白群安 茍宏偉

摘? 要：為研究珊瑚砂道基施工中智能壓實技術的應用情況，該文以IBRAHIM NASIR國際機場道基施工為背景，通過研究智能壓實檢測值CMV與與碾壓次數(shù)的相關關系，確定施工推薦碾壓遍數(shù)。研究結果表明：當目標智能壓實檢測值CMV為18.89時，累計碾壓遍數(shù)與智能壓實檢測值CMV之間存在顯著相關性，可得推薦碾壓遍數(shù)約為26次。

關鍵詞：智能壓實;珊瑚砂;碾壓遍數(shù);智能壓實檢測值

中圖分類號：U416? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

近年來，隨著科技發(fā)展，世界涌現(xiàn)出許多革新性的道路工程施工技術，智能壓實就是其中一個典型。智能壓實技術指在傳統(tǒng)壓路機上裝備集成的高精度GPS定位系統(tǒng)、加速度傳感器、機載監(jiān)控/報告系統(tǒng)以及用于壓實反饋控制的紅外溫度儀等綜合測試系統(tǒng)，以達到有效提高壓實效率、減小施工變異性等效果的一項新型工程技術。該文以IBRAHIM NASIR國際機場改擴建工程為背景，從珊瑚砂道基填筑工程質量的需求出發(fā)，研究智能壓實指標CMV與現(xiàn)場碾壓遍數(shù)之間的相關關系，并根據(jù)實際施工需求推薦最佳碾壓遍數(shù)，以期為智能壓實技術在填筑工程中的施工應用提供建議。

1 智能壓實系統(tǒng)

1.1 Dynapac公司DYN@LYZER系統(tǒng)

DYN@LYZER系統(tǒng)主要由加速度傳感器、紅外溫度傳感器、車載顯示器、GNSS接收發(fā)射系統(tǒng)和文件編制系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)在前、后鋼輪各安裝一個加速度傳感器，振動過程中，基于振動壓實力和鋼輪貫入壓實材料的相互關系，測出與壓實材料變形模量直接相關的測量值Evib（MN/m2）。在車載顯示裝置中我們可對目標振動模量進行設置，這樣便于駕駛員觀測被壓實材料是否達到期望壓實剛度。該系統(tǒng)采用紅外線非接觸式檢測方式，傳感器安裝在前、后鋼輪的車架上。該傳感器不斷檢測瀝青的表面溫度，當碾壓瀝青混合料溫度小于設置最小極限值時，系統(tǒng)發(fā)出警報提醒駕駛員。

1.2 Bomag公司智能壓實系統(tǒng)

Bomag智能壓路機設備組成：2個加速度傳感器、一個紅外溫度感應器、數(shù)據(jù)處理器/控制單元、位移測量裝置、BOP、GPS裝置、車載BCM05文件編制系統(tǒng)。該系統(tǒng)在雙鋼輪壓路機分別在前、后鋼輪上各安裝一個加速度傳感器，若加速度傳感器反映出的壓實材料剛度低，激振系統(tǒng)會根據(jù)需要把振動作用力方向朝垂直方向調整，同時自動地根據(jù)壓實材料剛度情況調整到盡可能大的壓實能量。采用紅外線非接觸式檢測方式，傳感器安裝在前鋼輪的車架上，該傳感器可不斷檢測瀝青路面表面溫度，并將檢測結果實時輸入控制器中，控制器根據(jù)瀝青壓實工藝模型，對原有BVC系統(tǒng)結果值進行綜合調整，輸出一個更加理想的控制結果。測出數(shù)據(jù)經過BCM05智能壓實管理系統(tǒng)進行處理，繪制出壓實度、溫度、碾壓遍數(shù)分布圖，便于駕駛員進行實時調控，操作避免過壓。

1.3 日本Sakai公司GIS智能壓實系統(tǒng)

日本Sakai公司的瀝青路面GIS智能壓實系統(tǒng)包括：CCV壓實度實時檢測模塊、GPS信號發(fā)射接收基站模塊、壓實平面溫度檢測模塊、數(shù)據(jù)實時顯示模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊。Sakai公司智能壓路機配備有：加速度傳感器、溫度傳感器、GPS接收裝置、車載顯示裝置。瀝青表層溫度檢測與顯示采用紅外線非接觸式檢測方式，該傳感器不斷檢測瀝青路面表面溫度，通過車載顯示裝置對瀝青溫度進行實時顯示，并且可以溫度分布圖，以便駕駛員及時掌握當前的瀝青溫度情況。所得檢測數(shù)據(jù)可以通過USB導入電腦，利用Site Link3D進行進一步的處理分析。

1.4 HAMM公司HCQ智能壓實系統(tǒng)

HCQ系統(tǒng)在壓實的過程中可記錄不同的材料和機器數(shù)據(jù)，安裝在壓路機頂部的DGNSS接收器確定壓路機的位置。HCQ Navigator計算出壓實過程信息與壓路機位置信息之問的關系，并將相應的信息以圖形的方式顯示在駕駛室內的平板電腦上。設備操作員通過平板電腦可以跟蹤壓實進度，同時還可顯示附加信息。HCQ導航儀對施工期間的數(shù)據(jù)進行記錄，同時數(shù)據(jù)在工作日內作業(yè)或分項目結束后通過U盤傳輸并存儲到辦公電腦上。

1.5 Volvo智能壓實系統(tǒng)——Density Direct

Density Direct智能壓實系統(tǒng)實時顯示碾壓溫度圖和壓實路徑。壓實路徑可將每臺壓路機的行駛軌跡和鋼輪重疊壓實部分用獨特的顏色表示出來，操作人員可據(jù)此查找接縫并加以修正，溫度圖則在壓路機的行駛路徑上顯示最新的鋪層溫度數(shù)據(jù)。Density Direct智能壓實系統(tǒng)可直接顯示壓實度，操作人員可實時判斷壓實作業(yè)是否達標。壓實路徑、溫度以及壓實度等數(shù)據(jù)存儲在IC系統(tǒng)硬盤驅動器中，這些數(shù)據(jù)能以VEDA格式存儲在USB驅動器中，可以利用Veda軟件進行處理。

2 工程實踐

2.1 工程背景

馬爾代夫IBRAHIM NASIR國際機場現(xiàn)有一條長3 200 m、寬45m的跑道，編號18-36，飛行區(qū)等級為4E。IBRAHIM NASIR國際機場2013年客運總量為422.4萬人次（其中包括水上飛機客運量）。按照機場目前的發(fā)展計劃，預計2040年機場旅客量將突破1 200萬人次。機場現(xiàn)有基礎設施已趨于飽和，無法滿足航空業(yè)務量快速增長的需要，嚴重影響馬爾代夫經濟社會的發(fā)展，機場規(guī)模急需擴建。

2.2 壓實質量研究

為了對道基施工現(xiàn)場現(xiàn)場試驗區(qū)干密度進行分析，研究選取試驗區(qū)檢測點干密度與智能壓實度檢測值進行研究，智能壓實度檢測值CMV與現(xiàn)場試驗干密度，現(xiàn)場前期施工結果表明，當干密度合格值為1.65 g/cm3時，目標智能壓實檢測值CMV為18.89，表明現(xiàn)場壓實質量達到設計要求。為確定智能壓實過程中碾壓次數(shù)，研究選區(qū)軟件中試驗區(qū)智能壓實檢測值CMV與碾壓遍數(shù)，并對兩者進行分析，如表1及圖1所示。

由圖1可知，累計碾壓遍數(shù)與智能壓實檢測值CMV之間存在顯著相關性，隨著累計碾壓遍數(shù)的增加，智能壓實檢測值CMV亦隨之增加;兩者相關性較強，因此在一定范圍內，累計碾壓遍數(shù)可說明道基壓實狀況，在實際施工中可利用累計碾壓遍數(shù)來表征道基壓實情況。

由式（1）確定出目標智能壓實檢測值CMV為18.89，結合智能壓實檢測值CMV與累計碾壓遍數(shù)之間存在強相關關系，因此進一步確定出目標碾壓遍數(shù)。如式（1）所示。

Y=0.4512Z+7.222 （1）

式中：Y—智能壓實檢測值CMV;Z—累計碾壓遍數(shù)（次）。

當目標智能壓實檢測值CMV為18.89時，可得Z=25.808，即目標累計碾壓遍數(shù)約為26次。碾壓遍數(shù)為工程質量保證的重要指標之一，智能壓實檢測值CMV與碾壓遍數(shù)分析如圖2所示。

由圖2可知，在正常工作條件下，碾壓設備在額定狀態(tài)下進行碾壓作業(yè)時，智能壓實檢測值CMV與碾壓遍數(shù)之間呈正比關系，且隨著累計碾壓遍數(shù)的增加，CMV隨之增加且均大于控制值18.89。但在整個碾壓施工過程中，智能壓實檢測值CMV表現(xiàn)出較大波動，低于或遠大于正常值。

3 結語

智能壓實使較傳統(tǒng)壓實技術更少的壓實遍數(shù)達到同等水平的壓實質量，進而能夠降低燃油消耗和設備磨損。相較傳統(tǒng)的壓路機，采用新的智能壓路機費用及在舊的設備上加裝集成的智能測試系統(tǒng)的費用，可根據(jù)客戶需求和制造商的不同而不同。該文以機場改擴建工程中珊瑚砂道基壓實為背景，研究智能壓實檢測值CMV與現(xiàn)場碾壓遍數(shù)之間的相關性，進而得出推薦目標碾壓遍數(shù)，這對以后智能壓實技術在填筑體壓實施工推廣具有重要意義。

參考文獻

[1]孫健.振動壓路機智能壓實系統(tǒng)研究[D].長安大學， 2012.

[2]楊璐，馮占強.智能壓實技術發(fā)展概況[J].工程機械文摘， 2011（1）：50-53.

[3]崔樹華， 汪學斌， 周峰.壓實度實時檢測及智能壓實技術的發(fā)展現(xiàn)狀[J].筑路機械與施工機械化， 2013，30（3）：18.

[4]張剛.智能壓實技術概述[J].山東工業(yè)技術， 2015（19）：178.