林嵩1 邬前河2 赵銮3
1中国建筑第八工程局有限公司 四川省成都市 610041
2 重庆市建筑科学研究院有限公司 重庆 400016
3 中国建筑第八工程局有限公司 四川省成都市 610041
【摘 要】为更加科学、智慧的管控路基回填压实施工质量，把事后质量控制提前到施工过程中，对已碾压成型的区域通过落球仪检测回填材料强度指标和变形模量，得出此类型回填材料在压实过程中的控制指标，通过智能化信息传递手段，过程中实时监测路基压实情况，大幅提升压实的可靠性。
【关键词】落球检测 智能化 实时监测 压实情况
1.研究背景
相伴于新型基础设施建设的全面、全方位发展，路基填筑、压实施工质量智能化控制工作的重要性已日益凸显出来；特别是位于高填方地段、地层复杂场所和路基填料种类繁多、力学特性不稳定及工后沉降风险较大的区域尤为重要。其传统的填方施工作业模式已无法实现包括压实轨迹、碾压速度、振动模态、力学特性及现场压实状况的适时监控，容易出现漏压、欠压、过压等压实问题，进而导致路基不均匀沉降和路面开裂等的质量问题与安全隐患。
基于路基回填材料总体的多样性、复杂性和变异性等固有属性的存在，导致取样点不一定具有代表性；一旦出现样点不合格的情况时很不容易界定其处理范围，极易造成合格区域的过压现象；样点检测的结果也不能证明路基压实的均匀性；抽样试验检测成本较高；事后控制属于质量被动控制状态，对存在的质量问题不能及时处理，返工成本较高、进度控制工作受到严重阻扰等问题。
随着人类社会的不断创新、进步与发展， BIM模型、智能压实及智慧工地建设等现代科技成果正逐步融入现代化建筑行业。为快速适应住建部关于建筑业向技术含量高、知识密集型等大数字产业转型，全面提高企业核心竞争力和精细化管理水平，进一步推动建筑产业现代化建设有序发展的新时代要求，落球检测技术的连续压实智能控制工作标准研究将成为后续路基施工质量事前控制和精准控制不可或缺的重要组成部分。
2.实施成果
填方工程的施工质量往往受填方材料和压实情况控制，填方材料是通过测定岩土材料的力学特性进行监控的，岩土材料的力学特性受到填料种类、级配、含水率、密度、碾压方式等诸多因素的影响。
落球检测技术是通过测量落下球体与路基、路床材料间的碰撞过程，从而测定材料的压缩变形模量、回弹变形模量，以及推算地基系数、弯沉值和干密度、压实度、相对密度等物理指标的试验检测技术。具体测试方法如下：（1）把刚性球体提到一定的高度；（2）让刚性球体自由落下与测试部位进行碰撞，在这碰撞过程中测试加速度；（3）通过对冲击过程中加速度的解析，求出土质材料的各项力学指标。
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目前，我国现行道路路基主控指标是压实度，通过落球检测指标关联路基压实指标，方便实时检测。此方法目前是一种构想，通过项目的实践检测，虽取得部分成果，但距离大面积推广运用还有较大差距。
一般认为，线性路基评价指标与常规指标K30、Evd、Ev1、Ev2间为线性关系，可采用最小二乘法来回归。综合前人的研究成果，同时结合落球检测技术进行相关性检验，并提出了智能连续压实评价指标CEV（Compaction E Value）。采用CEV较其它方法，有如下特点：①CEV本身就是弹性模量指标，理论上与材料的弹性模量有良好的线性关系；②CEV可以反映碾压轮的启振力、质量以及宽度等指标，实用性更广；③材料的泊松比同样在落球检测时反映，技术匹配更优。
由于压实度是目前路基工程中主要的管理手段，因此，利用CEV指标压实度在实用方面有较大价值。其基本方法是：CEV值（EFBT）→干密度（ρd）→压实度（ＤＣ），其相关关系一般可以用回弹模量的对数值来回归。当材料一致性好、级配等变化较小时，对应的相关关系好且稳定。反而言之，当料一致性差、级配等变化较大时，对应的相关关系可能有较大的变化。如不及时修正，推算得到的压实度会有较大的误差。
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近年来随着CPMS高精度定位技术的产生，进一步提高了压实过程监控系统的使用范围与实时性。CPMS系统的构成主要包括：（1）动态监测碾压轨迹、碾压速率；（2）动态监测全工作面碾压质量；（3）通过高精度定位模块监测填筑厚度；（4）通过落球检测技术进行回弹模量检测；（5）通过动态监测装载机及运料车，提高结算精度。CPMS主要是通过基于北斗卫星系统的高精度定位设备，可实时远程监控压路机的碾压轨迹、振动频率、碾压速率等参数，将信号传递到驾驶舱内平板电脑中，对驾驶员进行智能导航。系统根据参数自动计算碾压遍数，生成碾压次数热力图。根据热力图计算各碾压遍数占比，施工过程中对漏碾、过碾等情况实时处理。同时通过采集碾压轮的振动数据，并结合压实度指标（CV），可连续计算压实情况并绘制云图。
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3.项目总结
基于智能连续压实评价指标的应用效果对于土石混合料的总体实用性较好；尽管与K30等试验的影响深度不同，但趋势基本一致，呈线性关系；在一定条件下，也适用于粘性土。结合落球检测设备，可将CV压实度指标与实际的检测参数相统一，可大幅提升CV压实值的可靠性。碾压完成后可通过落球检测设备对碾压质量进行快速检测，实现碾压、检测一体化管理，避免了漏压、欠压等质量问题的发生，达到连续压实、智能控制的目的，从而实现快速施工与智能控制的完美结合。
4.参考文献
【1】铁道部： 铁路路基填筑工程连续压实控制技术规范【S】.TB 10108-2011.
【2】交通运输部： 公路路基填筑工程连续压实控制系统技术条件【S】.JT/T 1127-2017.
【3】河北省质监局： 公路路基智能压实控制技术规程【S】.DB13T 2572-2017.
【4】交通运输部： 公路路基设计规范【S】.JTG D30-2015.
【5】建设部： 城市道路路基设计规范【S】.CJJ94-2013.