智能压实技术应用影响因素研究综述.pdf

书书书收稿日期：基金项目：上海市交通委员会科研项目（）文章编号：（）文献标识码：道路工程智能压实技术应用影响因素研究综述史佳晨，郭唯一，曹军，梁霄，丛林（同济大学 道路与交通工程教育部重点实验室，上海市 ；上海公路桥梁（集团）有限公司，上海市 ；上海嘉浏高速公路建设发展有限公司，上海市 ）摘要：智能压实技术（，）是一种新兴的路面施工技术，但在应用中发现部分因素会影响其使用效果。综述了下承层刚度、含水率、温度因素对采用智能压实技术进行压实质量评价的影响，并给出了考虑影响因素的后续研究方向。后续的智能压实评价指标可以考虑碾压材料特性及差异、下承层状态和其他施工状态信息。关键词：道路工程；智能压实；施工质量；影响因素本文分析了下承层刚度、含水率、温度等因素对智能压实技术在应用中的影响，对该领域的研究现状进行总结，并对未来可能的发展方向进行展望。下承层刚度的影响压路机工作过程中的振动反馈反映的是一定深度内结构层的整体刚度。研究发现对于 的压路机其获得的反馈信号代表了 厚结构层的整体刚度，这远超出了正常施工过程中的单层路面结构层厚度。当碾压层位的下承层刚度均匀时，智能压实检测 值（，）可以准确的反映碾压层压实质量的变化，但均匀的下承层只存在于理想状态。诸多研究者从定性及定量角度分析了下承层对 适用性的影响。图 为智能压实及传统检测方式的测量深度。“吴龙梁”（见参考文献）分别选用砖渣、花岗岩残积土、砂土作为下承层、对花岗岩残积土进行振动压实，检验、等压实指标随下承层刚度及压实深度的变化情况。结果表明，在压实深度较浅时，砖渣的振动测值最大，花岗岩残积土次之，砂土最小。随填土厚度增加至 时，三组试验的压实值趋于相同，验证了振动影响深度范围内土体刚度变化对 值会产生影响这一结论。图 智能压实及传统检测方式的测量深度谐波比类的智能压实值易受下承层刚度变化的影响。“”（见参考文献）等发现加速度振幅对下承层刚度变化不敏感，刚度增加数量级，振幅只增加 。谐波含量则较敏感，谐波比指标 （总谐波失真度）增加了 倍以上。同时还发现下承层刚度提高时，谐波比类指标与干密度和动态圆锥贯入度（）的相关性会显著提高。“”（见参考文献）等进一步对比了压实度不同的下承层刚度、压实体干密度与 、智能压实指标之间的关系，结果表明，当下卧层材料特性分布均匀时，第 期（总第 期）华东公路 （）年 月 日 、等指标大小与压实体密度具有正相关关系，且谐波比值对振动轮尺寸及压实工艺参数（频率、幅值）等较敏感。因此，在下承层选用刚性材料时，使用谐波比类智能压实指标来评价填筑体的压实程度的可靠性较高。“”（见参考文献）等对沥青路面进行现场压实，发现在选用模量小的材料作为下承层时，值主要反映下承层的刚度变化；在选用模量大的材料作为下承层时，值反映沥青面层的刚度变化。此外，采用连续两遍碾压的 之差作为回归参数，可以和实测密度取得较好的相关性。“”（见参考文献）等分析了如图 所示面层、基层、底基层 之间的相关性。结果表明，下承层刚度对上层 影响效果显著，且分层摊铺时 值高的下承层位置处，其上层 值也较高。建立了如式（）所示的以碾压层 为因变量，以下承层 ，含水率与最佳含水率的差值、现场实测常规指标值为自变量的多元线性回归模型，相关系数高于单一变量的回归模型。（）图 下承层刚度对上层结构智能压实指标的影响研究表明，多项智能压实检测指标，反应的都是压路机振动作用深度材料的性质。对于压实具有不同下承层的材料，智能压实检测指标会有不同的变化，甚至不能直接反应压实层的压实程度。土壤含水率的影响含水率对智能压实指标的影响：其一，含水率的变化会导致被碾压材料的密度、刚度等物理指标的变化，进而影响智能压实检测指标。其二，数个不同含水率下的材料，可能拥有相同的物理性质。“吴龙梁”（见参考文献）绘制曲线如图 所示。发现 指标对含水量相对不敏感，指标对含水量的变化较为敏感，且高于最佳含水率后呈下降趋势。因此，建议在工程中使用 、指标时，应控制土壤含水率不高于最佳含水率。图 与压实度和含水率的敏感性分析 沥青混合料温度的影响沥青混合料具有粘弹性，其弹性模量会随温度变而显著变化。大多数 反映的是碾压层的刚度变化，这就导致除压实度外，对于沥青混合料，温度同样对 具有显著影响。当使用 进行沥青混合料的压实质量评价时，应考虑沥青混合料温度这一因素对 的影响。图 为某一沥青混合料施工项目终压时的温度和 值热力图。从图 中可以看出，终压时沥青混合料温度越高，值越低，但两者间并不是良好的线性关系。“”（见参考文献）等通过现场试验，发现温度越高，值越大。使用线性拟合时，这一相关关系不显著（）；使用四次函数拟合时，相关系数提高到 。考虑到温度对 值的影响，当采用 值进行压实遍数控制时，应先建立不同温度范围下的压实曲线。以温度和智能压实采集的振动加速度为自变量，以沥青混合料的压实度为因变量构建了压实度 振动加速度 温度的关系模型，取得了高于 的拟合优度。温度和 值间的相关关系并不稳定，其受压路机工作参数及路面结构的影响。当改变压路机振幅时，会显著影响混合料温度与 之间的拟合效果。在另一项研究中，发现下承层越强，沥青混合料温度与 的相关性越强。因此，当采用 值进行沥青混合料层的压实控制时，应尽量保证压路机工作参数和下承层刚度的稳定。华东公路 年第 期图 终压时温度和 值的对比图总之，沥青混合料温度影响其弹性模量，从而影响智能压实指标的评价效果。因此，在对沥青混合料压实时，应建立可靠的温度与压实指标的模型，并调整压路机振动参数，以提高压实指标的可靠性。结论及展望（）下承层强度对智能压实检测值的影响显著，应根据下承层强度状态选择适宜的指标对填筑体进行评价。不同智能压实指标的理论模型及假设条件存在差异，选择不适宜的指标，会大幅降低评价准确度。下承层选用刚性材料时，使用谐波比类智能压实指标来评价填筑体的压实程度的可靠性较高。（）含水率对不同填筑体和不同评价指标的影响程度不同。将填料含水率作为自变量纳入经验指标 、与传统压实指标的拟合方程中，可以增加相关度，提高 的可靠性。（）温度与沥青路面智能压实值间的关系并不稳定。因此，智能压实在沥青路面施工中应用时应先建立不同温度范围下的压实曲线，随后方可采用智能压实进行压实质量控制。参考文献 ，（）：崔树华，汪学斌，周峰压实度实时检测及智能压实技术的发展现状 筑路机械与施工机械化 ，（）：，：，（）：，：吴龙梁基于能量耗散的路基连续压实控制技术研究 中国铁道科学研究院，：，（）：，：，：中国公路学报编辑部中国公路交通学术研究综述 中国公路学报 ，（）：，（）：，：，：，（）：赵毅，杨臻，梁乃兴，等沥青混合料压实度 振动加速度 温度关系模型 建筑材料学报 ，（）：年第 期史佳晨，等：智能压实技术应用影响因素研究综述