刘戈 朱勇铭 陈善强
摘要：文章分析认为，广西丘陵地貌山体连绵，路基填挖交接较多，路基压实稳固是关键控制点。在路基的压实监控中，采用安装于壓路机上的北斗定位系统及其延伸开发的物联网技术，实现对路基碾压的遍数、区域、厚度三大指标的实时监测，进而提高对路基碾压过程中的施工控制，提高路基施工整体质量，是公路施工技术与新兴技术融合的一种探索，可为实现交通强国战略目标积累经验。
关键词：丘陵地貌山区；
高速公路；
路基碾压；
智能监测
中图分类号：U415.12A080263
0引言
路基是公路建设的重要组成部分，路基压实是保证路基施工质量的重要控制点，而路基压实的层厚、压实区域、压实遍数是在施工监控中容易缺失的三个指标［1］。在广西丘陵地貌的路基压实中填挖交接较多，压实不稳固容易导致路基下沉，因此探索将数字化实时监测系统与碾压技术相结合，对于强化碾压控制、提高路基施工质量有一定的作用和意义。
1广西丘陵地貌施工的特点
广西多丘陵地貌，山丘连绵起伏，山顶多呈浑圆状或者脉状延绵分布，丘体比较饱满，与冲沟相间分布。地面标高在90～370 m，自然斜坡坡角一般为15°～40°，地表横坡较缓。
该地貌下的高速公路路基施工纵断面为下短上长，横断面为下宽上窄，路基存在前、后、左、右多种形式组合的搭接部。因地形原因，在填筑压实过程中压实设备未能如平坦路段发挥压实效率，特别是多台压路机配合碾压时在路基压实中会出现漏压、碾压遍数不够、碾压层厚不均匀等现象，碾压不密实则路基容易出现滑坡、下沉等病害，因此在土体试验确定可用的条件下路基填筑的压实度是控制的关键［2］。
2路基智能碾压监测系统
2.1路基智能碾压监测系统组成
在广西丘陵地貌高速公路路基施工使用的智能碾压监测系统采用交通运输部公路科学研究院研发的监测系统。该系统分为硬件和软件两部分，硬件为安装于压路机上的北斗定位天线、振动传感器、数据采集单元、智能显示终端（见图1）及安装于固定位置的信号端传输器（北斗地基增强基准站）组成；
软件为以物联网为基础搭建的数据处理系统，该软件系统由北斗高精度控制系统、云数据处理中心、移动终端接收器（手机、网站）组成。
2.2路基智能碾压监测系统运用原理
通过安装于压路机上的数据采集设备，在压实过程中实时记录碾压行走的区域、区域内行走的遍数、碾压层厚高度的数据，再通过安装于压路机的信号传输设备传输至云计算中心，在云计算中心中与路基填筑、碾压的试验路、设计等相关数据进行分析、评价，形成图文信息传输至接收终端（手机、网页），管理人员即可实时通过数据判断监控碾压质量。当压路机收集的数据与云计算中心数据对比超出规定的数值时，云计算中心会发送预警信息到接收终端（手机、网页、压路机车载显示器），压路机手及现场管理人员可立即进行碾压操作的纠正。
2.3路基智能碾压监测系统的运用
2.3.1施工现场运用
该套设备运用于丘陵地貌占比75%的沙井至吴圩高速公路路基施工中，使用该套设备前需完成项目大多数测点的土体试验及碾压试验段的施工，完成原始数据的采集并汇总上传。
完成压路机的监控设备安装后，压路机按照常规路基填筑碾压施工工艺进行作业，在操作过程中可根据机内显示屏颜色对漏压区域及遍数不足区域进行碾压。现场管理人员可通过电脑显示器或手机对碾压进行监控。压实层厚超过要求时，系统会通过短信息发送到管理人员手机进行提醒。
2.3.2软件运用信息反馈
该监测系统运用前需将设计数据、路基试验段数据形成体系录入系统。压路机碾压信息传输到云中心后，经过数据汇总分析，输出形成直观的碾压效果反馈。
通过设计分层与北斗精确定位确定具体路段的碾压层号和碾压区域，如1 m厚填土碾压可按照常规分为20 cm一层，共5个碾压层；
根据各碾压层的桩号确定碾压长度及碾压区域。碾压遍数则通过试验路段碾压数据、压路机重量确定为7遍，每一碾压层的碾压遍数通过不同层次的颜色进行反馈，同步即可查看碾压区域内是否存在漏压（见图2）。
碾压厚度则通过北斗精准定位系统确定压路机碾压前后的高程位置及高程差，通过云计算分析确定碾压后的压实厚度，通过颜色反馈压实层厚是否符合相关要求（见图3）。
系统分析现场数据，对比规定要求，当三个指标其中之一出现超范围时会通过信息反馈系统进行初步分析，管理人员通过监控信息判断碾压效果，及时纠正错误作业（见图4）。
3路基智能碾压监测系统在丘陵地貌的适用性问题及解决措施
路基智能碾压监测系统在路基碾压监控中有积极的作用：能有效控制整体压实效果，在碾压全过程中起到监测、反馈、预警的作用，控制实施过程中的薄弱环节。但在运用过程中，路基智能碾压监测系统存在碾压区域无信号导致出现信息传输不及时、碾压监控的土体土质变化、碾压层宽变化等系统与施工现场不适用的问题。
3.1前期数据工作量大
采用路基智能碾压监测系统的前提条件是对前期数据的整理和输入，让设计数据、试验路数据、现场实际地形数据能通过编辑形成有效的数据系统，该工作量较大，数据越完整，系统过程监测才越有效。解决建议措施：设计数据精准，适用于已完成二阶段设计图纸设计的项目；
组建专门技术团队完成前期数据收集整理。
3.2丘陵地区土体变化的适用性
路基智能监测系统采集的前期数据之一是试验路段的土体数据，土颗粒、土的最佳含水率、土体材料等数值并非固定的，监测系统单一地采用一个指标监测会出现不契合施工现场的实际情况［3］。解决建议措施：采集土体样板试验数据越多，离散性的数据形成的回归曲线越趋于真实曲线，尽可能根据土方调配设计对施工路段的土体样板进行取样，通过采集试验数据的线性分析确定的碾压数据更为适用。
3.3丘陵地区信号传输影响的适用性
丘陵山底存在通信信号死角，导致监测系统因无信号不能及时进行传输和反馈碾压情况，进而影响碾压的质量控制。解决建议措施：增设可移动的便捷小型信号传输装置，市场上已有该类产品，可增强传输的信号，解决信号死角。
3.4丘陵地形变化较大的适用性
丘陵地区的高速公路路基纵断面下短上长、横断面下宽上窄，每一碾压层都存在变化，设计数据的计算及现场碾压的监测匹配不上就会出现监控数据错误，无法精准监控；
丘陵坡度搭接部需要开挖台階时，若碾压层数据变化，搭接部容易出现漏监控；
丘陵地区填筑层厚的设计分层与现场实际施工不匹配，导致监控数据无法和现场匹配。解决建议措施：台阶搭接部采用人工现场监控；
设计数据与现场实测数据复核，增加搭接台阶宽度数据；
每一碾压层计算采用BIM技术可形成立体三维效果，计算更精准。
3.5碾压设备的稳定性影响
碾压监控的关键之一就是碾压设备的稳定性和固定性。碾压试验路完成数据收集后，碾压设备的型号及振动击实力便可确定并上传作为参考依据，但大规模采用同型号设备比较困难；
在施工中出现设备损坏时，为保证连续施工需更换设备，但设备的更换会对监控数据产生影响。解决建议措施：对进场的压路机做出完好率80%以上的要求；
更换压路机设备时，品牌可以不一样，但击实功率应尽可能接近。
3.6碾压的连续性影响
在碾压过程中因雨水、大雾、缺油等因素影响中断连续碾压情况下，后期再重复碾压，土体的含水率发生了变化，而监控系统反映不出，导致实际现场施工不符合，按照监控系统操作会产生错误［4］。解决建议措施：及时连续完成作业段施工；
针对突发因素影响不能连续碾压，只能在该层中断使用，采用人工重新测量土体含水率后，按照技术指导进行碾压。
4结语
广西丘陵地貌路基填筑施工采用智能碾压监测系统，通过对压路机的碾压区域、碾压层厚、碾压遍数的实时监控，减少压实设备漏压、压实操作不符合规定要求等操作通病，对提高路基的压实质量有积极的作用。但也存在因无信号传输信息不及时、压路机监控适用性等问题，通过信号增强器、人工介入、大数据收集整理等改进措施，可以更契合施工环境，发挥出智能碾压监测系统的长处，弥补人为仅凭感觉和经验的控制短板，提高路基碾压作业质量和工作效率。
参考文献
［1］张选锋.路基智能压实系统应用技术探讨［J］.山西建筑，2012（8）：171-173.
［2］赵秀璞.路基智能压实控制技术研究［D］.西安：长安大学，2016.
［3］郝彦龙.丘陵地区高速公路路基设计及关键施工技术［J］.交通世界，2011（3）：127-128.
［4］范小彬，马伟，杜发荣，等.连续压实控制技术及压实度计在振动压路机上的应用［J］.筑路机械与施工机械化，2003（5）：39-41.
作者简介：刘戈（1987—），高级工程师，研究方向：项目施工管理。
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