程中，將振動壓實機具作為加載設備，壓實機具與路基之間相互動態作用，振動加速度信號呈有規律的正波狀態，加速度傳感器連續檢測振動輪的振動信號，壓實度測定儀采集并放大振動信號、分析振動信號的振幅和頻率，由計算機根據建立的數學模型計算出相應的模量值，代替壓實度判斷壓實狀態，然后顯示并存儲壓實曲線及壓實值，對其分析，進行質量反饋控制和作業管理方案調控， 之后打印、存儲質量檢測報告。

二、壓實管理系統總體方案設計

根據壓實管理系統的功能需求，利用模塊化設計思想，將系統總體設計分為壓實值實時檢測子系統設計、壓實質量控制子系統設計和壓實作業管理子系統設計。

（一）壓實值實時檢測子系統設計思想。壓路機執行壓實過程中，操作人員需要實時了解當前的壓實值以判斷路面的壓實狀況并做相應調整。該子系統的設計用來實現壓實值的實時顯示、壓實曲線的顯示以及壓實數據存儲。

振動壓路機實時檢測時的最小分辨單位為一個測量單元，以m2計，是振動壓路機有效碾壓寬度與行走距離的乘積。一個振動壓實數據代表一個測量單元面積上壓實狀態的平均值，通常一個測量單元的面積采用1 m2。

（二）壓實質量控制子系統設計方案。該子系統建立壓實質量的過程控制方案，對壓實狀況進行判斷，反饋控制措施，并儲存質量參數。過程控制是在正常碾壓作業基礎上、在振動碾壓作業過程中進行的，是一種邊量測采集壓實數據、邊根據控制要求進行實時壓實質量控制的模式，更加強調了碾壓過程中的定量化控制。

（1）壓實程度控制。壓實程度是路基碾壓時表征其物理力學性質的指標達到規定值的程度，相當于壓實度的概念。按照現行路基相關標準的要求，原則上要求碾壓面上所有測量單元的振動壓實值都應不小于目標值時壓實才算合格。但這種要求是非常高的，現場不易實現。根據實際經驗，允許有10%的不合格區域存在是可行的，但這部分區域的分布要分散一些，若集中分布在一起，有可能造成局部的過大變形（沉降）。同時，為方便實現壓實質量評定，將壓實項目開始前由相關性試驗所獲得的壓實目標值以一條橫線的方式顯示在屏幕上，作為判定壓實是否達到標準的界限，目標線以上的曲線值認定合格，目標線以下為不合格。（2）壓實一致性控制。路基結構性能的均勻性是相對于變異性而言的。路基面力學性能的均勻與否會對上部結構的支撐條件產生影響。力學性能的不均勻不僅僅是剛度的不均勻問題，更重要的是路基疲勞壽命的不均勻，路基在車輛重復荷載長期作用下出現不均勻永久變形（沉降）會影響到上部結構乃至行車安全[1]。壓實均勻性可通過碾壓輪跡上振動壓實曲線的波動變化程度和碾壓面振動壓實數據的分布狀況進行判定。鑒于目前壓實均勻性評定與控制現狀，對不均勻點的判定與控制提出了不低于連續振動壓實數據平均值的80%的規定，這是最低下限要求，是一種最小值控制方法。（3）壓實穩定性控制。控制壓實穩定性除了可以優化壓實工藝外，更重要的目的是控制路基結構的穩定性。在許多情況下，即使壓實程度合格，但路基結構也不一定是穩定的，在車輛荷載長期作用下仍然會處于失穩狀態，最終導致局部發生過大變形即沉降，因此有必要在碾壓過程中控制壓實穩定性 [1]。

壓實度在線檢測儀可顯示每一遍與前一遍壓實值增量大小，材料較為松散時，壓實度提高較快，壓實值均值增量較大，當材料達到一定密實度后，繼續壓實則壓實度提高變緩，壓實值均值增量減小，當增量很小時通常小于2%或為負值時，可認為材料已壓實，但此時還應參考試驗段壓實遍數，以免因其他原因導致壓實值增量較小停止壓實而出現欠壓。

結語：本文通過對壓實管理系統的功能技術進行初步研究，設計了壓實管理系統軟件的總體結構，分別包括壓實值實時檢測子系統、壓實質量控制子系統和壓實作業管理子系統，并揭示了各子系統之間的聯系。壓實值實時檢測子系統實時檢測壓實值，顯示壓實曲線，提供數據支持；壓實質量控制子系統制定了壓實質量控制方案，定性和定量相結合，實現壓實質量的全面控制；壓實作業管理子系統對壓實作業信息和機器運行狀態進行綜合管理，存儲壓實資料。綜上，本文為壓實管理系統進一步的深入研究提供了參考。

參考文獻：

[1] TB10108-2011.鐵路路基填筑工程連續壓實控制技術規程[S]. 北京：中國鐵道出版社，2011

[2] 楊士敏，傅香如.工程機械地面力學與作業理論[M].北京：人民交通出版社，2010.5