自动分层算法在永富路道路工程路基碾压施工中的应用

◇中交上海航道局有限公司 丁 晋

为减少道路路基碾压施工的人工误差，提高碾压精度，本文研究建立了自动分层算法，在GPS定位和路基层位自动辨识的基础上，根据距离加权差值计算控制点高程，自动判别是否满足设计要求，并提出逻辑算法，建立完整的自动分层碾压流程。最后通过实例工程分析可知，实例工程的165个断面，碾压遍数、各碾压层厚度、碾压层总厚度全部达标，碾压效果十分良好。

1 前言

传统的道路路基施工碾压主要将施工场地按条形分区，并由施工人员手动记录、控制各层碾压厚度，分区逐个施工。该类施工方法容易因为各类错误（包括施工人员的记录错误、施工机械分配与碾压分区分层不对应、测量误差）导致路基碾压效果与设计值相差较大。据不完全统计，目前路基碾压施工返工率高达7.35%，浪费大量人力物力，并严重影响工期。不少专家、学者已针对这一情况，提出通过智能化控制系统减小施工误差，提高施工效率。

本文拟借助定位系统、计算机编程计算系统，对建立控制路基工程自动分层碾压施工的算法系统进行研究。

2 分层碾压施工控制算法研究

通过以下步骤来实现分层碾压施工算法：

（1）碾压设计。根据施工要求对具体路基工程碾压进行设计，包括碾压分层、各碾压层层厚，各层碾压分区等具体参数。

（2）碾压区域网格划分。对各层碾压面进行网格划分，确定网格间距，形成网格矩阵，并对每一个网格节点进行编号（图1）。

图1 控制区域网格矩阵划分及网格节点编号

图2 道路路基自动分层碾压步骤

3 提高碾压区域高程精度控制措施

本文通过提出控制点高程值取值及碾压层厚计算两种措施来保证提高碾压区域高程精度。

3.1 控制点高程值计算

调取控制点所在层的碾压数据，根据控制点周边网格节点最后一遍碾压后的高程值，并根据控制点与这些实测网格节点的实际距离加权计算，综合得到控制点的高程值。

在确认各网格节点的高程数据以后，对实际高程值与设计高程值进行复核。对于高程差超过范围的测点，通过加权平方的办法处理，增大区域圆形的半径，以包含到周围其他高程位置正确的控制点位（图3）。

图3 加权计算控制点高程

3.2 控制点所在层层厚计算

4 实例工程分析

本文以永富路道路建设工程为例，研究自动分层算法在道路路基碾压施工中的应用。

4.1 工程概况

永富路位于南京市江北新区长芦街道，连接三水厂路和黄玉线，全长10.6 km；设计时速为40 km/h，交通量设计年限为20年，汽车荷载为城—A级。

工程地质为第四系地层覆盖，系江河、湖泊沉积形成，为粉土、粉质粘土、粘土、粉细砂、砂砾石、卵石土层，软土和松软土分布广泛，工程地质条件较差。

4.2 实例工程路基碾压设计

由于实例工程段地基承载力较差，为保证道路的高平顺性、稳定性要求路基工程高稳定性、小沉降和沉降匀质性，通过现场试验确定本工程路基碾压参数：碾压次数大于6遍，各碾压层厚度控制在30 cm～35 cm之间，碾压层总厚度控制在120cm～140 cm之间，设计值为130 cm。

4.3 自动分层算法应用

运用本文建立的自动分层算法来监控实例工程路基碾压施工，根据系统记录的碾压数据，将碾压效果图绘于图4。并选择K1+300至K1+500三个典型断面，将实际碾压数据列于表1。分析图4与表1可知：

图4 实例工程自动分层碾压效果

表1 典型断面压实参数统计

（1）实例工程分4层碾压，各碾压层的碾压厚度都较为一致，碾压厚度比较均匀。

（2）各断面的碾压次数及碾压层厚度都符合碾压设计要求。

（3）三个典型断面的碾压总厚度分别为127.28 cm、129.52 cm、127.29 cm，这与设计目标值130 cm分别相差2.72cm、0.48 cm、2.71cm。误差较小。进一步统计可知，本工程的165个断面，碾压总厚度最大值为137.22cm，最小值为125.48cm，均在目标要求值（120～140 cm）以内。

（4）总体来看，本文建立的自动分层算法在实例工程中的应用效果十分良好。

5 结论

本文以永富路道路建设工程为例，研究自动分层算法在永富路道路工程路基碾压施工中的应用。从应用效果来看，工程的165个断面，碾压遍数全部达标，碾压总厚度最大值为137.22 cm，最小值为125.48 cm，均在目标要求值（120～140 cm）以内，碾压效果十分良好。本文建立的自动分层算法可有效降低人工误差，大幅提高道路工程路基碾压施工精度，可在同类工程中应用推广。