基于RTK的基路面高精度壓實多參數連續實時監控

陶志華

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610213）

隨著交通運輸業的發展，公路建設在新時代承載著艱巨的任務。而如何保證公路質量，對整個施工進行有效監管一直是迫切需要解決的問題。圖1所示為因施工質量監管不到位導致的高速公路坍塌事故，但驗收時抽樣卻沒有檢測到部分路基分層建筑厚度不合格，路基壓實不夠，路基路面施工不精細，強度不均勻的問題。因為這部分問題一般會隱藏在施工過程中，很難發現，所以對施工碾壓過程進行質量指導與實時控制尤為重要。如果在每一層作業過程中可以直觀地看出整平度、壓實高度等指標是否合格、針對碾壓效果不好的區域、分層調整壓實高度、控制碾壓速度，確保將質量風險控制在施工過程的每一細節當中，在很大程度上可以降低公路受損現象。

本文設計利用GNSS RTK技術實現公路路基碾壓實時監控的系統，可實時監控碾壓的施工過程，保證碾壓質量，從而保證了公路路基的施工質量。

圖1 公路坍塌場景

1 監控系統組成

壓路機碾壓過程實時監控系統是基于GNSS RTK技術、基于智能網絡監控技術、高質量圖形可視化系統、基于網絡的海量數據存儲、分析和處理技術等而研發的新一代網絡化高智能高可信度系統。壓路機碾壓過程實時監控系統基于網絡，其系統結構如圖2所示，由四大部分組成：壓實過程多參數實時采集系統、數據傳輸與接收解算平臺、施工過程中的時空數據綜合處理與應用和碾壓質量管理系統，整個系統具有壓實遍數，壓實度監控，軌跡測量，高程測量，速度監控，權限管理，壓實報告輸出等功能。

圖2 系統結構圖

2 壓路機監控實時顯示

壓路機監控實時顯示在有效控制壓路機實時運行狀態的前提下，通過碾壓速度、碾壓加速度、行車軌跡、設置越界電子圍欄等參數動態地進行指揮調度，并連續記錄下路基面的多個壓實參數，作為后續道路壓實質量評價的重要數據。表1是不同類型壓路機的電壓配置參數。圖3是動態監測的壓路機運行實時速度。

表1 壓路機電壓配置參數 /V

圖3 壓路機速度實時監測結果

圖3 中橫軸代表不同壓路機編號，縱軸表示壓路機速度，若壓路機速度超過施工規范值，以紅色進行預警，并通知系統管理人員及時進行指揮調度，正常則以綠色標識。

壓實參數在本文主要針對壓實高度、平整度和壓實度進行監測。壓實高度根據每一層土的松鋪高程數據以及該層最后一次碾壓壓實后的高程數據，測算出該土層的實際松鋪系數，以實驗參數為依據，判定碾壓是否是合格的。

平整度根據預先設置的幾個重點填筑位置坐標及設計的填筑高度、進度計劃等參數，通過實時監測設定填筑區域的路面平整度數據，可以有效地對施工過程的實時進度及偏差度進行測量。

本文的壓實度是指工地上實際達到的干密度與室內標準擊實驗所得最大干密度的比值，可以用來表征現場路基面壓實后的實際密度狀況，一般來說，壓實度越高，代表路基密度越大，材料整體性能越好，正常使用，壽命也越長一些。

3 壓實質量評價

該系統根據目前公路施工的實際狀況，將松鋪系數作為路基壓實度的重要評價指標，依據沉降率與壓實度的權威理論關系，作為道路碾壓質量控制的核心評價指標；再結合壓實傳感器的密實度線性變化值 （當密實度不在增加，意味著達到最大壓實度） 以及碾壓遍數與試驗段參數要求中存在的差異，作為質量參考指標，進行道路碾壓質量的綜合評價。

經過權威實驗測定，采用沉降率計算壓實度與采用罐砂法實測壓實度兩種方法在一定水平內無顯著差異，即采用沉降率計算壓實度是可行的。不同設定填筑位置路基壓實度測算結果如表2所示。

表2 不同設定填筑位置路基壓實度測算結果

4 結語

本文設計的基于RTK的實時壓路機監控系統，結合實時網絡傳輸，GNSS RTK等相關技術，針對道路路基施工過程中的路面壓實次數，壓實高度，壓路機行駛軌跡，速度等參數通過實時感應，有效調控，將道路質量的評測不再局限于人為宏觀的檢驗，而可以通過對整個施工過程的質量和進度進行有效監管，保障項目質量。通過實際項目測試，該監控系統操作簡單，檢測數據準確，為道路施工保障提供了強有力的支撐。