公路工程建設(shè)中的路基智能壓實(shí)施工技術(shù)研究

李素芳 于洪濤

摘 要：在公路工程項(xiàng)目建設(shè)施工過程中，路基壓實(shí)施工是其中非常重要的施工環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到公路工程路面的平整程度和穩(wěn)定性?；诖吮疚慕Y(jié)合我國(guó)某地區(qū)一處公路工程項(xiàng)目建設(shè)施工案例進(jìn)行分析，對(duì)智能壓實(shí)施工技術(shù)進(jìn)行介紹，提出智能壓實(shí)技術(shù)的系統(tǒng)組成原理，同時(shí)對(duì)路基智能壓實(shí)施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行全面闡述，全面提高公路工程建設(shè)施工質(zhì)量和穩(wěn)定性，為后續(xù)類似公路工程項(xiàng)目建設(shè)施工提供必要的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：公路工程;路基;智能壓實(shí);技術(shù)

中圖分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

當(dāng)前我國(guó)公路工程建設(shè)施工規(guī)模正在快速擴(kuò)張，路基路面壓實(shí)工作是現(xiàn)代高速公路項(xiàng)目建設(shè)施工當(dāng)中非常重要的工作環(huán)節(jié)。公路工程路基結(jié)構(gòu)的壓實(shí)程度，直接影響到后續(xù)的通車質(zhì)量以及公路的使用周期，在傳統(tǒng)的公路工程路基壓實(shí)工作過程中，路基壓實(shí)程度和壓實(shí)施工質(zhì)量，通常情況下只局限在施工設(shè)備的使用，以及相關(guān)施工人員的專業(yè)技能乘此，施工人員的專業(yè)技術(shù)夠低，直接關(guān)系到整個(gè)路基結(jié)構(gòu)的壓實(shí)施工質(zhì)量和效果。要想從根本上解決路基壓實(shí)程度問題，需要通過使用一些更加先進(jìn)的智能化壓實(shí)施工技術(shù)來進(jìn)行輔助，這些問題也是現(xiàn)階段大部分機(jī)械設(shè)備廠家工程項(xiàng)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(shí)施工技術(shù)原理分析

公路工程路基智能壓實(shí)施工原理，主要是通過壓路機(jī)滾輪自重和滾輪上方激振裝置所形成的合力，對(duì)路基基礎(chǔ)材料進(jìn)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(shí)現(xiàn)路基的全面壓實(shí)。路基智能碾壓主要是基于彈性動(dòng)力學(xué)理論以及無線傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)，路基結(jié)構(gòu)的彈性高度和路基壓實(shí)程度之間呈正相關(guān)關(guān)系，路基填料越疏松則路基材料的壓實(shí)程度越低、路基彈性高度越小、振動(dòng)輪的反向彈力越小，隨著路基壓實(shí)次數(shù)的增多路基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的彈性高度會(huì)進(jìn)一步增大，經(jīng)過反復(fù)多次的實(shí)驗(yàn)工作總結(jié)可以得出振動(dòng)輪反彈力和壓實(shí)度之間的定量關(guān)系，可以有效實(shí)現(xiàn)路基壓實(shí)度的實(shí)時(shí)性測(cè)量工作。在路基壓實(shí)施工過程中通過建立起信息化檢測(cè)工作系統(tǒng)，在控制點(diǎn)和振動(dòng)壓路機(jī)上分別安裝GPS基站結(jié)構(gòu)，在振動(dòng)輪上安裝壓式傳感器設(shè)備以及組建無線局域網(wǎng)，可以充分實(shí)現(xiàn)壓實(shí)施工機(jī)械設(shè)備的軌跡、振動(dòng)輪反彈力以及壓實(shí)次數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)記錄等多項(xiàng)功能。通過無線傳輸技術(shù)的使用，將路基壓實(shí)過程中所收集到的信號(hào)統(tǒng)一傳輸?shù)今{駛室的顯示控制器當(dāng)中，有效引導(dǎo)施工作業(yè)人員展開后續(xù)的路基壓實(shí)施工。

2 路基智能壓實(shí)施工技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)分析

2.1 路基智能壓實(shí)和傳統(tǒng)壓實(shí)方法對(duì)比

路基智能壓實(shí)施工技術(shù)和傳統(tǒng)的路基壓實(shí)施工技術(shù)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(duì)于路基壓實(shí)施工質(zhì)量控制工作而言，傳統(tǒng)的壓實(shí)施工方法使用的是事后控制進(jìn)行質(zhì)量抽檢工作，主要是以點(diǎn)帶面的形式來加以開展，而路基智能壓實(shí)施工技術(shù)則采用的是全過程實(shí)時(shí)性控制，有效記錄壓實(shí)過程中的相關(guān)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(hào)，通過人工進(jìn)行控制分層碾壓厚度參數(shù)記錄不準(zhǔn)確。通過路基智能壓實(shí)處理工作方法，可以有效記錄路基碾壓的起始樁號(hào)，同時(shí)準(zhǔn)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(jià)格更加穩(wěn)定。通過使用路基智能壓實(shí)施工方法，單項(xiàng)工程中碾壓施工費(fèi)用，相比于傳統(tǒng)碾壓施工方法超過3%～5%，多個(gè)項(xiàng)目開展，會(huì)因?yàn)樾实奶嵘档颓捌诘慕?jīng)濟(jì)成本投入量。

2.2 主要技術(shù)特點(diǎn)

第一，路基碾壓施工過程的實(shí)時(shí)性控制。在路基智能壓實(shí)施工過程中，通過借助無線傳輸技術(shù)的使用可以有效建立起智能壓實(shí)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)路基壓實(shí)速度壓實(shí)溫度、壓實(shí)厚度、路基碾壓軌跡等各項(xiàng)參數(shù)的實(shí)時(shí)性記錄和收集，并且在路基壓實(shí)施工過程中如果發(fā)現(xiàn)問題需要及時(shí)進(jìn)行解決?，F(xiàn)場(chǎng)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(shí)過程中的各環(huán)節(jié)施工狀態(tài)，同時(shí)針對(duì)性的調(diào)整路基碾壓施工計(jì)劃，避免出現(xiàn)人為性操作失誤問題，對(duì)路基壓實(shí)程度造成不良影響。

第二，施工過程的可追溯性。在壓路機(jī)設(shè)備當(dāng)中裝載傳感器設(shè)備，可以有效記錄不同碾壓施工環(huán)節(jié)的施工質(zhì)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(dǎo)路基碾壓施工，同時(shí)還可以進(jìn)行永久性保存，建立起路基基礎(chǔ)碾壓施工檔案，為后續(xù)的道路工程維護(hù)工作打下良好的基礎(chǔ)。

第三，路基碾壓施工效率更高。壓路機(jī)車載顯示功能系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)性直觀的顯示路基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的壓實(shí)功的情況，有效防止因?yàn)椴僮鲉栴}的影響造成路基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生超壓、欠壓以及漏壓等問題，對(duì)路基碾壓過程中產(chǎn)生的各種質(zhì)量問題，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并且及時(shí)進(jìn)行解決，可以全面提高路基壓實(shí)施工效率和質(zhì)量[1]。

第四，路基碾壓施工成本可以得到有效控制。從單項(xiàng)工程項(xiàng)目開展來看，傳感器和智能壓實(shí)系統(tǒng)的使用一次性經(jīng)濟(jì)成本的投入量相對(duì)較高，但是智能壓實(shí)系統(tǒng)可以全面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)顯示，可以在大限度上減少現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)工作人員的投入量，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)薄弱區(qū)域壓實(shí)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)工作，進(jìn)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(gè)項(xiàng)目工程建設(shè)施工當(dāng)中，會(huì)因?yàn)槟雺汗ぷ餍侍岣?、廢料降低而彌足前期的經(jīng)濟(jì)成本投入。

3 路基智能壓實(shí)施工技術(shù)應(yīng)用分析

有效結(jié)合我國(guó)某地區(qū)一處公路工程項(xiàng)目建設(shè)施工案例進(jìn)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(jié)構(gòu)，在公路工程建設(shè)施工中結(jié)合施工區(qū)域的場(chǎng)地環(huán)境條件，通過使用路基智能壓實(shí)施工技術(shù)來進(jìn)行碾壓，有效提高公路工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的壓實(shí)施工質(zhì)量和穩(wěn)定性。

3.1 智能壓實(shí)施工技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成

智能壓實(shí)施工機(jī)械設(shè)備和傳統(tǒng)的壓路機(jī)設(shè)備，整體結(jié)構(gòu)之間基本保持相同，但是在該項(xiàng)系統(tǒng)當(dāng)中主要是增加了各種傳感器設(shè)備，以及分析顯示系統(tǒng)智能壓實(shí)工作，通過記錄振動(dòng)輪的力學(xué)工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)性參數(shù)計(jì)算和分析，因此可以全面實(shí)現(xiàn)全路基實(shí)時(shí)性壓實(shí)指標(biāo)采集和動(dòng)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(gòu)成定位系統(tǒng)，主要是基于GNSS技術(shù)，通過GPS定位接收壓路機(jī)設(shè)備工作過程中的位置信息和壓實(shí)信息采集系統(tǒng)，通過使用加速傳感器設(shè)備收集壓路機(jī)振動(dòng)而上產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，并且將其直接傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)器當(dāng)中進(jìn)行計(jì)算和分析[2]。

3.2 路基壓實(shí)工藝流程和操作要點(diǎn)

3.2.1 設(shè)備前期檢查工作

為了充分保證壓路機(jī)壓實(shí)工作過程中，采集數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，需要對(duì)加載和測(cè)量設(shè)備質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，每次工程施工之前需要全面檢查基準(zhǔn)頻率是否保持穩(wěn)定，設(shè)備安裝是否牢固等。

3.2.2 相關(guān)性校驗(yàn)工作

在碾壓工作過程中分別對(duì)輕度碾壓、中度碾壓以及重度碾壓工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)性控制，基于控制指標(biāo)CMV進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)驗(yàn)收控制工作標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)行準(zhǔn)確校驗(yàn)。在每一種壓實(shí)工作狀態(tài)下需要保證檢測(cè)數(shù)量不能小于6組，當(dāng)檢測(cè)系數(shù)超過0.7時(shí)確定相關(guān)系數(shù)和連續(xù)碾壓控制工作的目標(biāo)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(duì)基礎(chǔ)部分的壓實(shí)程度、壓實(shí)均勻性以及穩(wěn)定性進(jìn)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(shù)，對(duì)路基技術(shù)碾壓次數(shù)、碾壓軌跡等進(jìn)行實(shí)時(shí)性控制，基準(zhǔn)站接收衛(wèi)星信號(hào)并且將差分信號(hào)，直接發(fā)送到流動(dòng)站內(nèi)部流動(dòng)站接收機(jī)，將所接收到的衛(wèi)星信號(hào)以及基準(zhǔn)站差分信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)性聯(lián)合和計(jì)算，有效獲取基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的坐標(biāo)增量，實(shí)現(xiàn)壓路機(jī)設(shè)備的實(shí)時(shí)性定位。

根據(jù)路基填料顆粒直徑大小，使用不同的壓實(shí)度評(píng)價(jià)工作方法，對(duì)于路基基礎(chǔ)部分的細(xì)顆粒土，需要通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)分析工作方法，有效總結(jié)出智能壓實(shí)檢測(cè)值CMV，并且和路基的壓實(shí)度之間建立起對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過建立起智能壓實(shí)目標(biāo)值，有效判斷壓實(shí)區(qū)域范圍內(nèi)的路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和壓實(shí)程度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)壓實(shí)度不符合標(biāo)準(zhǔn)的需要及時(shí)進(jìn)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(duì)于細(xì)顆粒土通常情況下使用沉降差來評(píng)價(jià)基礎(chǔ)壓實(shí)質(zhì)量以及控制工作標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.4 壓實(shí)均勻性控制

在路基壓實(shí)均勻性控制工作過程中，所記錄的是智能碾壓曲線參數(shù)?；诠饭こ搪坊雺菏┕ひ?guī)范對(duì)已經(jīng)形成的壓實(shí)度和路基回彈量雙向指標(biāo)進(jìn)行控制，壓實(shí)度控制壓實(shí)工作質(zhì)量，回彈模量指導(dǎo)路基填料，選擇對(duì)于細(xì)顆粒土需要通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)工作方法，建立起壓實(shí)度和回彈模量之間的并關(guān)系。在壓實(shí)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(shí)控制工作指標(biāo)，CMV有效控制路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性條件，對(duì)于粗顆粒土需要建立起智能壓實(shí)檢測(cè)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和路基沉降量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)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(zhì)量檢測(cè)

在路基碾壓工作結(jié)束之后，需要對(duì)路基結(jié)構(gòu)的壓實(shí)程度進(jìn)行全面檢測(cè)和分析，壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)工作文件包含紙質(zhì)資料和電子文檔，在施工結(jié)束之后需要以最后一遍的路基壓實(shí)參數(shù)數(shù)據(jù)作為主要的存檔資料，路基壓實(shí)程度示意圖當(dāng)中的CMV分組，需要達(dá)到常規(guī)檢測(cè)參數(shù)的10%，并且在實(shí)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(gè)點(diǎn)位，其中一個(gè)點(diǎn)位處于薄弱區(qū)域，在路床驗(yàn)收工作過程中需要根據(jù)相應(yīng)的評(píng)測(cè)工作標(biāo)準(zhǔn)和要求來進(jìn)行常規(guī)質(zhì)量驗(yàn)收工作。

4 結(jié)語

綜上所述，在本次公路工程項(xiàng)目路基壓實(shí)施工過程中，通過路基智能壓實(shí)施工技術(shù)的合理使用，可以進(jìn)一步提高路基結(jié)構(gòu)的壓實(shí)程度和穩(wěn)定性。相比于傳統(tǒng)的路基壓實(shí)施工方法，在整個(gè)技術(shù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性上可以得到充分保證，有效提高公路工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)質(zhì)量和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]周毅恒，趙國(guó)強(qiáng)，張宏杰.適用于土石混填路基的智能壓實(shí)技術(shù)應(yīng)用研究[J].交通科技，2021（1）：80-84.

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