路基智能压实系统实施工技术应用与探讨

王 强

（中铁四局集团第七工程公司 安徽 合肥 230022）

1 工程概况

中铁四局承担兰新铁路第二双线张掖至红柳河段工程LXS-11标段，标段起讫里程 DK546+241.1～DK605+800，正线长59.513km。

路基长度52.54km(含站场1.7km)，路基所占比例高达88%，且本地区填料性能差别大，最大干密度在2.65～2.75之间，最优含水率在2.5%～5.0%之间。

为确保路基施工质量，加强过程控制，兰新第二双线LXS-11标引入连续压实检验控制技术，即智能压实系统，这也是第一次在铁路工程建设中大面积应用。

2 智能压实系统的工作原理

智能压实过程控制系统包括GPS基准站组件和振动压路机安装组件。系统运行时，架设在控制点上的GPS基准站实时向压路机上的GPS接收机发送差分信号，安装在振动压路机顶部的GPS接收机和无线电接收器，接收GPS卫星信号和基站发送的差分信号进行实时厘米级定位；装在压路机振动轮上的压实传感器实时将压实数据传输给安装在驾驶室里的显示控制器，使机手能够实时知道当前压路机所处三维位置、压实度、碾压遍数等信息。

3 智能压实系统的应用

3.1 设备安装

3.1.1 将基站安装在区段中央一个相对制高点；

3.1.2 确保传感器安装在压路机工作轮末减震处；

3.1.3 确保传感器与机器粘结处清洁；

3.1.4 确保车载电源设备连接牢靠；

3.1.5 将GPS接收机和数据传输电台安装在压路机顶部；3.1.6 将控制器安装在压路机操作手容易操作的地方；

3.1.7 确保车载电源连接牢靠。

3.2 目标CMV值选取

3.2.1 情况说明

在实际应用中，由于填料类别、含水量、压路机型号等因数影响，导致智能压实系统采集的平均CMV值均不同，因此必须有针对性的按照填料类别、压路机型号来确定不同的目标CMV值。

3.2.2 CMV值选取

为了保证CMV值的科学性和准确性，试验段一般采取3-5层进行试验。第一层通过不同的碾压遍数所取得的CMV值与各项实验指标进行比对分析，当设计规范要求的各项指标满足要求时，所对应的CMV值，即为目标CMV值。然后在第2-5层施工时，对第一层的CMV值进行验证，最终确定同填料类型、同型号压路机的CMV值。

3.3 工艺参数的控制

3.3.1 碾压厚度

根据同类型填料在试验段确定的填筑厚度，测量放线，用白灰洒出网格，挂线控制松铺厚度。

GPS全时段全方位的定位，通过上下两层填方的绝对标高自动计算出填层厚度，做到过程控制。

3.3.2 碾压遍数

系统可自动生成压实遍数平面视图，操作手可通过显示屏界面简单而准确的获取碾压遍数信息。碾压遍数的根据GPS定位获得，压路机每次通过同一位置时，系统会自动将碾压遍数累计。

3.3.3 碾压速度

根据工艺性实验段总结的最佳碾压速度值，指导正常施工中的碾压速度。在以往的施工中，往往只能凭借车手的直觉来控制速度。当安装智能压实系统后，车手可以根据控制显示屏幕上的电子数值准确掌控压路机行驶速度。

3.3.4 碾压质量

目标CMV值是压实过程控制的临界值，也是压实过程控制的最经济控制指标，为智能压实系统过程控制的核心。

平均CMV值是碾压结束后系统自动计算统计出的当前碾压区域内CMV值的平均值，该值一定程度上反应了当前区域的碾压质量。

CMV值百分比是指实际碾压CMV值所占各个区间的百分比。在系统报告中，将分段对CMV百分比进行统计，从而可以看出该区段达到目标值的百分比，进而体现整体质量是否良好。

3.3.5 薄弱区域

薄弱区域是系统对路基压实程度软弱位置一个客观的描述，系统运行过程中，显示屏利用不同的颜色对CMV值进行标识，以此直观的反映当前段落路基的压实程度，使车手可以有针对性的加压，从而可以避免事故中人为因数照成的过压、欠压现象。

4 智能压实系统应用效果分析

4.1 过程控制施工质量

在路基施工中，通过引入智能压实过程控制技术，成功实现了碾压厚度、碾压遍数的自动记录，并对碾压质量过程掌控。是路基施工一次新的革命。

4.2 加快施工进度

智能压实系统的显示屏幕能够直观的给机械操作手提供参考数据，提醒碾压遍数，防止了过压和欠压；提醒压实程度，可提前通知试验检测和现场监理；夜间操作更便利，提高施工质量，大大缩短夜间施工时间。

4.3 经济效益

4.3.1 提高一次检测合格率，节约检测人员成本

根据本工程总结，以100m路基为例，采用传统压实控制时，一次检测合格率为95%，采用智能压实控制时，一次检测合格率为100%。故检测人员成本可节约5%。

4.3.2 提高机械效率，节约操作人员成本

智能压实系统的显示屏幕能够直观的给机械操作手压实的参考数据，在压实过程中显示每一层的压实程度，避免过压和欠压。尤其在夜间，未操作手提供便利，缩短施工时间。根据本工程总结，可按检测人员成本的50%考虑计算。

4.3.3 缩短路基施工周期，节约管理人员成本

智能压实系统控制路基填筑碾压，能够提高施工效率，节约检测时间，缩短施工周期，进而节约管理人员成本。根据本工程总结，可按检测人员成本的60%考虑计算。

4.4 优缺点分析

4.4.1 优点

（1）采用定量评定指标进行粗粒料的压实控制，替代经验法，减少人为作业因素的影响，可以实现路基压实质量的连续实时控制，利于机械化施工作业。

（2）是一种面的连续控制技术，可以实现路基每一点的控制，达到控制压实均匀性的目的。

（3）提高工作效率。在压实过程中通过智能压实系统能够直观反压出每一层的压实程度，在合适的时间进行检测，优化了碾压遍数。

（4）可以实现全区域的压实数据的采集和记录，找出压实薄弱的点，有针对性的去做K30、Evd等检测项目，保证压实质量，提高一次性的报检合格率，为实验检测节约时间。

（5）系统的显示屏幕可以直观的给操作机手提供压实的参考线，防止过压和漏压，尤其在夜间施工，为操作机手提供便利，提高施工质量，缩短施工时间。

（6）全线压实真实数据能完好的记录和存档，有利于施工单位对管段压实质量的全面分析，总结经验，指导下步施工。

4.4.2 缺点

（1）在标定和施工时要求影响因素基本一致时，压实系统才能精确反映出压实效果，但是在实际施工中很难实现诸多因数完全一致，需通过更多的理论研究和系统改进，减少条件限制。

（2）实际压实过程中，由于难维持速度的恒定，对检测结果有一定的影响。

（3）受天气以及其它干扰性因素较大，信号接收不稳定，许多位置经常接收不到信号，我工区管段内因实行军演，雷达信号干扰较大，基站接收信号不稳定或传输信号有误，与现场实际不符。

5 结语

连续压实检验控制技术是第一次在铁路工程建设中大面积应用，是路基施工过程控制的辅助手段，应用良好的前提下可减少返工，减少油耗，节约成本，缩短工期。路基智能压实系统作为一个路基填筑的辅助工具其效果是可观的，但要从根本上控制路基的填筑质量，还需同步加强施工过程控制和现场管理，系统自身还应进一步完善，达到更加便捷、有效，从铁路、公路发展方向来看，此系统应用具有广阔的发展空间。