浅析高速铁路路基智能化连续压实控制技术

摘要：为提高和保证路基施工质量，同时提高压路机工作效率，应用智能化连续压实技术对铁路路基进行连续压实，智能压实技术可通过压路机碾压过程中振动轮加速度信号的变化规律判断路基压实状况，实现对压实区域内路基压实质量的实时监测。本文结合张项目路基智能化连续压实试验段，分析智能化连续压实技术的操作要要点及质量控制要点，为路基智能化连续压实技术的推广应用提供一定的参考价值。

关键词：路基;智能化;连续压实;控制技术

中图分类号：U2  文献标识码：A

在高速铁路工程中，足够强度的路基是路面道面平顺稳定的基础，通常采用对路基进行充分压实以保证其强度。压实不良的路基易产生渗水和不均匀沉降等现象，导致上部结构变形开裂，影响行驶舒适性、安全性。我国现行的铁路路基施工中，主要通过试验段施工确定碾压工艺，固定模式化的施工控制，导致路基在压实过程中存在着施工效率低、压实均匀性差和施工资源浪费等问题。智能压实技术可通过压路机碾压过程中振动轮加速度信号的变化规律判断路基压实状况，实现对压实区域内路基压实质量的实时监测，消除了传统方式填筑施工的不良因素[1]。通过对铁路路基智能压实控制技术的研究，不仅有助于提高路基施工质量和压路机工作效率，而且对提升我国铁路施工技术水平具有重要意义。

1路基压实施工数字化原理

1.1仪器设备安装及数据采集

在压路机安装了北斗+GPS定位系统，对碾压轨迹进行了实时监控，安装了振动传感器，可对振动压实值进行数据采集分析，具体过程如下：

（1）安装定位系统，确定压路机所处的三维位置可计算出填筑厚度、压路机行进速度，碾压遍数，控制压实过程参数。

（2）安装压实传感器实时将压实数据传输给驾驶室里的显示控制器，使机手能够通过显示控制器掌握当前压实状态，指导后续压实施工，提高压实效率。

（3）压式传感器实时，全面采集压实质量数据，碾压过程同步完成压实质量检测，减少压实检测时间，提高压实质量检测的准确性。

1.2计量设备校准

为了保证采集数据的真实性与准确性，振动传感器的动态性能应稳定，线性范围为振动幅值在5～100时的相对误差应不大于0.5%，振动频率在5～120Hz时的相对误差应不大于0.5%[2]。根据以上要求对振动传感器进行校核工作，振动传感器的振动幅值特性和振动频率特性的检验按以下步骤进行：

（1）采用符合要求的标准振动台，将振动传感器安装在振动台上，开启量测设备的数据采集功能进行振动试验。

（2）将振动台的振动频率调整到5Hz，然后将振动幅值从5开始，按照级差为5的幅度进行逐级调整至100，观测振动传感器屏幕上显示的实际振动幅值输出，与标准值比较，其相对误差应符合要求。

（3）调整振动台的振动频率，调整幅度为5Hz，然后重复此步骤，直至调整到振动频率为120Hz，其实际振动幅值与标准值的相对误差应符合要求。

（4）将振动台的振动幅值调整到5，然后将振动频率从5Hz开始，按照级差为5Hz的幅度进行逐级调整至120Hz，观测量测设备屏幕上显示的实际振动频率输出，与标准值比较，其相对误差应符合要求.

（5）调整振动台的振动幅值，调整幅度为5m/s2幅值，然后重复（ 2）步骤，直至调整到振动幅值为100m/s2，其实际振动频率与标准值的相对误差应符合要求。

2智能化连续压实操作要点

2.1完成数字化设备加装、基站建设、网络布设

依据设计资料，将线路参数，里程、高程、输入系统，架设基站、在压路机上安装定位系统和压实传感器。

2.2试验段设置

为确定路基压实数字化施工的准确性，设置试验段，开展数字化施工前的校正工作。

2.3压实质量的检测对比

开展K30、孔隙率、Evd、Geogauge的检测，与连续压实质量检测指标进行对比。

2.4压路机定位系统与工作参数

对数字化设备采集的定位参数与RTK参数进行对比，确定数字化的工作精度。

2.5压实质量检测敏感性

为确定路基压实数字化施工的准确性，设置试验段，开展数字化施工前的校正工作。

2.6路基压实数字化施工的应用

过程参数控制在驾驶室的直观显示，指导机手现场操作

同时详细数据阅读器可以任意抽取点来查看压实过程中的控制参数：碾压遍数、碾压速度，填筑厚度。

3质量控制要点

为确保路基填筑质量、为后续大面积施工提供可靠的资料和相应的施工参数、避免盲目施工给工程带来的损失，路基填筑施工前需要选择一段有代表性的路基段进行路基工艺性试验。针对不同的填料、不同的路基填筑部位、不同的压实机具，确定合理的松铺厚度、压实遍数、含水率等施工工艺参数。因此，根据施工过程与试验目的性质，可以把路基填筑质量控制关键因素分为3类 ：

（1）填料因素。包括填料类型、含水率等填料性质因素的控制。填料控制通过在填料生产、运输、填筑现场的控制来稳定填料性质。

（2）填筑几何因素。包括填筑松铺厚度，表面横坡、纵坡和平整度等几何尺寸的控制。填筑几何控制通过在填料铺设过程中稳定填筑体的几何尺寸，确保后续碾压过程能实现最优的压实效果。

（3）碾压因素。包括振动碾压质量、碾压路径，碾压遍数，强、弱振分布等碾压方式的控制。碾压控制通过在碾压过程中确保压路机按实际工艺要求进行碾压，实现最优的压实效果。

4结语

本文主要阐述了路基智能化连续压实的工作原理，同时以在施项目分析智能化连续压实分析其主要操作要点及质量控制要点。通过试验分析，发现智能化连续压实技术应用于高速铁路路基压实具有以下优势：第一，实时过程检测控制，避免超压和漏压，提高压实质量;第二，边施工边检测，提高施工效率，且支持夜间作业，提升项目利润;第三，发现问题能够及时界定问题区域，节省施工成本，减少浪费;第四，节约试验检测、检测人员和操作人员的人力成本;第五，根据特征曲线可以确定缺陷类型、位置和范围，科学指导施工;第六，通过云平台，可实时对各作业队碾压质量情况进行远程查看管理。随着理论研究的深化、测试技术的进步以及高级智能压实设备的研发和应用，智能化连续压实技术对于铁路路基施工将会有更广阔的应用前景。

参考文献

[1]张宏杰，陈立生，周毅恒.基于智能压实的路基压实质量影响因素分析[J].交通科技，2020（05）：66-70.

[2]李阳，王彤.路基智能压实技术在高速公路建设中的应用研究[J].公路交通科技（应用技术版），2019，15（02）：94-96.

[3]徐光辉，高辉，雒泽华，黃俊，王东升.连续与智能压实控制技术在高速铁路建设中的应用[J].筑路机械与施工机械化，2017，34（01）：30-34.

[4]刘呈斌，董凤翔，谢先当，刘厚强.基于BIM技术的数字化路基填筑施工过程控制研究[J].铁路计算机应用，2019，28（06）：59-63.

作者简介：孔德勋（1984-），男，高级工程师，工学本科。主要从事铁路工程施工技术。