沥青路面智能压实技术研究

企业简介

三一集团创始于年，自成立以来，始终秉持公司愿景，打造“三一智能机械”品牌。三一主营业务是以“工程”为主题的装备制造业，主导产品为:混凝土机械、挖掘机械、起重机械、筑路机械、桩工机械、风电设备、港口机械、石油装备、煤炭装备、装配式建筑PC机械等全系列产品。目前，三一混凝土机械稳居世界第一品牌，大吨位起重机械、履带起重机械、桩工机械、掘进机械、港口机械稳居中国第一。

一、前言

近二十年，我国公路建设发展迅速，目前全国高速公路里程数已达到15万公里，国家对于高速公路建设的投入依旧保持逐年增加的趋势。然而现有的施工压实作业，主要依赖操作人员的经验水平，施工过程中对压实遍数的监控有限，容易出现漏压、过压的情况。成品的密实度检测也多是采用点检的方法进行，其检测结果往往不能真实、客观地反映全路段的压实质量，且抽芯的检查方式也会导致完整的路面受损。因此，非常有必要引入新的技术方法及时获得路面压实过程数据，把施工质量从事后检测转向事中控制的科学管理模式，进一步提升工程施工质量管理水平。

二、连续压实监控系统介绍

工艺原理

要保证沥青路面压实度合格，最直接、最有效的过程控制措施即是严格按要求执行压实工艺，在原材料质量合格的情况下，一是保证拌和及摊压温度，三是保证全路段每个点的压实遍数。常规施工依靠人力监测沥青来料温度及压实遍数，效率低、错误率高，夜间施工时多发无人监控的情况，很容易导致路面欠压或过压，影响成品质量。

三一集团研究开发的智能压实技术采用可以实时在线检测路面碾压遍数、压实度、温度等压实参数，并可以指导操作手在施工过程中及时调整碾压轨迹及振幅、行走速度等关键机械参数，改善压实均匀性，进而提升施工效率和压实质量。

系统原理

三一集团智能压实技术是通过在压路机上配备的在线检测和实时反馈系统，在路面压实过程中，根据路面与振动压路机相互动态作用原理，结合高精度定位系统和温度测量装置，在振动压路机作业过程中连续测量压路机路面压实度、位置轨迹、温度等过程参数，并通过建立检测评定与反馈控制模型，实时指导操作手调整碾压参数，进而实现对整个碾压面压实质量的实时动态检测与控制。

系统组成

智能压实系统主要包括振动压路机、高精度定位天线、无线网络、车载显示终端、振动传感器、温度传感器和大数据云平台。

振动传感器在振动压路机工作状态下(开启振动)，采集振动钢轮位置路面实时反馈信息，并通过傅里叶变换换算成路面压实值。

温度传感器用于采集当前压路机位置温度信息，为沥青路面施工时高温碾压提供温度分布图。

云平台数据中心通过无线网络与搭载在压路机上的传感器连接，实时收集并处理路面数据信息，转化成直观的可视化色阶图，清晰明了的展示当前振动压路机所在位置的压实数据信息，主要包括压实度、遍数、温度、机械速度、振动频率、振幅、坐标等。并通过压路机上的车载终端呈现给操作手，指导操作手作业。同时通过云平台数据共享可以实现远程监控施工，方便管理人员对工程的质量和进度进行宏观的调控。

智能压实系统可以采用单机作业和机群协同作业模式以适应不同的工况环境。

操作流程

智能压实系统操作流程如下：

三、工程应用及效果

项目概况

三一集团智能压实技术在南京某高速公路(以下简称“南京高速”)上面层施工中得到实施应用，一共有5台压路机安装了智能压实系统，施工路段的沥青材料层采用SMA-13S，压实厚度为4cm，本次实施路段总长34km，为双向分离式上下行4车道。

实验结果分析

通过施工后对施工路段的取芯及构造深度进行测试，并与省内同期某高速实验数据对比如图6、图7所示。从实验数据结果表明，采用三一智能压实技术能充分保证压实工艺的可靠执行，所施工高速的压实度、构造深度等离散性更小、均匀性更好，各项关键指标均优于省内同期的某高速路段数据。这是因为在压路机振动碾压过程中通过智能压实数据分析，并通过车载电脑的压实色阶图实时指导压路机驾驶员了解路面压实情况，及时对路面欠压部位及时补压，在施工过程中有效改善压实质量，因此明显提高整个路面压实稳定性和均匀性。

通过对碾压遍数数据分析可以看到，随着碾压遍数的增加ICV值随着遍数有一定程度增加，当压路机智能压实遍数达到第6遍后，ICV值趋于稳定，说明此时路面的压实值已经趋于稳定状态。但是随着压实遍数的进一步增加，智能压实ICV值会出现略微下降的趋势，这应是由于过压引起，因此通过ICV值的变化也可以客观反映出路面的压实情况。

四、结语与展望

通过采用智能压实技术可以连续采集路面压实参数信息，并将压实数据以色阶图方式呈现，实时指导压路机操作手作业，有效防止欠压及过压，改善路面压实均匀性和压实质量、提升压实效率和延长道路使用寿命。另外，通过智能化技术手段还能将施工过程完整的记录下来，为后期质量问题追溯和是施工工艺提升提供有力的数据支撑。智能压实技术的实施需要在试验段对材料及工艺先进行实验，通过严格执行合格的施工参数，取得良好的施工效果，后期计划通过大数据取值的方式，参照同地区同类工况条件下取值的方式，以提高该技术的自适应能力。

全文完。作者：谭斌，李旭；单位：三一摊铺机研究院。