公路路基智能连续压实控制技术交流

路基智能压实控制技术张波北京市道路工程质量监督站二零一五年一月前言中共十八大三中全会提出：要充分发挥市场在资源配置中起决定性作用，加强政府的监管。2013年5月13日，李克强总理在国务院机构职能转变动员电视电话会议上指出：大量减少行政审批后，政府管理要由事前审批更多地转为事中事后监管，实行“宽进严管”。2014年9月交通运输部副部长冯正霖在今年全国公路建设座谈会上提出按照的“五化”要求，即，“发展理念人本化、项目管理专业化、工程施工标准化、管理手段信息化、日常管理精细化”，加快推行现代管理制度建设。前言2014年11月在交通运输部“关于加强公路水运工程质量和安全管理工作的若干意见”中明确“注重技术创新和信息化技术应用，切实推进和实施现代工程管理”。为了严格贯彻“政府部门用信息化的管理手段，加强对建设项目事中事后监管，切实推进和实施现代工程管理。”的要求，应对施工过程中，通过信息化技术，对重要指标进行必要的实时监测，以进一步提高工程质量，保证投资效益。下面就以路基压实监管为例与大家一起探讨。主要内容压实质量控制现状一1.压实质量控制现状路基压实质量的控制：压实度、弯沉、弹性模量等；压实度：压实层密度计算弯沉、弹性模量：检测土基的应力、应变计算在压实质量控制方法：点式检测控制和工艺检测控制1.压实质量控制现状方式检验方法控制量技术特点点式检测控制灌砂筒干密度指标为比值，费时费力，有粒径要求，破坏结构。环刀干密度水袋法、气囊法孔隙率适用于填石或土石混填路基，有粒径要求，费时费力，破坏结构。核子密度仪干密度/密度指标为换算，方便省时，但有放射性。无核密度仪干密度/密度指标为换算，方便省时，离散性较大。承载板、落球法CBR/回弹模量指标为计算，比较费时费力，有时效性。贝克曼梁竖向位移指标为计算，比较费时费力，旧路检测时危险性大。动力锥贯入仪CBR/贯入度指标为计算，比较费时费力，有时效性。落锤弯沉仪回弹模量指标为计算，检测速度较快，旧路检测时危险性大。工艺检测控制遍数控制法碾压遍数指标为遍数，依据试验路段和碾压遍数控制。高程测量表面沉降差指标为实测，人工测量，精度差。2.压实的主要检测方法国外主要压实质量检测设备2.压实的主要检测方法弯沉检测：承载板法、贝克曼梁法、动力锥法（DCP）、落锤弯沉仪等承载板法贝克曼梁法动力锥法（DCP）落锤弯沉仪国外部分压实质量检测设备切实推进和实施现代工程管理2.压实的主要检测方法2.压实的主要检测方法-灌砂法挖坑量深度灌砂回收砂筛取0.3-0.6mm的量砂灌砂筒及标定罐2.压实的主要检测方法-环刀法2.压实的主要检测方法-灌水法、气囊法灌水仪气囊仪2.压实的主要检测方法-核子密度仪2.压实的主要检测方法-无核密度仪2.压实的主要检测方法-承载板法EV2静态模量测定仪检测土基承载能力承载办法检测土基回弹模量2.压实的主要检测方法-贝克曼梁法2.压实的主要检测方法-动力锥法（DCP）2.压实的主要检测方法-落锤弯沉仪LWDFWD2.压实的主要检测方法我国公路路基路面工程压实度常规检测方法1、灌砂法2、环刀法3、核子密度仪法4、无核密度仪法5、钻芯法3.传统压实检测控制方法的不足1）传统压实检测控制方法属于事后检测控制，不能及时处理过程中发现的问题；2）传统检测控制方法基本上属于点式检测控制，花费时间较长、干扰施工流程，占用有效的施工时间；3）点式检测控制适合样本总体均匀的情况，当填料存在变化时，抽样点代表性变差，将很难控制压实质量；4）当发现个别检测点不满足要求时，难以界定重新碾压的范围；5）交通领域一般用灌砂法控制路基压实质量，这种方法费时费力（一般为15分钟，有的甚至达到40分钟）、频率偏高、精度偏低。造成检测工作强度高，内业资料多，导致易产生失真数据。为使压实质量更有效全面的控制，提出智能压实控制技术主要内容智能压实质量检测控制技术二二、智能压实质量检测控制技术1、智能压实控制基本原理示意图2、理论基础振动响应和抗力的相关关系振动响应和抗力的相关关系抗力不振动响应3、智能压实技术主要技术特点过程控制整个面的控制技术成熟操作流程严谨、符合工程实际情况可深入分析病害类型是信息化施工质量管理体系的一部分4、影响智能压实值CMV的几个因素1.智能压实控制基本原理示意图由压路机的振动响应识别路基抵抗力是关键连续压实控制ContinuousCompactionControl路基填筑碾压过程中，根据土体不振动压路机相互动态作用原理，通过连续量测振动压路机振动轮竖向振动响应信号，确定响应信号和压实质量的关系，建立检测评定不反馈控制体系，实现对整个碾压面压实质量的实时动态监测不控制。2.理论基础2.理论基础振动响应和抗力的相关关系对加速度传感器采集到的信号进行处理，将信号转换为抗力数值，抗力数值除激振力数值就可以得到连续压实度值CMV，建立CMV与标准压实度关系后就可用CMV评定压实质量。2.理论基础振动响应和抗力的相关关系在实际应用时，先将压实信号采集到采集器中，运用快速傅立叶(FFT)技术进行频谱分析，得到各个频率成分的幅值，截取一个周期内的信号，去掉其他各阶信号幅值，找到基频信号幅值和抗力信号幅值，相比后即得到CMV值。2.理论基础抗力与振动响应抗力不振动响应的一致性综合国内外相关成果，通过对各种振动压实机具和各种填料的大量试验，验证了智能压实控制指标不压实度之间在统计学意义上具有线性正相关关系。2.理论基础抗力与干密度在压实度能测准的条件下，抗力不压实度之间具有正相关性2.理论基础编号压实度（灌砂法）（%）CMV标准差S变异系数（%）182.745.13.847.9282.245382.742.248951581.947.3686.648.3787.152.5889.453.7987.150.5平均值85.448.4使用最小二乘法通过软件对每种数值对应关系进行拟合，得出相应的拟合关系图，具体结果见上图。同时，建立回归分析模型：bxayy——压实度（%），x——CMV。对于该试验段，其拟合结果和相关系数分别为：y=52+0.69x,R=0.874；示例：压实度数据统计结果压实度和CMV关系图3、智能压实技术主要技术特点A.连续压实技术在进行碾压作业的同时对路基压实度进行检测，避免过压或优化碾压遍数，发现问题能够及时界定问题区域并处理，提高效率，减少浪费，减少检测工作对施工的干扰；3、智能压实技术主要技术特点当压路机的速度为2-4公里/小时时，检测频率是每10-20厘米检测一个断面。3、智能压实技术主要技术特点B、智能压实控制技术将点控制变为面控制，现场可视化显示压实结果，通过大数据较好地控制压实的均匀性；与常规检测方法结合起来，可以使常规检测的抽样控制变为关键（薄弱）区域控制，大量减少常规检测的数量,A3区第一遍前进A3区第二遍前进A3区第三遍前进A2区第一遍前进A2区第二遍前进46.4275027346.6754435548.46969139.8117905648.2014814345.4789436646.4890272249.1897277940.058996347.779344844.4542862846.4183660248.5212438440.528409146.3495234643.4424588546.6896416947.9392173340.5215982344.4373485942.6900734746.2352086947.5653351539.58356542.6942305141.998705745.619567846.8532021938.6842326442.2546225641.6669211343.5392574544.909938638.7099961143.0033713741.7634968241.687173943.2115337438.8727304643.6897136442.2787914740.9661927143.1360967137.7529140444.0823222542.6525590241.0493450444.2345193836.8593896845.0907239542.4128581139.8819835444.6835567236.2050538545.674890442.2298614139.120282745.6179362635.6827736645.5255335741.6252232739.5277921446.1810149835.3102942244.9727833540.915755241.0365082146.0907375636.190092744.846738440.5720381542.689704845.0290578837.3480357344.82921527每10-20厘米检测一个值3、智能压实技术主要技术特点C、智能压实控制技术成熟，在我国的实践项目很多2000198819932008………国内相关行业研究应用国内工程实践2008年在哈大客与大连至沈阳标的二段、三段2008年在京沪高铁三标2009年在成灌铁路二标2010年在兰新铁路甘青段八、九标此外,2007年在武广客与进行了一些应用研究在路外一些填筑工程中也进行了应用兰新铁路兰新铁路的八、九标位于张掖地区，路基全长70余公里。从2010年6月开始应用连续压实控制技术，这是第一次在铁路建设中进行的大面积应用。深圳某造纸厂新建工程——大型填海造地哈尔滨群力开发区市政道路杂填土路基处理评估数字化施工毛尔盖大坝工程Trimble1D激光引导系统毛尔盖大坝工程错距碾压现场哈大客专Trimble2D挖掘机引导系统卡特D6G推土机TY220/1台安装GCS900系统哈大客专国道108罗江至绵阳界灾后恢复重建工程国道108罗江至绵阳界灾后恢复重建工程中华人民共和国行业标准参编单位：铁二院、铁二局、铁科院国外关于智能压实控制的技术标准BYA92、94、2004瑞典德国ZTVE-StB-93、94、2009、2010奥地利RVS8S.02.6法国、荷兰、爱尔兰等国家计划将其纳入国家标准中，欧盟考虑建立一套统一的CCC技术标准。3、智能压实技术主要技术特点D、智能压实控制技术过程严谨、符合工程实际，满足全面控制压实质量的要求。压实程度——控制路基压实度达到标准值的程度。压实均匀性——控制路基压实值达到标准值区域分布均匀程度。压实稳定性——控制路基的竖向变形差值。工艺控制流程严谨3、智能压实技术主要技术特点E、根据特征曲线可以确定缺陷类型、缺陷位置和缺陷范围，科学指导施工；F、通过远程实时监控系统、GPS或北斗系统等可以建立三维施工进度和信息化施工质量管理体系。影响智能压实值CMV的几个因素1）填料材质：不同的填料材质内摩擦力不同，其他条件相同时CMV值会有明显变化。2）填筑材料厚度：每层填料摊铺的厚度，会对CMV值有直接影响。3）含水率：填料的含水率变化会对CMV值有直接影响。4）碾压行驶速度：压路机在碾压过程中的行驶速度会对CMV值有影响。5）激振力：不同吨位、品牌、型号的振动压路机，因为激振力不同，CMV值和常规指标的对应关系将发生很大变化。主要内容智能压实控制技术的实施四1.基本规定硬件部分：加载设备+量测设备软件部分：压实控制软件+数据管理软件智能压实控制系统组成2.关键环节和工艺流程设备检查相关性校验过程控制质量检测加载与量测设备控制压实程度和压实均匀性及稳定性压实状态分布与压实薄弱区域连续指标与常规指标智能压实控制实施的四个关键环节（阶段）2.关键环节和工艺流程1）设备检查传感器应每年检定；每次施工之前应检查激振频率是否稳定，设备安装是否牢固等。2.关键环节和工艺流程1）设备检查2）相关性校验将试验段碾压成三种密实状态能反映正确的相关关系低中高2.关键环节和工艺流程1）设备检查2）相关性校验相关系数的规定相关程度参考准则相关系数的绝对值相关程度0.9～1.0相关性非常强0.7～0.9相关性强0.5～0.7相关