智能压实在珊瑚砂道基中的应用研究

白群安 苟宏伟

摘  要：为研究珊瑚砂道基施工中智能压实技术的应用情况，该文以IBRAHIM NASIR国际机场道基施工为背景，通过研究智能压实检测值CMV与与碾压次数的相关关系，确定施工推荐碾压遍数。研究结果表明：当目标智能压实检测值CMV为18.89时，累计碾压遍数与智能压实检测值CMV之间存在显著相关性，可得推荐碾压遍数约为26次。

关键词：智能压实;珊瑚砂;碾压遍数;智能压实检测值

中图分类号：U416              文献标志码：A

0 引言

近年来，随着科技发展，世界涌现出许多革新性的道路工程施工技術，智能压实就是其中一个典型。智能压实技术指在传统压路机上装备集成的高精度GPS定位系统、加速度传感器、机载监控/报告系统以及用于压实反馈控制的红外温度仪等综合测试系统，以达到有效提高压实效率、减小施工变异性等效果的一项新型工程技术。该文以IBRAHIM NASIR国际机场改扩建工程为背景，从珊瑚砂道基填筑工程质量的需求出发，研究智能压实指标CMV与现场碾压遍数之间的相关关系，并根据实际施工需求推荐最佳碾压遍数，以期为智能压实技术在填筑工程中的施工应用提供建议。

1 智能压实系统

1.1 Dynapac公司DYN@LYZER系统

DYN@LYZER系统主要由加速度传感器、红外温度传感器、车载显示器、GNSS接收发射系统和文件编制系统组成。该系统在前、后钢轮各安装一个加速度传感器，振动过程中，基于振动压实力和钢轮贯入压实材料的相互关系，测出与压实材料变形模量直接相关的测量值Evib（MN/m2）。在车载显示装置中我们可对目标振动模量进行设置，这样便于驾驶员观测被压实材料是否达到期望压实刚度。该系统采用红外线非接触式检测方式，传感器安装在前、后钢轮的车架上。该传感器不断检测沥青的表面温度，当碾压沥青混合料温度小于设置最小极限值时，系统发出警报提醒驾驶员。

1.2 Bomag公司智能压实系统

Bomag智能压路机设备组成：2个加速度传感器、一个红外温度感应器、数据处理器/控制单元、位移测量装置、BOP、GPS装置、车载BCM05文件编制系统。该系统在双钢轮压路机分别在前、后钢轮上各安装一个加速度传感器，若加速度传感器反映出的压实材料刚度低，激振系统会根据需要把振动作用力方向朝垂直方向调整，同时自动地根据压实材料刚度情况调整到尽可能大的压实能量。采用红外线非接触式检测方式，传感器安装在前钢轮的车架上，该传感器可不断检测沥青路面表面温度，并将检测结果实时输入控制器中，控制器根据沥青压实工艺模型，对原有BVC系统结果值进行综合调整，输出一个更加理想的控制结果。测出数据经过BCM05智能压实管理系统进行处理，绘制出压实度、温度、碾压遍数分布图，便于驾驶员进行实时调控，操作避免过压。

1.3 日本Sakai公司GIS智能压实系统

日本Sakai公司的沥青路面GIS智能压实系统包括：CCV压实度实时检测模块、GPS信号发射接收基站模块、压实平面温度检测模块、数据实时显示模块、数据传输模块。Sakai公司智能压路机配备有：加速度传感器、温度传感器、GPS接收装置、车载显示装置。沥青表层温度检测与显示采用红外线非接触式检测方式，该传感器不断检测沥青路面表面温度，通过车载显示装置对沥青温度进行实时显示，并且可以温度分布图，以便驾驶员及时掌握当前的沥青温度情况。所得检测数据可以通过USB导入电脑，利用Site Link3D进行进一步的处理分析。

1.4 HAMM公司HCQ智能压实系统

HCQ系统在压实的过程中可记录不同的材料和机器数据，安装在压路机顶部的DGNSS接收器确定压路机的位置。HCQ Navigator计算出压实过程信息与压路机位置信息之问的关系，并将相应的信息以图形的方式显示在驾驶室内的平板电脑上。设备操作员通过平板电脑可以跟踪压实进度，同时还可显示附加信息。HCQ导航仪对施工期间的数据进行记录，同时数据在工作日内作业或分项目结束后通过U盘传输并存储到办公电脑上。

1.5 Volvo智能压实系统——Density Direct

Density Direct智能压实系统实时显示碾压温度图和压实路径。压实路径可将每台压路机的行驶轨迹和钢轮重叠压实部分用独特的颜色表示出来，操作人员可据此查找接缝并加以修正，温度图则在压路机的行驶路径上显示最新的铺层温度数据。Density Direct智能压实系统可直接显示压实度，操作人员可实时判断压实作业是否达标。压实路径、温度以及压实度等数据存储在IC系统硬盘驱动器中，这些数据能以VEDA格式存储在USB驱动器中，可以利用Veda软件进行处理。

2 工程实践

2.1 工程背景

马尔代夫IBRAHIM NASIR国际机场现有一条长3 200 m、宽45m的跑道，编号18-36，飞行区等级为4E。IBRAHIM NASIR国际机场2013年客运总量为422.4万人次（其中包括水上飞机客运量）。按照机场目前的发展计划，预计2040年机场旅客量将突破1 200万人次。机场现有基础设施已趋于饱和，无法满足航空业务量快速增长的需要，严重影响马尔代夫经济社会的发展，机场规模急需扩建。

2.2 压实质量研究

为了对道基施工现场现场试验区干密度进行分析，研究选取试验区检测点干密度与智能压实度检测值进行研究，智能压实度检测值CMV与现场试验干密度，现场前期施工结果表明，当干密度合格值为1.65 g/cm3时，目标智能压实检测值CMV为18.89，表明现场压实质量达到设计要求。为确定智能压实过程中碾压次数，研究选区软件中试验区智能压实检测值CMV与碾压遍数，并对两者进行分析，如表1及图1所示。

由图1可知，累计碾压遍数与智能压实检测值CMV之间存在显著相关性，随着累计碾压遍数的增加，智能压实检测值CMV亦随之增加;两者相关性较强，因此在一定范围内，累计碾压遍数可说明道基压实状况，在实际施工中可利用累计碾压遍数来表征道基压实情况。

由式（1）确定出目标智能压实检测值CMV为18.89，结合智能压实检测值CMV与累计碾压遍数之间存在强相关关系，因此进一步确定出目标碾压遍数。如式（1）所示。

Y=0.4512Z+7.222 （1）

式中：Y—智能压实检测值CMV;Z—累计碾压遍数（次）。

当目标智能压实检测值CMV为18.89时，可得Z=25.808，即目标累计碾压遍数约为26次。碾压遍数为工程质量保证的重要指标之一，智能压实检测值CMV与碾压遍数分析如图2所示。

由图2可知，在正常工作条件下，碾压设备在额定状态下进行碾压作业时，智能压实检测值CMV与碾压遍数之间呈正比关系，且随着累计碾压遍数的增加，CMV随之增加且均大于控制值18.89。但在整个碾压施工过程中，智能压实检测值CMV表现出较大波动，低于或远大于正常值。

3 结语

智能压实使较传统压实技术更少的压实遍数达到同等水平的压实质量，进而能够降低燃油消耗和设备磨损。相较传统的压路机，采用新的智能压路机费用及在旧的设备上加装集成的智能测试系统的费用，可根据客户需求和制造商的不同而不同。该文以机场改扩建工程中珊瑚砂道基压实为背景，研究智能压实检测值CMV与现场碾压遍数之间的相关性，进而得出推荐目标碾压遍数，这对以后智能压实技术在填筑体压实施工推广具有重要意义。

参考文献

[1]孙健.振动压路机智能压实系统研究[D].长安大学， 2012.

[2]杨璐，冯占强.智能压实技术发展概况[J].工程机械文摘， 2011（1）：50-53.

[3]崔树华， 汪学斌， 周峰.压实度实时检测及智能压实技术的发展现状[J].筑路机械与施工机械化， 2013，30（3）：18.

[4]张刚.智能压实技术概述[J].山东工业技术， 2015（19）：178.