城市道路压实度自动连续检测及智能压实技术研究

2021-12-10成美婷

智能城市 2021年21期

关键词：检测值压路机碾压

成美婷

（广东建科交通工程质量检测中心有限公司，广东广州 510500）

1 工程概况

某道路改造建设工程沿线总长度为7 675.126 m，项目内的道路红线宽设计为50 m，项目内的具体施工内容设计包括路面改造、给排水新建、电力管道铺设、电信管线埋设、配套工程、绿化工程等。

2 压实度自动连续检测试验

2.1 试验路段工程特性

（1）试验路段的选取。

结合该项目路基部分施工过程的用土情况，选择1号取土场内的土样作为路基试验土。起止桩号为K29+500～K29+506.25。为了验证压实自动连续检测技术在该项目内的精准性、适用性情况，选择2个对比试验段进行分析。

（2）试验路段路基土的基本特性。

为了有效验证出路基土压实自动联系检测技术的可靠性以及该技术在不同土质条件下的检测结果差异性，将首个试验点编号为1号试验路段。

1号试验路段的颗粒级配情况如表1所示。

表1 1号试验路段路基土通过不同尺寸筛孔的质量百分率

1号试验路段路基土级配曲线图如图1所示。

图1 1号试验路段路基土级配曲线

2.2 试验设备

（1）试验仪器。

①压路机。

研究选择振动压路机，属于路基施工中常用压路机，具体型号为XS223J，为单钢轮高频垂直振动压路机。

振动压路机参数如表2所示。

表2 振动压路机参数

②加速度传感器。

研究使用压电式加速度传感器，该传感器的重量较小，体积不大，频响范围非常广泛，测量精准度非常高，适用范围比较广，可以在高温环境下长时间作业。

③采集仪。

研究使用坚固性数据采集仪，设备型号为DH5902，设置4个通道动态实现数据采集，采集仪通道带宽0～200 kHz，具备A/D分辨率16 Bit、设备的最大静态误差不大于±0.3%。

（2）加速度传感器安装方式。

①胶合螺栓式。

一般适用于需要保证被检测对象完整性的检测场景中，可以利用环氧树脂将校核螺栓连接在待测点部位，这种方式安装的传感器谐振频率比较高。

②双面胶带式。

传感器的整体重量较轻，主要运用在谐振频率比较低的场景中，效果比较显著，但胶带过厚会使效果相反。

③石蜡式黏结。

主要适用于检测环境温度未超过40 ℃的场景中，可以有效保证谐振频率处于较高状态，安装比较简单便捷。

④螺栓连接式。

与其他方式相比，螺栓连接式最理想，可以保证传感器频率范围及温度范围不发生变化，只在安装面涂抹润滑脂。

⑤磁铁连接式。

主要运用于被检测物属于铁磁性材料的场景中，拆卸方便，但频率超过2 kHz时不能选择这种连接方式。

（3）采集仪的参数设置。

试验设备安全安装完成后，将计算机与检测设备用网线进行连接，启动采集仪的控制电源，启动计算机。将计算机与检测设备连接，打开软件后连接网络接口，检测设备型号选择DH8302。完成以上操作后，软件会自动启动相关文件，将IP地址修改为目标IP，设置完成后点击查找按钮，IP地址显示为绿色时，表明检测设备与计算机连接成功，可以对软件的各种技术参数进行设置。

2.3 检测试验

（1）仪器标定。

使用实验室标定，直接在实验室组装检测设备，对检测设备的性能进行检查，检测活动应该细分为静态标定与波形显示试验。静态标定指检测仪器采集信号的精准度与标定以后的精准度；波形显示试验是为了检查采集的信号与计算机中显示的内容保持吻合。

标定所用仪器包括激振器、传感器、信号发生器、放大器、示波器、万用表、计算机等。

①传感器使用胶带连接方式与磁吸方式安装在震动台进行加固处理，利用数据线连接传感器与放大器，连接放大器与示波器。将放大器的放大系数设置为100倍，放大器的灵敏度设置为传感器的10倍。

②将传感器连接至采集器上，计算机与采集仪应处于相互接通状态，开启动态信息采集系统，结合实际需求合理地设置技术参数，采集加速度波形。

③将信号发生器调整至不同频率、振幅状态下，多次重复以上流程，获取10组数据后停止循环。

④对10组数据进行误差对比分析。

此次研究过程中，2个传感器总计进行4次标定试验，每次标定试验选择的振动频率控制为约48 Hz。放大器、发生器以及示波器组成的采集系统的精准度非常高，可以将该系统发出的信号作为标准信号。

（2）试验方案。

合理地确定施工区域，在选定的施工段内进行试验，振动压路机的碾压速度设置为2.6 km/h，压路机的钢轮宽度为2.3 m，压路机每行驶0.5 m取1个加速度数值。将数据采集仪器装置在压路机的机架部位，利用传感器将信号传输至采集仪，显示在计算机系统内。

2.4 试验结果分析

分析1号试验段的试验结果，在相同的碾压次数背景下，不同点位的加速度基本与所对应的加速度均值相差不大，并未突显出较大偏差。

相同路段、碾压次数不同的背景下，第1～2次碾压振动加速度增加值为1.4 m/s2，第2～3次碾压振动加速度增加值为7 m/s2，第3～4次碾压振动加速度增加值为5.7 m/s2，第4～5次碾压振动加速度增加值为5.4 m/s2。碾压次数越大时，信号段相同点位的振动加速度数值不断增大，碾压次数与加速度值呈现正比关联性。

3 智能压实关键技术

3.1 设备检查

为了确保数据采集的可靠性与精准性，需要对检测设备进行检查，每次施工前检查激振频率及安装稳定性。

3.2 相关性校验

针对分割段的试验，在碾压过程中应对轻度压实、中度压实、中度压实状态进行检测，结合检测结果与对应的控制指标进行验算。每种压实状态的检测数量不得低于6组。

3.3 过程控制

在路基碾压的过程中，还应对压实程度、碾压均匀性、碾压稳定性进行管控。

（1）碾压管控。

在智能碾压作业的过程中，可以利用无线通信技术控制碾压次数与压路机移动的路线。基准站接收信号后，将各种信号及时发送给压路机；压路机在接收信号后对自身实现精准定位[1]。

（2）压实程控制。

压实度的评估方法应结合路基回填料的粒径确定，细粒土路基可以使用智能压实检测值（ICMV）进行检测，建立检测值与压实度的关联性。利用ICMV评估检测段的压实度是否满足规范。对于检测不合格的区域，探寻具体原因，采取合理措施进行优化。

（3）压实均匀性控制。

路基碾压均匀性常通过实际作业生成的压实曲线进行确定。奥地利将智能压实检测值控制为0.80～1.50，将变异系数控制在20%以内；美国将智能压实检测值控制为0.90～1.20，在实际检测过程中未出现低于0.8的数据。结合国内外的实践情况，应将细粒土路基的压实度设置为超过90%，智能压实检测值的变化合理范围应保持在0.1以内。

（4）压实稳定性控制。

现阶段，我国的道路建设工程规范标准中形成双指标控制标准，即压实度与回弹模量。压实度主要控制路基的压实质量，回弹模量可以为回填料选择提供合理的依据。对于细粒土路基，可以利用试验方法确定压实度与回弹模量之间的关联性。在保证压实度与回弹模量全部满足现行规范要求的基础上，控制路基碾压作业的稳定性。对于粗粒土路基，应确定智能压实检测值与沉降量之间的关联性，在最终2次压实作业的沉降量与回弹模量全部满足现行规范要求基础上，确定智能压实检测值的波动是否满足现行规范要求。