淺析高速鐵路路基智能化連續壓實控制技術

摘要：為提高和保證路基施工質量，同時提高壓路機工作效率，應用智能化連續壓實技術對鐵路路基進行連續壓實，智能壓實技術可通過壓路機碾壓過程中振動輪加速度信號的變化規律判斷路基壓實狀況，實現對壓實區域內路基壓實質量的實時監測。本文結合張項目路基智能化連續壓實試驗段，分析智能化連續壓實技術的操作要要點及質量控制要點，為路基智能化連續壓實技術的推廣應用提供一定的參考價值。

關鍵詞：路基;智能化;連續壓實;控制技術

中圖分類號：U2 ?文獻標識碼：A

在高速鐵路工程中，足夠強度的路基是路面道面平順穩定的基礎，通常采用對路基進行充分壓實以保證其強度。壓實不良的路基易產生滲水和不均勻沉降等現象，導致上部結構變形開裂，影響行駛舒適性、安全性。我國現行的鐵路路基施工中，主要通過試驗段施工確定碾壓工藝，固定模式化的施工控制，導致路基在壓實過程中存在著施工效率低、壓實均勻性差和施工資源浪費等問題。智能壓實技術可通過壓路機碾壓過程中振動輪加速度信號的變化規律判斷路基壓實狀況，實現對壓實區域內路基壓實質量的實時監測，消除了傳統方式填筑施工的不良因素[1]。通過對鐵路路基智能壓實控制技術的研究，不僅有助于提高路基施工質量和壓路機工作效率，而且對提升我國鐵路施工技術水平具有重要意義。

1路基壓實施工數字化原理

1.1儀器設備安裝及數據采集

在壓路機安裝了北斗+GPS定位系統，對碾壓軌跡進行了實時監控，安裝了振動傳感器，可對振動壓實值進行數據采集分析，具體過程如下：

（1）安裝定位系統，確定壓路機所處的三維位置可計算出填筑厚度、壓路機行進速度，碾壓遍數，控制壓實過程參數。

（2）安裝壓實傳感器實時將壓實數據傳輸給駕駛室里的顯示控制器，使機手能夠通過顯示控制器掌握當前壓實狀態，指導后續壓實施工，提高壓實效率。

（3）壓式傳感器實時，全面采集壓實質量數據，碾壓過程同步完成壓實質量檢測，減少壓實檢測時間，提高壓實質量檢測的準確性。

1.2計量設備校準

為了保證采集數據的真實性與準確性，振動傳感器的動態性能應穩定，線性范圍為振動幅值在5～100時的相對誤差應不大于0.5%，振動頻率在5～120Hz時的相對誤差應不大于0.5%[2]。根據以上要求對振動傳感器進行校核工作，振動傳感器的振動幅值特性和振動頻率特性的檢驗按以下步驟進行：

（1）采用符合要求的標準振動臺，將振動傳感器安裝在振動臺上，開啟量測設備的數據采集功能進行振動試驗。

（2）將振動臺的振動頻率調整到5Hz，然后將振動幅值從5開始，按照級差為5的幅度進行逐級調整至100，觀測振動傳感器屏幕上顯示的實際振動幅值輸出，與標準值比較，其相對誤差應符合要求。

（3）調整振動臺的振動頻率，調整幅度為5Hz，然后重復此步驟，直至調整到振動頻率為120Hz，其實際振動幅值與標準值的相對誤差應符合要求。

（4）將振動臺的振動幅值調整到5，然后將振動頻率從5Hz開始，按照級差為5Hz的幅度進行逐級調整至120Hz，觀測量測設備屏幕上顯示的實際振動頻率輸出，與標準值比較，其相對誤差應符合要求.

（5）調整振動臺的振動幅值，調整幅度為5m/s2幅值，然后重復（ 2）步驟，直至調整到振動幅值為100m/s2，其實際振動頻率與標準值的相對誤差應符合要求。

2智能化連續壓實操作要點

2.1完成數字化設備加裝、基站建設、網絡布設

依據設計資料，將線路參數，里程、高程、輸入系統，架設基站、在壓路機上安裝定位系統和壓實傳感器。

2.2試驗段設置

為確定路基壓實數字化施工的準確性，設置試驗段，開展數字化施工前的校正工作。

2.3壓實質量的檢測對比

開展K30、孔隙率、Evd、Geogauge的檢測，與連續壓實質量檢測指標進行對比。

2.4壓路機定位系統與工作參數

對數字化設備采集的定位參數與RTK參數進行對比，確定數字化的工作精度。

2.5壓實質量檢測敏感性

為確定路基壓實數字化施工的準確性，設置試驗段，開展數字化施工前的校正工作。

2.6路基壓實數字化施工的應用

過程參數控制在駕駛室的直觀顯示，指導機手現場操作

同時詳細數據閱讀器可以任意抽取點來查看壓實過程中的控制參數：碾壓遍數、碾壓速度，填筑厚度。

3質量控制要點

為確保路基填筑質量、為后續大面積施工提供可靠的資料和相應的施工參數、避免盲目施工給工程帶來的損失，路基填筑施工前需要選擇一段有代表性的路基段進行路基工藝性試驗。針對不同的填料、不同的路基填筑部位、不同的壓實機具，確定合理的松鋪厚度、壓實遍數、含水率等施工工藝參數。因此，根據施工過程與試驗目的性質，可以把路基填筑質量控制關鍵因素分為3類 ：

（1）填料因素。包括填料類型、含水率等填料性質因素的控制。填料控制通過在填料生產、運輸、填筑現場的控制來穩定填料性質。

（2）填筑幾何因素。包括填筑松鋪厚度，表面橫坡、縱坡和平整度等幾何尺寸的控制。填筑幾何控制通過在填料鋪設過程中穩定填筑體的幾何尺寸，確保后續碾壓過程能實現最優的壓實效果。

（3）碾壓因素。包括振動碾壓質量、碾壓路徑，碾壓遍數，強、弱振分布等碾壓方式的控制。碾壓控制通過在碾壓過程中確保壓路機按實際工藝要求進行碾壓，實現最優的壓實效果。

4結語

本文主要闡述了路基智能化連續壓實的工作原理，同時以在施項目分析智能化連續壓實分析其主要操作要點及質量控制要點。通過試驗分析，發現智能化連續壓實技術應用于高速鐵路路基壓實具有以下優勢：第一，實時過程檢測控制，避免超壓和漏壓，提高壓實質量;第二，邊施工邊檢測，提高施工效率，且支持夜間作業，提升項目利潤;第三，發現問題能夠及時界定問題區域，節省施工成本，減少浪費;第四，節約試驗檢測、檢測人員和操作人員的人力成本;第五，根據特征曲線可以確定缺陷類型、位置和范圍，科學指導施工;第六，通過云平臺，可實時對各作業隊碾壓質量情況進行遠程查看管理。隨著理論研究的深化、測試技術的進步以及高級智能壓實設備的研發和應用，智能化連續壓實技術對于鐵路路基施工將會有更廣闊的應用前景。

參考文獻

[1]張宏杰，陳立生，周毅恒.基于智能壓實的路基壓實質量影響因素分析[J].交通科技，2020（05）：66-70.

[2]李陽，王彤.路基智能壓實技術在高速公路建設中的應用研究[J].公路交通科技（應用技術版），2019，15（02）：94-96.

[3]徐光輝，高輝，雒澤華，黃俊，王東升.連續與智能壓實控制技術在高速鐵路建設中的應用[J].筑路機械與施工機械化，2017，34（01）：30-34.

[4]劉呈斌，董鳳翔，謝先當，劉厚強.基于BIM技術的數字化路基填筑施工過程控制研究[J].鐵路計算機應用，2019，28（06）：59-63.

作者簡介：孔德勛（1984-），男，高級工程師，工學本科。主要從事鐵路工程施工技術。