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摘 要：针对传统道路压实施工容易欠压、过压，且施工效率较低的问题，研究智能连续压实技术在路基碾压中的应用，实现压实质量的实时、连续、自动化、高精度监测，保证作业质量，提高作业效率。在广吉高速的路基碾压施工中部署智能连续压实系统，实践检验了该技术的有效性。
关键词：智能压实；路基碾压；GNSS-RTK
0 引言
压实质量直接影响道路的最终施工质量。传统的压实质量评定主要采用事后现场抽检的方式实现，难以控制全局的碾压质量，且不能实现压实参数的实时监测，容易出现欠压、过压等问题[1]。本文阐释了智能连续压实技术的实现，并在广吉高速的路基碾压施工过程中采用该技术对智能压实指标[2]进行实时监测，结果表明该技术可有效提高施工质量，为道路压实的智能监测提供了有益探索。
1 智能连续压实系统设计
智能连续压实系统的设计以系统性、灵活性、可靠性为原则，同时兼顾成本。集成了GNSS-RTK厘米级高精度定位技术、碾压度检测技术、网络数据传输技术、数据处理算法以及图形渲染技术等。该系统由多个硬件和软件组成，主要包括RTK基准站与车载流动站、碾压度检测仪、车载控制箱、车载终端、无线网络数据通讯系统、服务器与客户端软件等。
GNSS-RTK技术即GNSS载波相位实时动态差分技术，通过RTK基准站播发差分信号，流动站接收差分信号进行相对定位解算，可实现流动站厘米级定位[3]。RTK技术在地形测绘、工程放样中发挥了重要作用，在数字化施工领域亦有一定应用[4]，在压实系统中采用RTK技術可实现车辆高精度定位，实时监测其工作轨迹。碾压度检测技术通过相应传感器等设备实现压实度等数据的实时采集[5]。三维位置和碾压度数据传输到车载控制箱，由控制箱将数据发送给服务器和车载终端显示设备。服务器接收并存储作业数据，对施工数据进行计算并分发计算结果到车载控制箱和客户端，此外，服务器还管理工程和标段的相关数据。服务器端程序在设计开发时充分考虑数据吞吐能力，算法的稳健性等。车载终端实时计算并展示当前碾压机的碾压轨迹、遍数、层厚等信息。客户端软件实现工程管理、碾压计算、成果管理、历史数据回放、报告查看等功能。
2 智能压实检测原理
智能压实的实时连续检测模块，通过在碾压机械上安装传感器，利用与土壤碾压度密切相关的某些参数来测定坝体的碾压程度。随着碾压工作的进行，土的密实度和弹性模量不断增大，土与碾压轮之间的相互作用力也不断增大，所以碾压轮的加速度幅值也在不断增大，从而可以通过检测加速度幅值变化间接测出坝体的碾压状况。智能压实指标CMV的计算方法可参考文献[6].
车载式碾压度检测仪的基本构成如下图所示：
3 智能连续压实技术在广吉高速路基碾压中的应用
广吉高速公路（广昌至吉安）途径抚州市广昌县、赣州市宁都县以及吉安多个区县，全长约156KM。该公路的建成将极大方便相关地区出行，带动经济发展。
路基施工是道路施工的关键环节。路基碾压质量的好坏直接影响道路耐用性。在广吉高速项目的路基碾压施工中，为提高压实质量，采用智能压实技术对路基压实数据进行实时监测、分析、存储，避免漏压、过压。为实现压实数据的实时监测，保障系统的稳定运行，对相关软硬件及人员进行如下部署：
（1） RTK基准站的架设。RTK基准站负责播发GNSS差分信号，由车载GNSS接收机接收并实现厘米级定位。基准站架设于环境稳定、便于管理维护、便于供电的位置，为保证车辆定位的稳定性，基准站与施工区域距离控制在15～20km内。
（2） 车载硬件。车载控制箱和终端显示设备安装于驾驶室内。压实传感器、温度传感器、车载天线等安装于车辆相应位置。
（3） 服务器。服务器及对应程序是系统的核心组件，为确保其24小时正常工作需提供稳定的网络连接，且采用UPS电源确保供电稳定。
（4） 人员。对项目中不同职责人员配备不同的操作权限，确保数据安全可靠。
该压实系统可采集、分析、输出多种监测数据。其中最核心的参数为智能压实指标和压实遍数。为体现压实遍数与智能压实指标之间的关系，取桩号K75844--K75964之间某日的路基碾压数据为样本，统计压实遍数与智能压实指标均值之间的对应关系，如下表所示：
可见，在一定遍数范围内，智能压实指标值随压实遍数增加而增加，与预期一致。
4 结论
本文阐述了智能连续压实系统的技术基础、软硬件组成等，在广吉高速路基碾压中部署该系统对路基碾压质量进行实时监测，为道路压实质量实时监测积累了技术经验，也验证了现代智能连续压实的高效性。随着自动化检测技术的不断发展，智能连续压实技术将在道路、大坝等工程的压实监测中发挥更大作用。
参考文献：
[1] 赵秀璞. 路基智能压实控制技术研究[D]. 长安大学， 2016.
[2] 郑兆华， 王翠艳. 压路机智能压实技术的研究[J]. 建筑机械化， 2016， 37（11）：22-23.
[3] 杜玉柱.GNSS测量技术[M].武汉：武汉大学出版社.2013.
[4] 黄声享，刘经南，吴晓铭.GPS实时监控系统及其在堆石坝施工中的初步应用[J].武汉大学学报，2005.
[5] 汪学斌， 王宇峰， 刘洪海. 压实在线检测技术的发展现状及前景[J]. 筑路机械与施工机械化， 2011， 28（3）：46-48.
[6] 赵海杰. 路基压实质量评价指标的研究[D]. 长安大学， 2015.
关键词：智能压实；路基碾压；GNSS-RTK
0 引言
压实质量直接影响道路的最终施工质量。传统的压实质量评定主要采用事后现场抽检的方式实现，难以控制全局的碾压质量，且不能实现压实参数的实时监测，容易出现欠压、过压等问题[1]。本文阐释了智能连续压实技术的实现，并在广吉高速的路基碾压施工过程中采用该技术对智能压实指标[2]进行实时监测，结果表明该技术可有效提高施工质量，为道路压实的智能监测提供了有益探索。
1 智能连续压实系统设计
智能连续压实系统的设计以系统性、灵活性、可靠性为原则，同时兼顾成本。集成了GNSS-RTK厘米级高精度定位技术、碾压度检测技术、网络数据传输技术、数据处理算法以及图形渲染技术等。该系统由多个硬件和软件组成，主要包括RTK基准站与车载流动站、碾压度检测仪、车载控制箱、车载终端、无线网络数据通讯系统、服务器与客户端软件等。
GNSS-RTK技术即GNSS载波相位实时动态差分技术，通过RTK基准站播发差分信号，流动站接收差分信号进行相对定位解算，可实现流动站厘米级定位[3]。RTK技术在地形测绘、工程放样中发挥了重要作用，在数字化施工领域亦有一定应用[4]，在压实系统中采用RTK技術可实现车辆高精度定位，实时监测其工作轨迹。碾压度检测技术通过相应传感器等设备实现压实度等数据的实时采集[5]。三维位置和碾压度数据传输到车载控制箱，由控制箱将数据发送给服务器和车载终端显示设备。服务器接收并存储作业数据，对施工数据进行计算并分发计算结果到车载控制箱和客户端，此外，服务器还管理工程和标段的相关数据。服务器端程序在设计开发时充分考虑数据吞吐能力，算法的稳健性等。车载终端实时计算并展示当前碾压机的碾压轨迹、遍数、层厚等信息。客户端软件实现工程管理、碾压计算、成果管理、历史数据回放、报告查看等功能。
2 智能压实检测原理
智能压实的实时连续检测模块，通过在碾压机械上安装传感器，利用与土壤碾压度密切相关的某些参数来测定坝体的碾压程度。随着碾压工作的进行，土的密实度和弹性模量不断增大，土与碾压轮之间的相互作用力也不断增大，所以碾压轮的加速度幅值也在不断增大，从而可以通过检测加速度幅值变化间接测出坝体的碾压状况。智能压实指标CMV的计算方法可参考文献[6].
车载式碾压度检测仪的基本构成如下图所示：
3 智能连续压实技术在广吉高速路基碾压中的应用
广吉高速公路（广昌至吉安）途径抚州市广昌县、赣州市宁都县以及吉安多个区县，全长约156KM。该公路的建成将极大方便相关地区出行，带动经济发展。
路基施工是道路施工的关键环节。路基碾压质量的好坏直接影响道路耐用性。在广吉高速项目的路基碾压施工中，为提高压实质量，采用智能压实技术对路基压实数据进行实时监测、分析、存储，避免漏压、过压。为实现压实数据的实时监测，保障系统的稳定运行，对相关软硬件及人员进行如下部署：
（1） RTK基准站的架设。RTK基准站负责播发GNSS差分信号，由车载GNSS接收机接收并实现厘米级定位。基准站架设于环境稳定、便于管理维护、便于供电的位置，为保证车辆定位的稳定性，基准站与施工区域距离控制在15～20km内。
（2） 车载硬件。车载控制箱和终端显示设备安装于驾驶室内。压实传感器、温度传感器、车载天线等安装于车辆相应位置。
（3） 服务器。服务器及对应程序是系统的核心组件，为确保其24小时正常工作需提供稳定的网络连接，且采用UPS电源确保供电稳定。
（4） 人员。对项目中不同职责人员配备不同的操作权限，确保数据安全可靠。
该压实系统可采集、分析、输出多种监测数据。其中最核心的参数为智能压实指标和压实遍数。为体现压实遍数与智能压实指标之间的关系，取桩号K75844--K75964之间某日的路基碾压数据为样本，统计压实遍数与智能压实指标均值之间的对应关系，如下表所示：
可见，在一定遍数范围内，智能压实指标值随压实遍数增加而增加，与预期一致。
4 结论
本文阐述了智能连续压实系统的技术基础、软硬件组成等，在广吉高速路基碾压中部署该系统对路基碾压质量进行实时监测，为道路压实质量实时监测积累了技术经验，也验证了现代智能连续压实的高效性。随着自动化检测技术的不断发展，智能连续压实技术将在道路、大坝等工程的压实监测中发挥更大作用。
参考文献：
[1] 赵秀璞. 路基智能压实控制技术研究[D]. 长安大学， 2016.
[2] 郑兆华， 王翠艳. 压路机智能压实技术的研究[J]. 建筑机械化， 2016， 37（11）：22-23.
[3] 杜玉柱.GNSS测量技术[M].武汉：武汉大学出版社.2013.
[4] 黄声享，刘经南，吴晓铭.GPS实时监控系统及其在堆石坝施工中的初步应用[J].武汉大学学报，2005.
[5] 汪学斌， 王宇峰， 刘洪海. 压实在线检测技术的发展现状及前景[J]. 筑路机械与施工机械化， 2011， 28（3）：46-48.
[6] 赵海杰. 路基压实质量评价指标的研究[D]. 长安大学， 2015.