成美婷

（廣東建科交通工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，廣東廣州 510500）

1 工程概況

某道路改造建設(shè)工程沿線總長(zhǎng)度為7 675.126 m，項(xiàng)目?jī)?nèi)的道路紅線寬設(shè)計(jì)為50 m，項(xiàng)目?jī)?nèi)的具體施工內(nèi)容設(shè)計(jì)包括路面改造、給排水新建、電力管道鋪設(shè)、電信管線埋設(shè)、配套工程、綠化工程等。

2 壓實(shí)度自動(dòng)連續(xù)檢測(cè)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)路段工程特性

（1）試驗(yàn)路段的選取。

結(jié)合該項(xiàng)目路基部分施工過程的用土情況，選擇1號(hào)取土場(chǎng)內(nèi)的土樣作為路基試驗(yàn)土。起止樁號(hào)為K29+500～K29+506.25。為了驗(yàn)證壓實(shí)自動(dòng)連續(xù)檢測(cè)技術(shù)在該項(xiàng)目?jī)?nèi)的精準(zhǔn)性、適用性情況，選擇2個(gè)對(duì)比試驗(yàn)段進(jìn)行分析。

（2）試驗(yàn)路段路基土的基本特性。

為了有效驗(yàn)證出路基土壓實(shí)自動(dòng)聯(lián)系檢測(cè)技術(shù)的可靠性以及該技術(shù)在不同土質(zhì)條件下的檢測(cè)結(jié)果差異性，將首個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)編號(hào)為1號(hào)試驗(yàn)路段。

1號(hào)試驗(yàn)路段的顆粒級(jí)配情況如表1所示。

表1 1號(hào)試驗(yàn)路段路基土通過不同尺寸篩孔的質(zhì)量百分率

1號(hào)試驗(yàn)路段路基土級(jí)配曲線圖如圖1所示。

圖1 1號(hào)試驗(yàn)路段路基土級(jí)配曲線

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

（1）試驗(yàn)儀器。

①壓路機(jī)。

研究選擇振動(dòng)壓路機(jī)，屬于路基施工中常用壓路機(jī)，具體型號(hào)為XS223J，為單鋼輪高頻垂直振動(dòng)壓路機(jī)。

振動(dòng)壓路機(jī)參數(shù)如表2所示。

表2 振動(dòng)壓路機(jī)參數(shù)

②加速度傳感器。

研究使用壓電式加速度傳感器，該傳感器的重量較小，體積不大，頻響范圍非常廣泛，測(cè)量精準(zhǔn)度非常高，適用范圍比較廣，可以在高溫環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)。

③采集儀。

研究使用堅(jiān)固性數(shù)據(jù)采集儀，設(shè)備型號(hào)為DH5902，設(shè)置4個(gè)通道動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，采集儀通道帶寬0～200 kHz，具備A/D分辨率16 Bit、設(shè)備的最大靜態(tài)誤差不大于±0.3%。

（2）加速度傳感器安裝方式。

①膠合螺栓式。

一般適用于需要保證被檢測(cè)對(duì)象完整性的檢測(cè)場(chǎng)景中，可以利用環(huán)氧樹脂將校核螺栓連接在待測(cè)點(diǎn)部位，這種方式安裝的傳感器諧振頻率比較高。

②雙面膠帶式。

傳感器的整體重量較輕，主要運(yùn)用在諧振頻率比較低的場(chǎng)景中，效果比較顯著，但膠帶過厚會(huì)使效果相反。

③石蠟式黏結(jié)。

主要適用于檢測(cè)環(huán)境溫度未超過40 ℃的場(chǎng)景中，可以有效保證諧振頻率處于較高狀態(tài)，安裝比較簡(jiǎn)單便捷。

④螺栓連接式。

與其他方式相比，螺栓連接式最理想，可以保證傳感器頻率范圍及溫度范圍不發(fā)生變化，只在安裝面涂抹潤(rùn)滑脂。

⑤磁鐵連接式。

主要運(yùn)用于被檢測(cè)物屬于鐵磁性材料的場(chǎng)景中，拆卸方便，但頻率超過2 kHz時(shí)不能選擇這種連接方式。

（3）采集儀的參數(shù)設(shè)置。

試驗(yàn)設(shè)備安全安裝完成后，將計(jì)算機(jī)與檢測(cè)設(shè)備用網(wǎng)線進(jìn)行連接，啟動(dòng)采集儀的控制電源，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。將計(jì)算機(jī)與檢測(cè)設(shè)備連接，打開軟件后連接網(wǎng)絡(luò)接口，檢測(cè)設(shè)備型號(hào)選擇DH8302。完成以上操作后，軟件會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)文件，將IP地址修改為目標(biāo)IP，設(shè)置完成后點(diǎn)擊查找按鈕，IP地址顯示為綠色時(shí)，表明檢測(cè)設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接成功，可以對(duì)軟件的各種技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

2.3 檢測(cè)試驗(yàn)

（1）儀器標(biāo)定。

使用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定，直接在實(shí)驗(yàn)室組裝檢測(cè)設(shè)備，對(duì)檢測(cè)設(shè)備的性能進(jìn)行檢查，檢測(cè)活動(dòng)應(yīng)該細(xì)分為靜態(tài)標(biāo)定與波形顯示試驗(yàn)。靜態(tài)標(biāo)定指檢測(cè)儀器采集信號(hào)的精準(zhǔn)度與標(biāo)定以后的精準(zhǔn)度；波形顯示試驗(yàn)是為了檢查采集的信號(hào)與計(jì)算機(jī)中顯示的內(nèi)容保持吻合。

標(biāo)定所用儀器包括激振器、傳感器、信號(hào)發(fā)生器、放大器、示波器、萬用表、計(jì)算機(jī)等。

①傳感器使用膠帶連接方式與磁吸方式安裝在震動(dòng)臺(tái)進(jìn)行加固處理，利用數(shù)據(jù)線連接傳感器與放大器，連接放大器與示波器。將放大器的放大系數(shù)設(shè)置為100倍，放大器的靈敏度設(shè)置為傳感器的10倍。

②將傳感器連接至采集器上，計(jì)算機(jī)與采集儀應(yīng)處于相互接通狀態(tài)，開啟動(dòng)態(tài)信息采集系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)際需求合理地設(shè)置技術(shù)參數(shù)，采集加速度波形。

③將信號(hào)發(fā)生器調(diào)整至不同頻率、振幅狀態(tài)下，多次重復(fù)以上流程，獲取10組數(shù)據(jù)后停止循環(huán)。

④對(duì)10組數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差對(duì)比分析。

此次研究過程中，2個(gè)傳感器總計(jì)進(jìn)行4次標(biāo)定試驗(yàn)，每次標(biāo)定試驗(yàn)選擇的振動(dòng)頻率控制為約48 Hz。放大器、發(fā)生器以及示波器組成的采集系統(tǒng)的精準(zhǔn)度非常高，可以將該系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

（2）試驗(yàn)方案。

合理地確定施工區(qū)域，在選定的施工段內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，振動(dòng)壓路機(jī)的碾壓速度設(shè)置為2.6 km/h，壓路機(jī)的鋼輪寬度為2.3 m，壓路機(jī)每行駛0.5 m取1個(gè)加速度數(shù)值。將數(shù)據(jù)采集儀器裝置在壓路機(jī)的機(jī)架部位，利用傳感器將信號(hào)傳輸至采集儀，顯示在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

分析1號(hào)試驗(yàn)段的試驗(yàn)結(jié)果，在相同的碾壓次數(shù)背景下，不同點(diǎn)位的加速度基本與所對(duì)應(yīng)的加速度均值相差不大，并未突顯出較大偏差。

相同路段、碾壓次數(shù)不同的背景下，第1～2次碾壓振動(dòng)加速度增加值為1.4 m/s2，第2～3次碾壓振動(dòng)加速度增加值為7 m/s2，第3～4次碾壓振動(dòng)加速度增加值為5.7 m/s2，第4～5次碾壓振動(dòng)加速度增加值為5.4 m/s2。碾壓次數(shù)越大時(shí)，信號(hào)段相同點(diǎn)位的振動(dòng)加速度數(shù)值不斷增大，碾壓次數(shù)與加速度值呈現(xiàn)正比關(guān)聯(lián)性。

3 智能壓實(shí)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 設(shè)備檢查

為了確保數(shù)據(jù)采集的可靠性與精準(zhǔn)性，需要對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢查，每次施工前檢查激振頻率及安裝穩(wěn)定性。

3.2 相關(guān)性校驗(yàn)

針對(duì)分割段的試驗(yàn)，在碾壓過程中應(yīng)對(duì)輕度壓實(shí)、中度壓實(shí)、中度壓實(shí)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合檢測(cè)結(jié)果與對(duì)應(yīng)的控制指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)算。每種壓實(shí)狀態(tài)的檢測(cè)數(shù)量不得低于6組。

3.3 過程控制

在路基碾壓的過程中，還應(yīng)對(duì)壓實(shí)程度、碾壓均勻性、碾壓穩(wěn)定性進(jìn)行管控。

（1）碾壓管控。

在智能碾壓作業(yè)的過程中，可以利用無線通信技術(shù)控制碾壓次數(shù)與壓路機(jī)移動(dòng)的路線?；鶞?zhǔn)站接收信號(hào)后，將各種信號(hào)及時(shí)發(fā)送給壓路機(jī)；壓路機(jī)在接收信號(hào)后對(duì)自身實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位[1]。

（2）壓實(shí)程控制。

壓實(shí)度的評(píng)估方法應(yīng)結(jié)合路基回填料的粒徑確定，細(xì)粒土路基可以使用智能壓實(shí)檢測(cè)值（ICMV）進(jìn)行檢測(cè)，建立檢測(cè)值與壓實(shí)度的關(guān)聯(lián)性。利用ICMV評(píng)估檢測(cè)段的壓實(shí)度是否滿足規(guī)范。對(duì)于檢測(cè)不合格的區(qū)域，探尋具體原因，采取合理措施進(jìn)行優(yōu)化。

（3）壓實(shí)均勻性控制。

路基碾壓均勻性常通過實(shí)際作業(yè)生成的壓實(shí)曲線進(jìn)行確定。奧地利將智能壓實(shí)檢測(cè)值控制為0.80～1.50，將變異系數(shù)控制在20%以內(nèi)；美國(guó)將智能壓實(shí)檢測(cè)值控制為0.90～1.20，在實(shí)際檢測(cè)過程中未出現(xiàn)低于0.8的數(shù)據(jù)。結(jié)合國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐情況，應(yīng)將細(xì)粒土路基的壓實(shí)度設(shè)置為超過90%，智能壓實(shí)檢測(cè)值的變化合理范圍應(yīng)保持在0.1以內(nèi)。

（4）壓實(shí)穩(wěn)定性控制。

現(xiàn)階段，我國(guó)的道路建設(shè)工程規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中形成雙指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)，即壓實(shí)度與回彈模量。壓實(shí)度主要控制路基的壓實(shí)質(zhì)量，回彈模量可以為回填料選擇提供合理的依據(jù)。對(duì)于細(xì)粒土路基，可以利用試驗(yàn)方法確定壓實(shí)度與回彈模量之間的關(guān)聯(lián)性。在保證壓實(shí)度與回彈模量全部滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，控制路基碾壓作業(yè)的穩(wěn)定性。對(duì)于粗粒土路基，應(yīng)確定智能壓實(shí)檢測(cè)值與沉降量之間的關(guān)聯(lián)性，在最終2次壓實(shí)作業(yè)的沉降量與回彈模量全部滿足現(xiàn)行規(guī)范要求基礎(chǔ)上，確定智能壓實(shí)檢測(cè)值的波動(dòng)是否滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

4 結(jié)語

路基智能壓實(shí)施工技術(shù)在我國(guó)屬于較為先進(jìn)、新穎的施工技術(shù)，處于發(fā)展的初期階段，在理論與實(shí)踐研究中存在較多空白。路基智能壓實(shí)施工技術(shù)在過程控制、施工記錄、提升作業(yè)效率以及降低施工成本等多個(gè)方面均具有較大的促進(jìn)作用。