公路工程建設中的路基智能壓實施工技術研究

李素芳 于洪濤

摘 要：在公路工程項目建設施工過程中，路基壓實施工是其中非常重要的施工環(huán)節(jié)，直接關系到公路工程路面的平整程度和穩(wěn)定性。基于此本文結合我國某地區(qū)一處公路工程項目建設施工案例進行分析，對智能壓實施工技術進行介紹，提出智能壓實技術的系統(tǒng)組成原理，同時對路基智能壓實施工技術應用要點進行全面闡述，全面提高公路工程建設施工質量和穩(wěn)定性，為后續(xù)類似公路工程項目建設施工提供必要的參考和借鑒。

關鍵詞：公路工程;路基;智能壓實;技術

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A

0 引言

當前我國公路工程建設施工規(guī)模正在快速擴張，路基路面壓實工作是現(xiàn)代高速公路項目建設施工當中非常重要的工作環(huán)節(jié)。公路工程路基結構的壓實程度，直接影響到后續(xù)的通車質量以及公路的使用周期，在傳統(tǒng)的公路工程路基壓實工作過程中，路基壓實程度和壓實施工質量，通常情況下只局限在施工設備的使用，以及相關施工人員的專業(yè)技能乘此，施工人員的專業(yè)技術夠低，直接關系到整個路基結構的壓實施工質量和效果。要想從根本上解決路基壓實程度問題，需要通過使用一些更加先進的智能化壓實施工技術來進行輔助，這些問題也是現(xiàn)階段大部分機械設備廠家工程項目施工單位、業(yè)主方以及工程施工單位所努力尋找的重要工作方向。

1 路基智能壓實施工技術原理分析

公路工程路基智能壓實施工原理，主要是通過壓路機滾輪自重和滾輪上方激振裝置所形成的合力，對路基基礎材料進行充分碾壓，有效減小骨料之間的空隙大小，并且增大集料相互之間的摩擦力實現(xiàn)路基的全面壓實。路基智能碾壓主要是基于彈性動力學理論以及無線傳輸技術為基礎，路基結構的彈性高度和路基壓實程度之間呈正相關關系，路基填料越疏松則路基材料的壓實程度越低、路基彈性高度越小、振動輪的反向彈力越小，隨著路基壓實次數(shù)的增多路基基礎結構的彈性高度會進一步增大，經(jīng)過反復多次的實驗工作總結可以得出振動輪反彈力和壓實度之間的定量關系，可以有效實現(xiàn)路基壓實度的實時性測量工作。在路基壓實施工過程中通過建立起信息化檢測工作系統(tǒng)，在控制點和振動壓路機上分別安裝GPS基站結構，在振動輪上安裝壓式傳感器設備以及組建無線局域網(wǎng)，可以充分實現(xiàn)壓實施工機械設備的軌跡、振動輪反彈力以及壓實次數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)記錄等多項功能。通過無線傳輸技術的使用，將路基壓實過程中所收集到的信號統(tǒng)一傳輸?shù)今{駛室的顯示控制器當中，有效引導施工作業(yè)人員展開后續(xù)的路基壓實施工。

2 路基智能壓實施工技術的應用特點分析

2.1 路基智能壓實和傳統(tǒng)壓實方法對比

路基智能壓實施工技術和傳統(tǒng)的路基壓實施工技術相比，在智能化控制數(shù)據(jù)參數(shù)記錄以及施工成本方面都存在著一定的差異性。對于路基壓實施工質量控制工作而言，傳統(tǒng)的壓實施工方法使用的是事后控制進行質量抽檢工作，主要是以點帶面的形式來加以開展，而路基智能壓實施工技術則采用的是全過程實時性控制，有效記錄壓實過程中的相關參數(shù)數(shù)據(jù)。在碾壓厚度方面，傳統(tǒng)路基碾壓使用方法無法記錄起始樁號，通過人工進行控制分層碾壓厚度參數(shù)記錄不準確。通過路基智能壓實處理工作方法，可以有效記錄路基碾壓的起始樁號，同時準確記錄分層碾壓施工厚度，檢查路基碾壓厚度參數(shù)數(shù)據(jù)。在路基碾壓施工成本方面，傳統(tǒng)的碾壓施工方法成本更低、價格更加穩(wěn)定。通過使用路基智能壓實施工方法，單項工程中碾壓施工費用，相比于傳統(tǒng)碾壓施工方法超過3%～5%，多個項目開展，會因為效率的提升而降低前期的經(jīng)濟成本投入量。

2.2 主要技術特點

第一，路基碾壓施工過程的實時性控制。在路基智能壓實施工過程中，通過借助無線傳輸技術的使用可以有效建立起智能壓實系統(tǒng)，可以實現(xiàn)路基壓實速度壓實溫度、壓實厚度、路基碾壓軌跡等各項參數(shù)的實時性記錄和收集，并且在路基壓實施工過程中如果發(fā)現(xiàn)問題需要及時進行解決。現(xiàn)場施工作業(yè)工作人員需要通過顯示系統(tǒng)，有效掌握路基壓實過程中的各環(huán)節(jié)施工狀態(tài)，同時針對性的調(diào)整路基碾壓施工計劃，避免出現(xiàn)人為性操作失誤問題，對路基壓實程度造成不良影響。

第二，施工過程的可追溯性。在壓路機設備當中裝載傳感器設備，可以有效記錄不同碾壓施工環(huán)節(jié)的施工質量參數(shù)情況，通過這些碾壓施工參數(shù)的收集和使用，不但可以用于指導路基碾壓施工，同時還可以進行永久性保存，建立起路基基礎碾壓施工檔案，為后續(xù)的道路工程維護工作打下良好的基礎。

第三，路基碾壓施工效率更高。壓路機車載顯示功能系統(tǒng)，可以實時性直觀的顯示路基基礎結構的壓實功的情況，有效防止因為操作問題的影響造成路基結構產(chǎn)生超壓、欠壓以及漏壓等問題，對路基碾壓過程中產(chǎn)生的各種質量問題，可以及時發(fā)現(xiàn)并且及時進行解決，可以全面提高路基壓實施工效率和質量[1]。

第四，路基碾壓施工成本可以得到有效控制。從單項工程項目開展來看，傳感器和智能壓實系統(tǒng)的使用一次性經(jīng)濟成本的投入量相對較高，但是智能壓實系統(tǒng)可以全面實現(xiàn)遠程監(jiān)測顯示，可以在大限度上減少現(xiàn)場技術工作人員的投入量，同時可以實現(xiàn)薄弱區(qū)域壓實實驗檢測工作，進一步提高路基碾壓施工的合格率，并且可以在很大程度上降低生育成本的投入，在多個項目工程建設施工當中，會因為碾壓工作效率提高、廢料降低而彌足前期的經(jīng)濟成本投入。

3 路基智能壓實施工技術應用分析

有效結合我國某地區(qū)一處公路工程項目建設施工案例進行分析和研究，本段公路工程為該地區(qū)的主干道路整體呈雙向四車道結構，在公路工程建設施工中結合施工區(qū)域的場地環(huán)境條件，通過使用路基智能壓實施工技術來進行碾壓，有效提高公路工程基礎結構的壓實施工質量和穩(wěn)定性。

3.1 智能壓實施工技術系統(tǒng)構成

智能壓實施工機械設備和傳統(tǒng)的壓路機設備，整體結構之間基本保持相同，但是在該項系統(tǒng)當中主要是增加了各種傳感器設備，以及分析顯示系統(tǒng)智能壓實工作，通過記錄振動輪的力學工作狀態(tài)進行實時性參數(shù)計算和分析，因此可以全面實現(xiàn)全路基實時性壓實指標采集和動態(tài)參數(shù)掌握。智能駕駛控制工作系統(tǒng)，主要是通過定位采集顯示三大系統(tǒng)功能所構成定位系統(tǒng)，主要是基于GNSS技術，通過GPS定位接收壓路機設備工作過程中的位置信息和壓實信息采集系統(tǒng)，通過使用加速傳感器設備收集壓路機振動而上產(chǎn)生的振動信號，并且將其直接傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)器當中進行計算和分析[2]。

3.2 路基壓實工藝流程和操作要點

3.2.1 設備前期檢查工作

為了充分保證壓路機壓實工作過程中，采集數(shù)據(jù)的真實性和準確性，需要對加載和測量設備質量進行全面檢查，每次工程施工之前需要全面檢查基準頻率是否保持穩(wěn)定，設備安裝是否牢固等。

3.2.2 相關性校驗工作

在碾壓工作過程中分別對輕度碾壓、中度碾壓以及重度碾壓工作狀態(tài)進行實時性控制，基于控制指標CMV進行測定，同時驗收控制工作標準需要進行準確校驗。在每一種壓實工作狀態(tài)下需要保證檢測數(shù)量不能小于6組，當檢測系數(shù)超過0.7時確定相關系數(shù)和連續(xù)碾壓控制工作的目標參數(shù)。

3.2.3 路基碾壓過程控制

在路基碾壓工作過程中需要對基礎部分的壓實程度、壓實均勻性以及穩(wěn)定性進行全面控制。在路基智能碾壓工作過程中，需要有效借助通信技術，對路基技術碾壓次數(shù)、碾壓軌跡等進行實時性控制，基準站接收衛(wèi)星信號并且將差分信號，直接發(fā)送到流動站內(nèi)部流動站接收機，將所接收到的衛(wèi)星信號以及基準站差分信號進行實時性聯(lián)合和計算，有效獲取基準站和流動站之間的坐標增量，實現(xiàn)壓路機設備的實時性定位。

根據(jù)路基填料顆粒直徑大小，使用不同的壓實度評價工作方法，對于路基基礎部分的細顆粒土，需要通過現(xiàn)場測試實驗分析工作方法，有效總結出智能壓實檢測值CMV，并且和路基的壓實度之間建立起對應關系。通過建立起智能壓實目標值，有效判斷壓實區(qū)域范圍內(nèi)的路基結構穩(wěn)定性和壓實程度是否符合標準，對壓實度不符合標準的需要及時進行調(diào)整。比如，可以提高碾壓作業(yè)工作流程、換填料以及調(diào)整含水率大小等，對于細顆粒土通常情況下使用沉降差來評價基礎壓實質量以及控制工作標準。

3.2.4 壓實均勻性控制

在路基壓實均勻性控制工作過程中，所記錄的是智能碾壓曲線參數(shù)。基于公路工程路基碾壓施工規(guī)范對已經(jīng)形成的壓實度和路基回彈量雙向指標進行控制，壓實度控制壓實工作質量，回彈模量指導路基填料，選擇對于細顆粒土需要通過實驗檢測工作方法，建立起壓實度和回彈模量之間的并關系。在壓實度和回彈模量都滿足施工要求的條件下，需要通過使用壓實控制工作指標，CMV有效控制路基結構的穩(wěn)定性條件，對于粗顆粒土需要建立起智能壓實檢測參數(shù)標準和路基沉降量之間的對應關系進行有效控制，碾壓沉降差和路基回彈模量均滿足施工規(guī)范要求。

3.3 質量檢測

在路基碾壓工作結束之后，需要對路基結構的壓實程度進行全面檢測和分析，壓實質量檢測工作文件包含紙質資料和電子文檔，在施工結束之后需要以最后一遍的路基壓實參數(shù)數(shù)據(jù)作為主要的存檔資料，路基壓實程度示意圖當中的CMV分組，需要達到常規(guī)檢測參數(shù)的10%，并且在實際施工過程中每一種填料可以根據(jù)每2萬平方米選擇三個點位，其中一個點位處于薄弱區(qū)域，在路床驗收工作過程中需要根據(jù)相應的評測工作標準和要求來進行常規(guī)質量驗收工作。

4 結語

綜上所述，在本次公路工程項目路基壓實施工過程中，通過路基智能壓實施工技術的合理使用，可以進一步提高路基結構的壓實程度和穩(wěn)定性。相比于傳統(tǒng)的路基壓實施工方法，在整個技術結構的穩(wěn)定性上可以得到充分保證，有效提高公路工程基礎結構質量和穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]周毅恒，趙國強，張宏杰.適用于土石混填路基的智能壓實技術應用研究[J].交通科技，2021（1）：80-84.

[2]趙富強，耿興謀，何挺.路基智能壓實控制系統(tǒng)中關鍵參數(shù)在高速公路工程中的研究與應用[J].工程質量，2019（2）：22-27.