[发明专利]一种公路地基连续压实监测管理系统

说明书

本发明提供一种公路地基连续压实监测管理系统，包括激励系统、量测系统、分析系统、定位系统和可视化控制系统。解决了连续压实系统如何快速连续获取并储存压实信息的问题。在振动碾压过程中，系统自动连续采集路基对振动轮的动态响应信息，精度高，通过信号识别分析，得到与路基压实状态相关的结构抗力指标，即振动压实值VCV，作为评定路基压实状态的参数，实现对路基压实质量控制的目的。

技术领域

本发明涉及智能施工技术领域，尤其涉及一种公路地基连续压实监测管理系统。

背景技术

地基处理是工程施工流程中至关重要的一环。路基作为公路工程基础性构筑物，路基工程的施工质量直接影响公路工程质量、使用寿命、建设期和运营期的安全性。公路工程建设一般具有施工线路长、工程环境复杂、建设工期紧、工作强度大、质量要求高等特点。实际工程中，因路基施工不当所造成的路基不均匀沉降、路基滑动、边坡坍塌和与之有关的路基结构破坏等时常影响公路的正常通行。通过新技术、新工艺和新材料保障路基施工质量是公路建设科技领域的一个重要课题。

现行路基施工技术规范中强调“以碾压过程控制为主，并按抽检的方式检测压实质量”。然而，常规高等级公路施工主要依靠监理和施工人员人工控制压路机碾压过程，由于受人为因素干扰，管理较粗放，往往易于造成漏压、欠压和过压等问题，难以确保施工质量。同时，传统压实质量检测主要依靠现场“抽样”试验进行，存在欠压、漏压和过压现象，属于“点”控制和“事后”控制，难以实现过程控制和全面控制。基于以上不足，采用连续压实控制技术全过程实时的对整个碾压面压实质量进行全面监控和检测是提高路基施工质量的一条新途径。

连续压实控制技术是指在填筑体碾压过程中，根据土体与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，建立检测评定与反馈控制体系，实现对整个碾压面压实质量的实时动态监测与控制。当前主要发展出了三个重要分支：①瑞典的谐波比CMV方法；②德国的振动模量方法；③我国自主研发的动力学振动压实值VCV方法。其中，谐波比CMV方法原理及其局限性为：

谐波比CMV方法是采用压路机振动轮动态(振动)响应信号的畸变程度来评定压实程度，实际上是一种信号分析方法。这种方法对振动压路机响应信号的处理方式是从信号形态处理的角度进行的，其指标是一个无量纲的相对值。

式中，A_2Ω为振动轮加速度的二次谐波振幅；A_Ω为振动轮加速度的一次谐波振幅；C为公式常系数。

CMV是一个无量纲的比值，其大小不但与填筑体的性状有关，还受压路机振动参数的制约。国内外工程实践及相关研究表明：在正常碾压细粒料的情况下，CMV与压实度常规检测指标有较好的相关度，而对于堆石料等粗粒坚硬填料，CMV与压实度常规检测指标的相关度很差，采用该指标进行压实质量控制和管理尚存在一些问题。

振动模量原理及局限性为：这种方法将压路机与填筑体的相互作用采用“质量—弹簧—阻尼”来模拟，建立振动轮的动力学方程，根据压路机相关参数、土体相关参数，求解振动方程中的刚度系数K_B。

再利用接触力学中的圆滚上的荷载和圆滚在一个弹性半空间上所产生的压印面积之间关系的计算模型得到刚度系数K_B与弹性模量之间的关系，但在进行质量检验时，仍然需要将这两个指标与常规指标进行联系，建立他们之间的对应关系。该方法的局限性为：

1)确定刚度系数和模量指标需要较多参数的支撑，除了加速度是直接量测得到之外,其速度和位移都是根据加速度积分得到的，而其他一些机械性能参数等都需事先确定，这对于普通振动压路机很难适用，必须配备性能参数均为已知的专用振动压路机才能实现；

2)由于计算该指标需要的参数大都需要事先确定，因此该指标需要特定的专用配套振动压路机方可实现。