基于RTK的基路面高精度压实多参数连续实时监控

陶志华

（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610213）

随着交通运输业的发展，公路建设在新时代承载着艰巨的任务。而如何保证公路质量，对整个施工进行有效监管一直是迫切需要解决的问题。图1所示为因施工质量监管不到位导致的高速公路坍塌事故，但验收时抽样却没有检测到部分路基分层建筑厚度不合格，路基压实不够，路基路面施工不精细，强度不均匀的问题。因为这部分问题一般会隐藏在施工过程中，很难发现，所以对施工碾压过程进行质量指导与实时控制尤为重要。如果在每一层作业过程中可以直观地看出整平度、压实高度等指标是否合格、针对碾压效果不好的区域、分层调整压实高度、控制碾压速度，确保将质量风险控制在施工过程的每一细节当中，在很大程度上可以降低公路受损现象。

本文设计利用GNSS RTK技术实现公路路基碾压实时监控的系统，可实时监控碾压的施工过程，保证碾压质量，从而保证了公路路基的施工质量。

图1 公路坍塌场景

1 监控系统组成

压路机碾压过程实时监控系统是基于GNSS RTK技术、基于智能网络监控技术、高质量图形可视化系统、基于网络的海量数据存储、分析和处理技术等而研发的新一代网络化高智能高可信度系统。压路机碾压过程实时监控系统基于网络，其系统结构如图2所示，由四大部分组成：压实过程多参数实时采集系统、数据传输与接收解算平台、施工过程中的时空数据综合处理与应用和碾压质量管理系统，整个系统具有压实遍数，压实度监控，轨迹测量，高程测量，速度监控，权限管理，压实报告输出等功能。

图2 系统结构图

2 压路机监控实时显示

压路机监控实时显示在有效控制压路机实时运行状态的前提下，通过碾压速度、碾压加速度、行车轨迹、设置越界电子围栏等参数动态地进行指挥调度，并连续记录下路基面的多个压实参数，作为后续道路压实质量评价的重要数据。表1是不同类型压路机的电压配置参数。图3是动态监测的压路机运行实时速度。

表1 压路机电压配置参数 /V

图3 压路机速度实时监测结果

图3 中横轴代表不同压路机编号，纵轴表示压路机速度，若压路机速度超过施工规范值，以红色进行预警，并通知系统管理人员及时进行指挥调度，正常则以绿色标识。

压实参数在本文主要针对压实高度、平整度和压实度进行监测。压实高度根据每一层土的松铺高程数据以及该层最后一次碾压压实后的高程数据，测算出该土层的实际松铺系数，以实验参数为依据，判定碾压是否是合格的。

平整度根据预先设置的几个重点填筑位置坐标及设计的填筑高度、进度计划等参数，通过实时监测设定填筑区域的路面平整度数据，可以有效地对施工过程的实时进度及偏差度进行测量。

本文的压实度是指工地上实际达到的干密度与室内标准击实验所得最大干密度的比值，可以用来表征现场路基面压实后的实际密度状况，一般来说，压实度越高，代表路基密度越大，材料整体性能越好，正常使用，寿命也越长一些。

3 压实质量评价

该系统根据目前公路施工的实际状况，将松铺系数作为路基压实度的重要评价指标，依据沉降率与压实度的权威理论关系，作为道路碾压质量控制的核心评价指标；再结合压实传感器的密实度线性变化值 （当密实度不在增加，意味着达到最大压实度） 以及碾压遍数与试验段参数要求中存在的差异，作为质量参考指标，进行道路碾压质量的综合评价。

经过权威实验测定，采用沉降率计算压实度与采用罐砂法实测压实度两种方法在一定水平内无显著差异，即采用沉降率计算压实度是可行的。不同设定填筑位置路基压实度测算结果如表2所示。

表2 不同设定填筑位置路基压实度测算结果

4 结语

本文设计的基于RTK的实时压路机监控系统，结合实时网络传输，GNSS RTK等相关技术，针对道路路基施工过程中的路面压实次数，压实高度，压路机行驶轨迹，速度等参数通过实时感应，有效调控，将道路质量的评测不再局限于人为宏观的检验，而可以通过对整个施工过程的质量和进度进行有效监管，保障项目质量。通过实际项目测试，该监控系统操作简单，检测数据准确，为道路施工保障提供了强有力的支撑。