連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)發(fā)展綜述

徐光輝，雒澤華，田 波

1. 西南交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，四川 成都 610031

2. 中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)路面與壓實(shí)機(jī)械分會(huì)，北京 100101

3. 交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京 100088

連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)發(fā)展綜述

Summary of Development of Continuous Compaction Control Technology

徐光輝1，雒澤華2，田 波3

1. 西南交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，四川 成都 610031

2. 中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)路面與壓實(shí)機(jī)械分會(huì)，北京 100101

3. 交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京 100088

0 引言

填筑工程是指將建筑材料（巖土、水泥、瀝青等）按照一定要求堆積并經(jīng)過(guò)壓實(shí)機(jī)具（壓路機(jī)）碾壓而成的土工結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱(chēng)，覆蓋鐵路、公路、機(jī)場(chǎng)、大壩、市政、港工等諸多領(lǐng)域。決定填筑工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素是填料組成和碾壓控制。在控制好填料質(zhì)量的前提下，工程質(zhì)量的焦點(diǎn)集中在壓實(shí)質(zhì)量控制上。壓實(shí)質(zhì)量不好的填筑體會(huì)造成嚴(yán)重的工程隱患和后果。傳統(tǒng)的壓實(shí)質(zhì)量控制方法以“點(diǎn)”式抽樣檢驗(yàn)為主，由于其固有的局限性，已成為制約壓實(shí)質(zhì)量，特別是壓實(shí)均勻性的瓶頸。而連續(xù)壓實(shí)控制作為一類(lèi)新的壓實(shí)質(zhì)量控制方法，由于能夠克服傳統(tǒng)檢測(cè)方法的弊端，實(shí)現(xiàn)碾壓面的全覆蓋式檢測(cè)和控制，因而得到了國(guó)內(nèi)外的廣泛重視。

所謂連續(xù)壓實(shí)控制（CCC），是指在填筑碾壓過(guò)程中，根據(jù)填筑體與振動(dòng)壓路機(jī)相互動(dòng)態(tài)作用的原理，通過(guò)連續(xù)量測(cè)振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)輪豎向振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)并進(jìn)行技術(shù)處理，建立檢測(cè)評(píng)定與反饋控制體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)碾壓面壓實(shí)質(zhì)量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制。其基本工作原理是：將振動(dòng)傳感器置于振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)輪上，其他處理和顯示裝置放在振動(dòng)壓路機(jī)的駕駛室內(nèi)，通過(guò)對(duì)振動(dòng)輪動(dòng)態(tài)響應(yīng)的實(shí)時(shí)量測(cè)與處理，得到與填筑體壓實(shí)質(zhì)量有關(guān)的參數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示在駕駛室的顯示裝置上，從而實(shí)現(xiàn)在碾壓過(guò)程中的連續(xù)控制。隨著不同量測(cè)方法和設(shè)備的出現(xiàn)，連續(xù)壓實(shí)控制被分為多種方法，各有其特征。

目前以振動(dòng)壓路機(jī)為工具來(lái)檢驗(yàn)壓實(shí)質(zhì)量的方法，世界上公認(rèn)的稱(chēng)謂為“連續(xù)壓實(shí)控制”，美國(guó)則將其稱(chēng)作“智能壓實(shí)（IC）”。本文將對(duì)連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)的發(fā)展歷史、方法、標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用和存在的問(wèn)題等進(jìn)行概要性論述，以便使讀者對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的全貌有一個(gè)綜合性的了解。

1 連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)的發(fā)展歷史

1.1 初期

早在20世紀(jì)60年代，美國(guó)就有人產(chǎn)生了利用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓過(guò)程中的振動(dòng)反應(yīng)信息來(lái)評(píng)定和檢測(cè)壓實(shí)質(zhì)量的想法，但由于受電子量測(cè)技術(shù)的限制，一直沒(méi)能得到實(shí)現(xiàn)。進(jìn)入70年代，瑞典人將這種想法變成了現(xiàn)實(shí)。1975年，瑞典的GEODYNAMIK與DYNAPAC公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一種壓實(shí)計(jì)產(chǎn)品，初步實(shí)現(xiàn)了連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)與控制。

壓實(shí)計(jì)可以在振動(dòng)壓路機(jī)碾壓過(guò)程中進(jìn)行量測(cè)，在施工過(guò)程中對(duì)壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行連續(xù)的控制，因此是一種覆蓋全面的連續(xù)控制方法。盡管后來(lái)證明這種方法存在許多局限性，但利用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓過(guò)程中的振動(dòng)進(jìn)行連續(xù)測(cè)試，應(yīng)該說(shuō)是一種思維方式的轉(zhuǎn)變，其思想是先進(jìn)的。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)形成期

進(jìn)入80年代后，北歐一些國(guó)家陸續(xù)加入到研究之中，從方法原理、量測(cè)設(shè)備、處理軟件和標(biāo)準(zhǔn)等多個(gè)方面進(jìn)行了廣泛的研究。于90年代初期正式提出了“連續(xù)壓實(shí)控制”的概念，并在一些實(shí)際工程中進(jìn)行了應(yīng)用。

從90年代開(kāi)始，這項(xiàng)技術(shù)已陸續(xù)被歐洲一些國(guó)家納入有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，如：瑞典的BYA92、ATB V g 2004，德國(guó)的ZTVE-StB-93（94、95、2007、2009）、TP BF-StB E2 94，芬蘭的Tielaitos91，奧地利的RVS 8S.02.6等。法國(guó)、荷蘭、愛(ài)爾蘭等國(guó)家也正計(jì)劃將其納入相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中。2011年中國(guó)頒布了首部連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB 10108—2011。據(jù)了解，歐盟正在制定歐洲統(tǒng)一的連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)也在研究制定標(biāo)準(zhǔn)中。

1.3 發(fā)展期

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，研究的重點(diǎn)已轉(zhuǎn)移到如何進(jìn)行智能壓實(shí)的方向——壓路機(jī)如何自動(dòng)調(diào)頻、調(diào)幅以適應(yīng)填筑體的變化。將CCC技術(shù)與壓路機(jī)振動(dòng)工藝參數(shù)調(diào)節(jié)功能結(jié)合起來(lái)又稱(chēng)作“智能壓實(shí)（IC）”，是CCC技術(shù)與壓路機(jī)進(jìn)一步結(jié)合的產(chǎn)物，被歐美譽(yù)為筑路技術(shù)的“第三次革命”。德國(guó)BOMAG公司在這方面處于領(lǐng)先水平，盡管還存在諸多問(wèn)題，但其思想是先進(jìn)的，初步實(shí)現(xiàn)了智能壓實(shí)的想法。

此外，隨著CCC技術(shù)在歐洲一些工程中的應(yīng)用，特別是在相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定以后，美國(guó)有關(guān)部門(mén)（主要為聯(lián)邦公路局等）也開(kāi)始關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)。從2000年起開(kāi)始有使用這項(xiàng)技術(shù)的相關(guān)報(bào)道。2004年12月，美國(guó)聯(lián)邦公路局公布了一個(gè)“FHWA智能壓實(shí)戰(zhàn)略計(jì)劃”，主要是通過(guò)利用計(jì)算機(jī)、模型和革新軟件，將用于土和瀝青的壓實(shí)設(shè)備智能化，以達(dá)到改善工序、使路面性能更均勻、減少人員、提供長(zhǎng)期的壓實(shí)質(zhì)量記錄等目的。這個(gè)計(jì)劃將建立一套系統(tǒng)的方法，鼓勵(lì)工業(yè)和交通部門(mén)發(fā)展智能壓實(shí)技術(shù)，更新有關(guān)建筑標(biāo)準(zhǔn)等。2005年3月，美國(guó)明尼蘇達(dá)州的交通研究部門(mén)和聯(lián)邦公路局（FHWA）根據(jù)工程實(shí)踐中的具體應(yīng)用情況，并經(jīng)過(guò)獨(dú)立的測(cè)試，給出了CCC技術(shù)的論證報(bào)告。該報(bào)告指出：自2000年以來(lái)，美國(guó)已有北卡羅萊納州、威斯康星州和路易斯安那州的交通部門(mén)以歐洲的CCC技術(shù)為基礎(chǔ)，啟動(dòng)了國(guó)家資金項(xiàng)目，旨在為美國(guó)的建筑業(yè)建立連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)的發(fā)展目標(biāo)是，利用CCC技術(shù)推動(dòng)智能壓路機(jī)的進(jìn)步。

2 主要方法與應(yīng)用條件

連續(xù)壓實(shí)控制目前主要有兩類(lèi)方法，其一是基于壓路機(jī)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的諧波比（以及修正）、評(píng)定指標(biāo)為無(wú)量綱量的經(jīng)驗(yàn)方法；其二是基于力學(xué)原理、評(píng)定指標(biāo)為具有明確物理意義的力學(xué)量的力學(xué)方法。

2.1 經(jīng)驗(yàn)方法

經(jīng)驗(yàn)方法就是壓實(shí)計(jì)方法，是通過(guò)判別振動(dòng)輪動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)的畸變程度來(lái)評(píng)定被壓填料的壓實(shí)質(zhì)量，而信號(hào)畸變程度是通過(guò)振動(dòng)輪響應(yīng)信號(hào)的基頻與一次諧波的比值來(lái)給出的（諧波比原理），但是為什么采用這種諧波比值，并無(wú)理論上的依據(jù)可循，只能說(shuō)是一種經(jīng)驗(yàn)法而已。實(shí)踐表明，這種方法對(duì)于碾壓某些填料（一般為細(xì)粒料）時(shí)有一定的控制效果，可能采用DYNAPAC壓路機(jī)進(jìn)行控制時(shí)效果會(huì)更好一些。

目前，在歐洲已經(jīng)很少有人研究這種方法了，但在美國(guó)和中國(guó)仍然有人研究和使用，其用途已有所改變，主要用于對(duì)碾壓遍數(shù)的控制。此外，由于這種原理的控制方法缺少必要的控制信息，故很難用于智能壓路機(jī)上。

2.2 力學(xué)方法一

這種力學(xué)方法是由德國(guó)BOMAG提出的，其評(píng)定指標(biāo)為填筑體的振動(dòng)模量。公開(kāi)的一些資料顯示，德國(guó)初期也是采用壓實(shí)計(jì)方法判斷壓實(shí)質(zhì)量的，只不過(guò)所乘系數(shù)不同而已。后來(lái)又提出一個(gè)基于能量概念的指標(biāo)BTM（也稱(chēng)作OMEGA），是無(wú)量綱量的。目前，中國(guó)有些進(jìn)口壓路機(jī)上仍有此設(shè)備，可以提示壓路機(jī)駕駛員當(dāng)前碾壓輪跡的大致情況，用于碾壓過(guò)程的監(jiān)測(cè)，屬于早期產(chǎn)品。在20世紀(jì)90年代末期，其相關(guān)研究開(kāi)始由諧波比指標(biāo)向具有力學(xué)意義的指標(biāo)（如剛度系數(shù)和彈性模量）轉(zhuǎn)化。評(píng)定指標(biāo)主要是根據(jù)振動(dòng)壓路機(jī)與填筑體之間的相互作用、采用有關(guān)力學(xué)理論進(jìn)行復(fù)雜的推導(dǎo)和計(jì)算得到的，以此指標(biāo)進(jìn)行壓實(shí)質(zhì)量控制。

以振動(dòng)模量為特征的力學(xué)方法要求振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)輪位移與填筑體的變形相協(xié)調(diào)（即緊密接觸、無(wú)彈跳現(xiàn)象），這是一般振動(dòng)壓路機(jī)很難達(dá)到的，需要專(zhuān)用智能壓路機(jī)才能避免彈跳問(wèn)題，因此這種方法一般都與特定壓路機(jī)捆綁在一起使用，并且此類(lèi)產(chǎn)品價(jià)格昂貴。

2.3 力學(xué)方法二

動(dòng)力學(xué)是本研發(fā)團(tuán)隊(duì)于1998年提出的，評(píng)價(jià)指標(biāo)為填筑體結(jié)構(gòu)抗力。其基本原理是：將填筑體的振動(dòng)碾壓看作是一種動(dòng)態(tài)試驗(yàn)過(guò)程（振動(dòng)壓實(shí)試驗(yàn)），振動(dòng)壓路機(jī)為動(dòng)態(tài)加載設(shè)備；在碾壓過(guò)程中，振動(dòng)輪同時(shí)受到來(lái)自機(jī)械設(shè)備本身的激振力和填筑體結(jié)構(gòu)體的抵抗力（反力）作用，二者的共同作用引起振動(dòng)輪的振動(dòng)響應(yīng)。根據(jù)動(dòng)力學(xué)和系統(tǒng)識(shí)別原理，可以通過(guò)對(duì)振動(dòng)輪動(dòng)態(tài)響應(yīng)的實(shí)時(shí)量測(cè)、處理以及實(shí)際修正，得到填筑體結(jié)構(gòu)抗力指標(biāo)，從而進(jìn)行相應(yīng)的壓實(shí)質(zhì)量控制，一般適用于振動(dòng)性能穩(wěn)定的壓路機(jī)。

2.4 其他方法

除了上述幾種方法外，國(guó)內(nèi)外很多研究者也在積極探討其他新方法和新指標(biāo)，如采用振動(dòng)輪加速度、速度或位移以及時(shí)間序列等進(jìn)行控制，或針對(duì)壓實(shí)計(jì)值（諧波比）進(jìn)行修正，但大部分限于發(fā)表論文，在實(shí)際工程中進(jìn)行應(yīng)用的報(bào)道很少。

2.5 應(yīng)用條件

對(duì)于填筑工程的壓實(shí)控制來(lái)說(shuō)，無(wú)論采用何種控制方法，其結(jié)果應(yīng)具有一致性，否則就會(huì)引起施工質(zhì)量控制管理的混亂。連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)之所以得到認(rèn)可，也正基于這一點(diǎn)，這也是可以應(yīng)用在工程中的必要條件之一。因此，對(duì)于連續(xù)壓實(shí)控制而言，無(wú)論采用哪種具體方法，事先都必須檢驗(yàn)連續(xù)控制結(jié)果與常規(guī)檢測(cè)結(jié)果（各種模量、彎沉、地基反力系數(shù)、壓實(shí)度等）之間的一致性，這也是衡量這項(xiàng)技術(shù)是否可以應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

連續(xù)壓實(shí)控制與對(duì)比試驗(yàn)

如何衡量這種一致性，各國(guó)規(guī)范都進(jìn)行了規(guī)定，可以采用相關(guān)校驗(yàn)試驗(yàn)（對(duì)比試驗(yàn)）進(jìn)行。一般取9～18組對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，計(jì)算兩種試驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)系數(shù)，達(dá)到一定要求時(shí)便可以應(yīng)用。瑞典規(guī)范規(guī)定連續(xù)指標(biāo)與常規(guī)指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)不小于0.60時(shí)可以使用（主要是對(duì)壓實(shí)計(jì)方法而言的），其他國(guó)家都規(guī)定相關(guān)系數(shù)不小于0.70時(shí)方可使用。

3 在中國(guó)的發(fā)展與應(yīng)用情況

3.1 初期引進(jìn)與仿制

20世紀(jì)80年代，中國(guó)一些專(zhuān)業(yè)書(shū)籍中開(kāi)始介紹瑞典壓實(shí)計(jì)方法，并試圖在填筑工程中進(jìn)行應(yīng)用。中國(guó)水電部門(mén)曾引進(jìn)和仿制瑞典壓實(shí)計(jì)，在一些大壩上嘗試應(yīng)用，但沒(méi)有得到推廣，可能與壓實(shí)計(jì)評(píng)定指標(biāo)與常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)之間沒(méi)有較好的相關(guān)性有關(guān)。同一時(shí)期，一些公路部門(mén)也不斷嘗試在路基填筑碾壓過(guò)程中采用壓實(shí)計(jì)方法進(jìn)行壓實(shí)質(zhì)量控制，但由于壓實(shí)計(jì)評(píng)定指標(biāo)與壓實(shí)度之間沒(méi)有什么相關(guān)性，兩種結(jié)果缺乏一致性，導(dǎo)致推廣工作受阻，得不到工程界的認(rèn)可。此外，一些壓路機(jī)廠(chǎng)商也曾嘗試在振動(dòng)壓路機(jī)上加裝壓實(shí)計(jì)產(chǎn)品，基本是以仿制的為主，甚至采用一些縣級(jí)電子廠(chǎng)生產(chǎn)的壓實(shí)計(jì)產(chǎn)品，完全把這項(xiàng)技術(shù)看作是一個(gè)普通電子產(chǎn)品，結(jié)果可想而知。

中國(guó)連續(xù)壓實(shí)控制的歷史在某種程度上可以說(shuō)就是壓實(shí)計(jì)方法不斷嘗試應(yīng)用的歷史。這種現(xiàn)象一直持續(xù)到21世紀(jì)初，乃至現(xiàn)在。出現(xiàn)這種局面的主要原因與壓實(shí)計(jì)原理比較簡(jiǎn)單、易于仿制有關(guān)；而力學(xué)類(lèi)方法涉及的理論和測(cè)試技術(shù)較復(fù)雜，如果不進(jìn)行深入的理論研究和大量工程實(shí)踐，是很難掌握和仿制的。截止到目前，無(wú)論是在公路還是鐵路領(lǐng)域，仍然存在應(yīng)用壓實(shí)計(jì)產(chǎn)品的現(xiàn)象，其中有少部分是出于研究目的，更多的則是國(guó)內(nèi)外廠(chǎng)商出于商業(yè)目的，動(dòng)用種種資源進(jìn)行的強(qiáng)行推廣，但用途已有所改變，不再是連續(xù)壓實(shí)控制，而是數(shù)字化施工了，主要以控制碾壓遍數(shù)和三維坐標(biāo)定位（高精度GPS）為主。

正因?yàn)榇嬖谏鲜鲞@些問(wèn)題，導(dǎo)致很多人特別是公路界人士錯(cuò)誤地認(rèn)為連續(xù)壓實(shí)控制就是壓實(shí)計(jì)控制，對(duì)這類(lèi)方法產(chǎn)生疑慮，在一定程度上也推遲了這類(lèi)技術(shù)在中國(guó)的推廣應(yīng)用[1]。

3.2 自主研發(fā)與建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

針對(duì)壓實(shí)計(jì)方法的局限性，國(guó)內(nèi)很多研究者都進(jìn)行了探索性研究，但研究成果以發(fā)表論文的居多。本研發(fā)團(tuán)隊(duì)1993年承擔(dān)了公路領(lǐng)域第一個(gè)連續(xù)壓實(shí)控制方面的科研項(xiàng)目，拋棄了壓實(shí)計(jì)方法只對(duì)壓路機(jī)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理的思路，提出了基于評(píng)定和控制路基填筑體結(jié)構(gòu)抵抗力的動(dòng)力學(xué)方法，承擔(dān)并完成了東北三省、交通部、鐵道部和國(guó)家自然科學(xué)基金在內(nèi)的十余項(xiàng)科研項(xiàng)目。在二十余年的研發(fā)過(guò)程中，從理論體系、測(cè)試技術(shù)、工程應(yīng)用到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了一系列的獨(dú)立研究與開(kāi)發(fā)，形成了一套具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系。以動(dòng)力學(xué)方法為基礎(chǔ)，本研發(fā)團(tuán)隊(duì)2011年主編了中國(guó)首部連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——《鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)規(guī)程》（TB 10108—2011）[2]，2015年主編了中國(guó)鐵路總公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——《鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)規(guī)程》（Q/CR9210—2015）[3]，目前正在主持編寫(xiě)交通部有關(guān)連續(xù)壓實(shí)控制方面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

在鐵路路基連續(xù)壓實(shí)控制標(biāo)準(zhǔn)中，主要規(guī)定了實(shí)施的4個(gè)步驟：設(shè)備檢查，規(guī)定使用前對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)性能等進(jìn)行檢測(cè)，且檢測(cè)結(jié)果必須符合要求；相關(guān)校驗(yàn)，建立常規(guī)檢測(cè)指標(biāo)與連續(xù)指標(biāo)（VCV）之間的相關(guān)性，只有滿(mǎn)足要求（相關(guān)系數(shù)不小于0.70）才可以采用；過(guò)程控制，規(guī)定了如何在填筑碾壓過(guò)程中進(jìn)行壓實(shí)程度、壓實(shí)均勻性和壓實(shí)穩(wěn)定性的控制；質(zhì)量檢測(cè)，給出如何確定壓實(shí)薄弱區(qū)的方法和在該區(qū)進(jìn)行常規(guī)檢驗(yàn)的原則。

3.3 連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)及功能

連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)主要包括加載設(shè)備（振動(dòng)壓路機(jī)）、量測(cè)設(shè)備、控制軟件和壓實(shí)信息管理平臺(tái)（后臺(tái)與遠(yuǎn)程）。從20世紀(jì)80年代起，眾多廠(chǎng)家對(duì)這類(lèi)技術(shù)的量測(cè)設(shè)備都進(jìn)行過(guò)研制，但由于具體方法的不同，大部分的測(cè)試效果都不十分理想，甚至帶來(lái)了負(fù)面效果。究其原因，主要還是所建立的連續(xù)評(píng)定指標(biāo)存在缺陷，此外對(duì)存在的“測(cè)不準(zhǔn)”現(xiàn)象沒(méi)有很好地把握。實(shí)際上，量測(cè)設(shè)備只是獲取相關(guān)壓實(shí)信息的技術(shù)手段，相對(duì)還是比較容易實(shí)現(xiàn)的，關(guān)鍵在于所建立的技術(shù)原理是否可靠，對(duì)散體壓實(shí)成型的技術(shù)特征和專(zhuān)業(yè)知識(shí)是否有深入的理解和正確把握。不管是哪類(lèi)方法，一個(gè)優(yōu)良的連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)一般需要實(shí)現(xiàn)以下功能。

（1）碾壓全過(guò)程管理與監(jiān)控。實(shí)時(shí)監(jiān)控碾壓時(shí)間、遍數(shù)、層數(shù)、長(zhǎng)度、寬度等與施工管理密切相關(guān)的諸多參數(shù)。根據(jù)相關(guān)信息生成施工進(jìn)度圖，有效地進(jìn)行工程管理。

（2）壓實(shí)工藝監(jiān)控。目前有些振動(dòng)壓路機(jī)的振動(dòng)性能并不穩(wěn)定，常常出現(xiàn)激振力急劇下降和明顯波動(dòng)的情況，影響壓實(shí)和控制效果。需要根據(jù)相關(guān)壓實(shí)信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控壓路機(jī)振動(dòng)性能是否平穩(wěn)，并提供相應(yīng)預(yù)警。

（3）壓實(shí)程度控制。壓實(shí)程度是最重要的控制要素之一。在碾壓過(guò)程中，按照設(shè)定的目標(biāo)值，可以實(shí)時(shí)地連續(xù)監(jiān)控填筑體的壓實(shí)程度（圖1（a）），及時(shí)給出壓實(shí)質(zhì)量平面分布圖，便于現(xiàn)場(chǎng)管理和質(zhì)量控制。

（4）壓實(shí)穩(wěn)定性控制。碾壓遍數(shù)不是一個(gè)定數(shù)，它會(huì)隨壓實(shí)工藝和填料等發(fā)生變化。通過(guò)壓實(shí)狀態(tài)的變化信息可以判定壓路機(jī)的壓實(shí)功效是否發(fā)揮到最大、壓實(shí)是否穩(wěn)定（圖1（b））。其目的在于優(yōu)化壓實(shí)遍數(shù)，避免“過(guò)壓”和“欠壓”現(xiàn)象的發(fā)生。

（5）壓實(shí)均勻性控制。碾壓面性狀的不均勻分布不但會(huì)導(dǎo)致將來(lái)發(fā)生不均勻的沉降變形，還存在驗(yàn)收不合格的風(fēng)險(xiǎn)。因此需要根據(jù)壓實(shí)信息進(jìn)行判定和控制，使整個(gè)碾壓面處于比較“均勻”的壓實(shí)狀態(tài)。

（6）最小風(fēng)險(xiǎn)控制驗(yàn)收檢驗(yàn)。傳統(tǒng)的抽樣檢驗(yàn)點(diǎn)不一定正好選在壓實(shí)薄弱區(qū)域上，因而可能會(huì)造成“漏檢”現(xiàn)象，而最小風(fēng)險(xiǎn)控制的核心是選取壓實(shí)薄弱區(qū)域進(jìn)行常規(guī)驗(yàn)收檢驗(yàn)，最大程度地降低常規(guī)檢驗(yàn)不合格的風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 工程應(yīng)用

連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始的，但大多以試驗(yàn)性應(yīng)用為主，沒(méi)有真正用于生產(chǎn)實(shí)踐。這項(xiàng)技術(shù)的正式應(yīng)用還是從鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頒布（2011年）開(kāi)始的。目前這項(xiàng)技術(shù)已在滬昆高鐵貴州段、呼準(zhǔn)鄂鐵路、京沈高鐵、石濟(jì)高鐵等項(xiàng)目中開(kāi)始了普遍應(yīng)用。在使用過(guò)程嚴(yán)格執(zhí)行了連續(xù)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。2013年3月，由原鐵道部簽發(fā)的鐵總辦[2013]3號(hào)文件把“連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)”作為四項(xiàng)新技術(shù)之一，計(jì)劃在中國(guó)鐵路建設(shè)中全面采用。目前很多計(jì)劃開(kāi)工的鐵路項(xiàng)目，都在招標(biāo)文件里明確了必須采用連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)的相關(guān)規(guī)定。這些舉措將對(duì)提高中國(guó)鐵路路基整體工程質(zhì)量起到促進(jìn)作用。

圖1 連續(xù)壓實(shí)控制的壓實(shí)成果

此外，近年來(lái)連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)在公路、機(jī)場(chǎng)、水壩等建設(shè)中也有一些應(yīng)用，但控制內(nèi)容可謂五花八門(mén)，這與沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)定有關(guān)，因此建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是下一步要做的重點(diǎn)工作。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)進(jìn)行了綜合性論述，限于篇幅，很多問(wèn)題沒(méi)有展開(kāi)論述和分析，留待以后逐步解決。連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)的推廣應(yīng)用，首先對(duì)各類(lèi)填筑工程的碾壓質(zhì)量控制大有好處，可以打破“只重視結(jié)果驗(yàn)收，不重視過(guò)程控制”的固有的陳舊觀(guān)念，使工程質(zhì)量得到更大的提高；其次可以在一定程度上推進(jìn)振動(dòng)壓路機(jī)的科技進(jìn)步，向著“智能碾壓”的方向發(fā)展，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代，使中國(guó)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)有機(jī)會(huì)、有能力走向國(guó)際。

目前這項(xiàng)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，正在實(shí)現(xiàn)壓實(shí)信息的遠(yuǎn)程傳輸和監(jiān)控，使工程管理者可以遠(yuǎn)程及時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)施工碾壓信息，掌控工程質(zhì)量，真正做到信息化施工和管理，提高填筑工程的施工和管理水平。相信隨著技術(shù)的成熟、相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建立和完善，這項(xiàng)技術(shù)必將在中國(guó)相關(guān)領(lǐng)域得到更好的發(fā)展。

[1]徐光輝. 中國(guó)交通領(lǐng)域連續(xù)壓實(shí)控制發(fā)展概述[J]. 建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理, 2014(8):43-45.

[2]TB 10108—2011.鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)規(guī)程.

[3]Q/CR9210—2015.鐵路路基填筑工程連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)規(guī)程.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51178405）