阮慶

（中國土木工程集團有限公司，北京 100038）

1 引言

路基施工是公路工程施工中的一個重要環(huán)節(jié)， 也是影響公路工程質量和使用壽命的關鍵因素之一。 由于受到施工工藝、施工環(huán)境等多種因素的影響，路基壓實度不足或者不均勻現象十分常見。 在當前我國公路建設工程項目施工過程中，路基土石混填技術是公路建設項目施工工程項目質量控制的重點內容。 在土石混填路基施工過程中，合理選擇并應用智能壓實技術， 可以有效提升壓實質量控制水平， 降低施工成本投入，保證公路建設項目施工工程項目質量。

2 工程概況

某公路工程項目施工過程中， 針對路基土石混填路基進行了詳細設計，將該路段分為左右兩幅，左幅全長約為12 km，右幅全長約為13 km。該公路工程項目地形平坦，地勢起伏小，以平原地形為主。 工程施工區(qū)域位于亞熱帶季風氣候區(qū)，全年氣溫高、雨量充沛、光照充足，并且氣候濕潤多雨。 根據該路段的地質情況和氣候特點， 對公路工程項目施工過程中的土石混填路基施工提出了科學合理的技術方案。

3 智能壓實技術的施工應用

3.1 基本原理

在智能壓路機的應用中， 壓實效果可以通過智能壓路機自身的傳感器來進行檢測，以確定具體的碾壓厚度，通過控制系統(tǒng)來自動調整碾壓輪的速度，從而保證最終的碾壓效果。 智能壓路機通過內部傳感器能夠感知路面的平整度， 并且及時對壓實度不足的部分進行調整。 與此同時，智能壓路機還能夠自動記錄整個施工過程中每一段的施工速度和碾壓次數，并將其傳輸到監(jiān)控系統(tǒng)中， 從而為數據分析提供數據基礎。通過智能壓路機能夠對施工現場的實時動態(tài)進行掌握， 并且在壓實效果不佳時及時調整壓路機工作參數， 從而保證施工質量[1]。

3.2 智能壓實技術監(jiān)控系統(tǒng)的組成

智能壓實技術監(jiān)控系統(tǒng)由網絡GNSS （Global Navigation Satellite System）定位基準站、動態(tài)GNSS 定位流動站、溫度傳感器、車載壓實引導屏、無線傳輸共享網絡、GSM 網絡傳輸系統(tǒng)組成。

3.2.1 網絡GNSS 定位基準站

在智能壓實技術中， 準確獲取壓實機械的行駛軌跡對于瀝青路面的施工至關重要。 為此，可以通過高精度GNSS 定位設備， 對壓實機械實際的行駛路徑進行獲取。 通過這樣的方式，可以從中收集到更多壓實遍數、速度等具體參數。 想要定位精度更高，則需要讓GNSS 定位保持在動態(tài)平面厘米級。 所以， 在此過程中應該建立一個網絡定位參考基站。 在此基站中， 可以借助GNSS-RTK 定位技術進行實時動態(tài)定位技術，并可以為相應的檢測站點提供指定坐標系中的三維定位結果。 通常在RTK 作業(yè)過程中，基準站通過數據鏈會將所有檢測到的信息同時傳遞到流動站。 以往所使用的電臺式GNSS定位基準站， 由于性能問題， 其輻射范圍只能達到10 km 以內。 但現代高速公路瀝青路面工程中，通常施工標準長度都達到20 km 以上。 經過多方考量，可以選擇網絡型GNSS 定位基準站來進行相應的監(jiān)測。 其基準站包含GNSS 定位接收機、GNSS 定位處理終端、無線傳輸模塊和電源等部分。此外，想要及時接收到更精準的衛(wèi)星數據， 一般需要將GNSS 定位接收機安裝到地勢高、無遮擋物的空地。 如房頂等。 利用所構建的網絡型GNSS 定位基準站， 能夠有效且精準地獲取壓實機械行駛軌跡，同時還可以快速地獲取壓實遍數、速度等參數，有效提升智能壓實技術在瀝青路面施工中實效性[2]。

3.2.2 動態(tài)GNSS 定位流動站

流動站裝置需牢固安裝在壓路機頂部， 以接收衛(wèi)星數據動態(tài)GNSS 定位。 通過數據鏈路，流動站接收網絡GNSS 基準站數據，實時組合差分觀測值，并在不到1 s 的時間內處理得到高精度壓路機定位。 流動站支持GPS、GLONASS、北斗3 種衛(wèi)星軌道信號，確保定位更加精確。 考慮到瀝青路面壓實環(huán)境的惡劣性，流動站具備快速初始化、防水、防塵、抗干擾和高穩(wěn)定性等特點。

3.2.3 紅外溫度傳感器

在瀝青路面壓實作業(yè)時， 可以利用紅外溫度傳感器測量碾壓溫度。 值得一提的是，由于壓實機械在作業(yè)過程處于高速行駛狀態(tài)，所以必須要采用靈敏度較高的紅外溫度傳感器。 在借助紅外溫度傳感器測量過程中， 主要是檢測目標體的紅外輻射強度來計算其溫度， 同時還可以通過光發(fā)射率修正來確保整個測量工作的精準度。 紅外溫度傳感器通常會安裝在離路面10~15 cm 的位置（見圖1），同時不會對壓實機械的正常作業(yè)造成任何干擾。 通過實時監(jiān)測施工過程中的壓實溫度，紅外溫度傳感器能夠輔助壓路機操作員在合理的溫度范圍內進行碾壓，從而提升施工效果。

圖1 雙鋼輪壓路機紅外溫度傳感器安裝示意圖

3.2.4 車載壓實引導屏

智能壓實技術的應用旨在直觀地向壓路機操作人員展示測量的各項參數， 以輔助其在不同碾壓環(huán)境下選擇合適的碾壓方案。 動態(tài)GNSS 定位流動站可以實時獲取壓路機的碾壓軌跡、碾壓遍數和工作面積信息，而紅外溫度傳感器則能夠準確測量壓路機的表面溫度。 通過數字信號傳輸，不同傳感器的數據可以匯集到車載平板顯示器上， 并以彩圖形式呈現給壓路機操作手。 這樣的反饋機制為操作手提供了直觀且全面的信息，以助其做出優(yōu)化的碾壓決策。

3.2.5 無線傳輸共享網絡

在瀝青路面的施工過程中， 需要采用5~8 臺壓路機組成壓路機群對整個路面開展施工。 若要讓整個機群能夠協同作業(yè)，并通過信息交換共享的方式來提高作業(yè)效率，則應該在施工任務現場配備高功率的WiFi 路由器。 通過組建無線傳輸共享網絡的方式， 讓整個壓路機群可以實時開展信息交流和數據共享。 參與壓實作業(yè)的工作人員，能夠在壓路機操作臺上直觀地觀察自身的行駛軌跡， 并通過信息共享來獲取其他機械的壓實數據。 通過共享網絡，讓每一臺壓路機可以及時了解作業(yè)過程中的漏壓和超壓情況，并進行相應的工藝調整。 這項技術的應用，能夠更好地協調機群操作，提高施工效率。

3.2.6 GSM 網絡傳輸系統(tǒng)

傳統(tǒng)壓實技術在開展壓實檢測過程中， 很難對整個過程以及數據進行追溯。 智能壓實技術， 則可以利用網絡傳輸系統(tǒng)，讓施工管理人員能夠以遠程查看的方式，對整個機群作業(yè)的壓實數據進行查看， 還可以及時將相關數據傳輸至后臺服務器。 通過與規(guī)劃中路線以及GIS 技術的結合，快速生成作業(yè)操作的各類圖表、地形圖等，直觀地反映出壓實作業(yè)的實施情況。 通過GSM 網絡傳輸系統(tǒng)，讓所有施工數據可以得到實時分析和評估，并能夠為管理人員提供全面而準確的數據支持，以助力決策者做出更有針對性的措施[3]。

3.3 施工方法

1）準備工作：在正式施工前，要先進行道路和管線的調查工作，了解并收集現場情況，明確施工的目標與要求。 根據不同的施工路段和施工方法， 選擇合適的智能壓實設備和相關設備。

2）檢測壓路機及輔助設備：在智能壓實技術應用之前，需要對其進行檢測，確保其各項性能指標均達到設計要求。 通常情況下，檢測可以分為兩種：一種是檢測機械本身是否滿足設計要求；另一種是通過智能壓路機壓實后的質量來確定。

3）填方碾壓：首先，需要先將路基基底清理干凈，然后再用壓路機對其進行碾壓處理。 通常情況下，填方路基的壓實度為95%左右， 而對于石質路基來說， 其壓實度往往需要達到98%以上。

4）智能壓實：智能壓路機在使用過程中要進行全路段的碾壓作業(yè)。 智能壓路機有兩個工作模式：第一個是自動模式；第二個是人工控制模式。 其中自動模式是最重要的一個工作模式，即當壓實過程中出現異常情況時，自動控制系統(tǒng)會發(fā)出警報信號。 人工控制模式主要是針對一些特殊路段和特殊時期而設定的工作模式，比如在雨季施工時要進行人工控制，而在冬季施工時則需要由智能控制系統(tǒng)來進行遠程控制。

3.4 壓實效果分析

為了驗證智能壓實技術在公路工程中的應用效果， 本工程中選擇了一個試驗段進行現場施工應用。 在該試驗段中，先將試驗路段上的部分區(qū)域進行了開挖， 然后使用智能壓路機對其進行碾壓。 根據施工單位提供的數據，使用智能壓路機對碾壓后的路基進行檢測。 在整個試驗段中，智能壓實技術的平均壓實度和壓實度標準差都能達到規(guī)范要求。 說明智能壓實技術在土石混填路基中能夠發(fā)揮出良好的作用。 在整個試驗段中，智能壓路機的平均速度能達到60 km/h 以上，這說明智能壓路機在整個試驗段中能夠穩(wěn)定地行駛。 通過對試驗段智能壓實技術的應用效果進行分析可以看出， 使用智能壓實技術后，試驗段的各項指標都能夠達到規(guī)范要求。 在試驗段中，施工單位選擇使用了普通振動壓路機和智能壓實技術對其進行了碾壓。 通過對比分析發(fā)現使用智能壓實技術后的施工質量明顯要優(yōu)于普通振動壓實技術。 采用智能壓實技術后，施工單位能夠節(jié)省10%以上的壓實度檢測費用[4]。

4 結語

綜上所述， 智能壓實技術是針對傳統(tǒng)壓實機械性能和施工工藝不足而開發(fā)的一項新技術。 它以高精度振動壓路機為核心，集成了路基檢測、振動壓實、材料檢測等功能，形成了一種集壓實和質量檢測于一體的智能壓實作業(yè)系統(tǒng)， 具有高精度、高效率、低成本的特點。 在施工過程中，通過智能壓實技術的應用，實現了對施工參數的實時監(jiān)控和質量控制。 本文通過智能壓實技術在公路施工過程中的應用， 分析了其應用過程中存在的問題，并提出了相應改進建議，從而能夠為實際的施工過程提供一定的參考， 提升智能壓實技術在道路施工過程中的應用水平。