压路机压实管理系统研究

谢俊清

摘 要：本文对压路机压实管理系统进行探索研究，旨在提高我国压实管理水平，改善道路施工质量，节约经济成本，为缩小与国外先进压实管理技术差距奠定基础。

关键词：连续检测技术；压实管理系统；压实质量控制；压实作业管理

一、压实管理系统的技术条件

要实现压实管理系统的目标功能，主要依靠以下技术条件：压实指标连续检测技术、传感器量测技术、软件编程技术等。连续检测技术是整个压实管理系统工作的基础，处于核心地位，只有实现压实指标的连续检测，才能为之后的质量控制给予评价和作业管理提供数据支持。

连续检测技术的基本原理[1] [2]。路基填筑碾压过程中，将振动压实机具作为加载设备，压实机具与路基之间相互动态作用，振动加速度信号呈有规律的正波状态，加速度传感器连续检测振动轮的振动信号，压实度测定仪采集并放大振动信号、分析振动信号的振幅和频率，由计算机根据建立的数学模型计算出相应的模量值，代替压实度判断压实状态，然后显示并存储压实曲线及压实值，对其分析，进行质量反馈控制和作业管理方案调控， 之后打印、存储质量检测报告。

二、压实管理系统总体方案设计

根据压实管理系统的功能需求，利用模块化设计思想，将系统总体设计分为压实值实时检测子系统设计、压实质量控制子系统设计和压实作业管理子系统设计。

（一）压实值实时检测子系统设计思想。压路机执行压实过程中，操作人员需要实时了解当前的压实值以判断路面的压实状况并做相应调整。该子系统的设计用来实现压实值的实时显示、压实曲线的显示以及压实数据存储。

振动压路机实时检测时的最小分辨单位为一个测量单元，以m2计，是振动压路机有效碾压宽度与行走距离的乘积。一个振动压实数据代表一个测量单元面积上压实状态的平均值，通常一个测量单元的面积采用1 m2。

（二）压实质量控制子系统设计方案。该子系统建立压实质量的过程控制方案，对压实状况进行判断，反馈控制措施，并储存质量参数。过程控制是在正常碾压作业基础上、在振动碾压作业过程中进行的，是一种边量测采集压实数据、边根据控制要求进行实时压实质量控制的模式，更加强调了碾压过程中的定量化控制。

（1）压实程度控制。压实程度是路基碾压时表征其物理力学性质的指标达到规定值的程度，相当于压实度的概念。按照现行路基相关标准的要求，原则上要求碾压面上所有测量单元的振动压实值都应不小于目标值时压实才算合格。但这种要求是非常高的，现场不易实现。根据实际经验，允许有10%的不合格区域存在是可行的，但这部分区域的分布要分散一些，若集中分布在一起，有可能造成局部的过大变形（沉降）。同时，为方便实现压实质量评定，将压实项目开始前由相关性试验所获得的压实目标值以一条横线的方式显示在屏幕上，作为判定压实是否达到标准的界限，目标线以上的曲线值认定合格，目标线以下为不合格。（2）压实一致性控制。路基结构性能的均匀性是相对于变异性而言的。路基面力学性能的均匀与否会对上部结构的支撑条件产生影响。力学性能的不均匀不仅仅是刚度的不均匀问题，更重要的是路基疲劳寿命的不均匀，路基在车辆重复荷载长期作用下出现不均匀永久变形（沉降）会影响到上部结构乃至行车安全[1]。压实均匀性可通过碾压轮迹上振动压实曲线的波动变化程度和碾压面振动压实数据的分布状况进行判定。鉴于目前压实均匀性评定与控制现状，对不均匀点的判定与控制提出了不低于连续振动压实数据平均值的80%的规定，这是最低下限要求，是一种最小值控制方法。（3）压实稳定性控制。控制压实稳定性除了可以优化压实工艺外，更重要的目的是控制路基结构的稳定性。在许多情况下，即使压实程度合格，但路基结构也不一定是稳定的，在车辆荷载长期作用下仍然会处于失稳状态，最终导致局部发生过大变形即沉降，因此有必要在碾压过程中控制压实稳定性 [1]。

压实度在线检测仪可显示每一遍与前一遍压实值增量大小，材料较为松散时，压实度提高较快，压实值均值增量较大，当材料达到一定密实度后，继续压实则压实度提高变缓，压实值均值增量减小，当增量很小时通常小于2%或为负值时，可认为材料已压实，但此时还应参考试验段压实遍数，以免因其他原因导致压实值增量较小停止压实而出现欠压。

结语：本文通过对压实管理系统的功能技术进行初步研究，设计了压实管理系统软件的总体结构，分别包括压实值实时检测子系统、压实质量控制子系统和压实作业管理子系统，并揭示了各子系统之间的联系。压实值实时检测子系统实时检测压实值，显示压实曲线，提供数据支持；压实质量控制子系统制定了压实质量控制方案，定性和定量相结合，实现压实质量的全面控制；压实作业管理子系统对压实作业信息和机器运行状态进行综合管理，存储压实资料。综上，本文为压实管理系统进一步的深入研究提供了参考。

参考文献：

[1] TB10108-2011.铁路路基填筑工程连续压实控制技术规程[S]. 北京：中国铁道出版社，2011

[2] 杨士敏，傅香如.工程机械地面力学与作业理论[M].北京：人民交通出版社，2010.5