一种砂砾石碾压密实度预测方法及调控工艺 |
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| 申请号 | CN202311000255.3 | 申请日 | 2023-08-09 | 公开(公告)号 | CN117147369A | 公开(公告)日 | 2023-12-01 |
| 申请人 | 中国水利水电科学研究院; 四川岷江港航电开发有限责任公司; | 发明人 | 郑璀莹; 吕刚; 史婉丽; 陈明春; 贾金生; 贾保振; 赵春; | ||||
| 摘要 | 本 申请 公开了一种砂砾石碾压密实度预测方法及调控工艺，涉及道路施工检测技术领域，通过检测砂砾石碾压面的碾压重量、碾压速度、碾压遍数和碾压厚度精准实时传输到电脑终端，并进行实时计算与反馈，获得砂砾石碾压密实度，后续针对不符合标准的部分进行调控，进而避免了 现有技术 压路机作业过程中，主要依赖操作人员的工作经验，容易出现漏压、过压的情况，并且在完工后，还需要采用点抽检的方法，进行 压实 路面的密实度检测，使得工作流程检测周期长、检测结果不能真实反映全路段压实 质量 的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种砂砾石碾压密实度预测方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种砂砾石碾压密实度预测方法及调控工艺技术领域[0001] 本发明涉及道路施工检测技术领域，尤其涉及一种砂砾石碾压密实度预测方法及调控工艺。 背景技术[0002] 密实度是指材料的固体物质部分的体积占总体积的比例，胶结坝碾压密实度检测，可以有效判断胶结坝施工质量。 [0003] 胶凝砂砾石材料来源广、级配不统一，离散性大，因此，实际工程中各点胶凝砂砾石的物理特性也是不同的。胶凝砂砾石坝采用碾压施工，其碾压施工工艺一般通过现场生产性试验确定，如振动碾的吨位、静碾次数、动碾次数等，为保障胶凝砂砾石的施工质量，施工过程中采用基于超宽带技术的全过程施工质量控制系统，可实时监控碾压遍数与轨迹。但仍然会存在漏碾或少碾的现象，需要可靠的手段来评价其碾压的密实度。目前，在胶结坝的工程建设中，现有的方法主要分为有损检测法和无损检测法，有损检测法主要有挖坑法检测密实度，该方法存在检测效率低、工序复杂、影响施工进度等的不足样本代表整体，有误差；干扰施工，不能及时获取压实参数，调整施工操作，难以满足高强度、高机械化的胶结坝施工要求，以上问题会容易使碾压胶结料不密实，质量不合格。胶凝砂砾石本身材料离散性大，即使采用点对点测试其密度或碾压密实度，各点之间差异也可能较大，根据某一点的结果来判断其密实度是否满足要求是不科学的。无损检测方法主要超声波、探地雷达、R波检测法检测等方法，这些方法监测速度慢、效率低；方法具有无损、扫描面积大、检测速度快、效率高、检测表面无需进行特殊处理，具有用图像直观显示的优点，然而图像明显差别大，噪声影响大。 [0004] 为此，针对控制过程参数时出现的受人为因素干扰大、管理粗放、控制试坑检测参数时出现的试坑取样代表性不足、挖坑作业干扰施工、参数获取不及时、调整反馈滞后等问题，将胶结坝施工向实时化、连续化、智能化方向、精细化等改进；为此，为优化当前胶结坝施工过程，需实时监测和计算胶结坝料碾压密实度，以保证胶结坝安全施工。 发明内容[0005] 本申请实施例通过提供一种砂砾石碾压密实度预测方法及调控工艺，解决了现有技术中控制砂砾石碾压密度时出现的受人为因素干扰大、管理粗放、控制试坑检测参数时出现的试坑取样代表性不足、挖坑作业干扰施工、参数获取不及时、调整反馈滞后的问题。 [0006] 本申请实施例提供了一种砂砾石碾压密实度预测方法，包括以下步骤： [0009] S3,通过平台调度软件中的图像分析技术进行总碾压遍数的统计、任意时间段范围内的碾压遍数统计； [0010] S4，通过在碾压车上安装厚度检测装置，对碾压车碾压后的砂砾石压实厚度进行实时检测； [0011] S5，将碾压重量、碾压速度、碾压遍数和碾压厚度精准实时传输到电脑终端，并进行实时计算与反馈，获得砂砾石碾压密实度。 [0012] 进一步的，S1中所述的北斗称重传感器可实时采集车载重重量，将重量信息实时显示在车载显示仪表上，通过北斗或者GPS定位传输模块，将数据传回监控显示终端，当超过最大载重值时，监控平台可显示报警并语音播报。 [0013] 进一步的，所述碾压车上还安装有篷布开合传感器，篷布开合传感器设置在碾压车篷布与碾压车的连接处，可检测碾压车篷布的开合状态。 [0014] 进一步的，S4中所述的厚度检测装置包括支架和检测部件，所述支架为长方体形且支架中设有长方体形通槽，支架固定在碾压车上，检测部件包括高度传感器、移动杆、检测架、转轴和滚轮，所述移动杆为圆柱体形，且移动杆与支架滑动连接，所述高度传感器固定在支架上且位于移动杆的一侧，高度传感器用于检测移动杆的高度，所述检测架截面为“冖”字形，所述检测架固定在移动杆远离高度传感器的一端，所述转轴为圆柱体形，且转轴转动连接在检测架上，所述滚轮设有若干，若干滚轮固定在转轴上，且滚轮与转轴同轴。 [0015] 进一步的，所述支架上还滑动连接有限位柱，限位柱为圆柱体形，且限位柱与移动杆平行，限位柱的一端与检测架固定。 [0016] 进一步的，所述限位柱有两个。 [0017] 进一步的，所述移动杆远离检测架的一端上固定有避免移动杆脱离检测架的防脱块。 [0018] 进一步的，每个所述滚轮均包括两个小轮和水囊，所述小轮为圆柱体形，且小轮与转轴同轴连接，两个小轮之间存在间隙，水囊连接在转轴上且位于两个小轮之间。 [0019] 进一步的，所述检测架设有三个，三个检测架相互固定，每个检测架上均转动连接有转轴，每个转轴上均固定有若干滚轮，且每个转轴上滚轮的数量一致，位于同一列上的滚轮中的水囊相互连通。 [0020] 一种基于砂砾石碾压密实度预测方法的调控工艺，待检测出砂砾石碾压密实度后，对于检测出砂砾石碾压后欠压或过压的部分，继续派出碾压车对砂砾石碾压后欠压或过压的部分进行二次作业并检测，直至检测出该部分砂砾石碾压密实度符合预期。 [0021] 本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点： [0022] 其一，采用本发明所述的预测方法及调控工艺，避免了现有技术压路机作业过程中，主要依赖操作人员的工作经验，容易出现漏压、过压的情况，并且在完工后，还需要采用点抽检的方法，进行压实路面的密实度检测。这样的工作流程存在检测周期长、检测结果不能真实反映全路段压实质量的问题。 [0023] 其二，采用本发明所述的预测方法及调控工艺，使工作人员在压实过程中实时检测压实状况，控制压实质量，从而保证路基路面在最少碾压遍数下得到充分压实，可有效地避免欠压和过压等现象的发生，不仅节省人力，缩短工期，又可以在保证施工质量的基础上加快施工进度。 [0024] 其三，采用本发明中的厚度检测装置，通过设置为多个的滚轮，不仅保证了对碾压面检测的范围，由于多个滚轮之间存在空隙，减少了碾压面上存在砂砾、灰尘等杂质对检测装置造成的检测误差。 [0025] 其四，本发明通过设置在小轮之间的水囊吸收小轮碰撞杂质时产生的震动，保证了装置运行时的稳定性，进一步的保证了对砂砾石碾压厚度检测的精准性。 [0026] 其五，本发明通过每个检测架上均转动连接有转轴，每个转轴上均固定有若干滚轮，位于同一列上的滚轮中的水囊相互连通，不仅使得滚轮的移动更加稳定，当某个小轮移动时遇到杂质并发生震动时，通过相互连通的水囊实现了更佳的减震效果，并且水囊连通后相当于履带，进一步的提高了滚轮移动的稳定性，进而提高对砂砾石碾压厚度的检测精度。附图说明 [0027] 图1为本发明砂砾石碾压密实度预测方法的流程图 [0028] 图2为本发明的实施例一厚度检测装置的立体结构示意图； [0029] 图3为本发明实施例一滚轮的立体结构示意图； [0030] 图4为本发明实施例二滚轮的立体结构示意图； [0031] 图5为本发明实施例三滚轮第一视角的立体结构示意图； [0032] 图6为本发明实施例三滚轮第二视角的立体结构示意图 [0033] 图中：100、支架；200、检测部件；210、高度传感器；220、移动杆；230、检测架；240、转轴；250、滚轮；251、小轮；252、水囊；260、防脱块；300、限位柱。 具体实施方式[0034] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述；附图中给出了本发明的较佳实施方式，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式；相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。 [0035] 需要说明的是，本文所使用的术语“垂直”、“水平”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。 [0036] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。 [0037] 实施例一 [0038] 如图1‑3所示，本申请实施例一提供了一种砂砾石碾压密实度预测方法，包括以下步骤： [0039] S1，通过碾压车安装北斗称重传感器，实时测量称重出拌和好的胶结砂砾石料的重量和每个碾压车载重的筑坝材料的重量； [0040] S2，通过安装在监控中心的平台调度软件，获取碾压车的工作状态以及当前工作面的状况，对工程的进度和工程的质量进行宏观的调控； [0041] S3,通过平台调度软件中的图像分析技术进行总碾压遍数的统计、任意时间段范围内的碾压遍数统计； [0042] S4，通过在碾压车上安装厚度检测装置，对碾压车碾压后的砂砾石压实厚度进行实时检测； [0043] S5，将碾压重量、碾压速度、碾压遍数和碾压厚度精准实时传输到电脑终端，并进行实时计算与反馈，获得砂砾石碾压密实度。 [0044] 平台调度软件主要可以实现的功能包括： [0045] 可以通过图像分析技术实时分析碾压遍数。主要可以进行总碾压遍数的统计、任意时间段范围内的碾压遍数统计。采用实时分析，可对任一部位的碾压遍数进行查询，具有分析精度高，速度快，计算准确等特点。 [0046] 该功能实现的原理为将RTK动态测量的数据导入监控中心的PC机上，A点为参考站，M点为流动站，求出A点的坐标后，固定A点的坐标不改变，解算M点连续位置，得到M点每秒一次的三维坐标及时间信息，据此，可以描述出碾压轨迹图，碾压仓面的三维地形模型以及碾压遍数图。 [0047] 平台调度软件可以对压路机的运行轨迹进行实时的记录，防止工作面产生过压和漏压的现象。 [0048] 在平台调度软件中，得到移动站M点的连续轨迹点坐标后导入软件即可得到碾压轨迹图，同时，亦可将其坐标导入EXCEL表中进行处理。 [0049] 平台调度软件可以对碾压后的工作面平整度进行计算，判断当前工作面是否达到设计要求。 [0050] 路面平整度指的是路表面纵向的凹凸量的偏差值，是路面评价及路面施工验收中的一个重要指标，主要反映的是路面纵断面剖面曲线的平整性。当路面纵断面剖面曲线相对平滑时，则表示路面相对平整，或平整度相对好，反之则表示平整度相对差。好的路面则要求路面平整度也要好。路面平整度是评定路面质量的主要技术指标之一，它关系到行车的安全，舒适以及路面所受冲击力的大小和使用寿命。 [0051] 机械操作人员可以通过车载终端软件获取当前压路机的行进速度，实现对压路机速度的控制，进一步控制工作面的压实质量。 [0052] 该功能的计算原理是通过车载终端软件处理得到的M点坐标及其时间信息，可以求出M点每个时刻的速度。设相临两个时刻t1和t2的M点点位坐标为P1(x1，y1，h1)和P2(x2，y2，h2)，则距离 [0053] P1P22＝(x1‑x2)2+(y1‑y2)2+(h1‑h2)2 [0054] 因为数据采集时间间隔为1秒，即$t＝t2‑t1＝1；所以，碾压速度v＝P1P2/$t[0055] 由于这种方式计算的速度突变比较厉害，与实际情况并不相符合，所以，在这里采用了一种平滑方式，如将前6秒的速度取平均作为其即时速度。可以时间作为横坐标轴，速度作为纵轴，绘制数据的碾压速度图。 [0056] 平台调度软件除了可以实时监控碾压的实际情况外，对所有的监控数据都进行了备份和存储，事后可以对碾压过程进行回放，作为施工效果的评价和后分析评价的依据。 [0057] 平台调度软件可以与车载终端软件实现双向通信，共享信息的同时指挥和管理机械进行施工。 [0058] 生成分析报告，可根据每个工作面的实际工作情况生成分析报告。 [0059] 优选的，S1中所述的北斗称重传感器可实时采集车载重重量，将重量信息实时显示在车载显示仪表上，通过北斗或者GPS定位传输模块，将数据传回监控显示终端，当超过最大载重值时，监控平台可显示报警并语音播报。 [0060] 北斗称重传感器是一种将重力转变为电信号的力电转换装置，是电子衡器的一个关键部件。电转换的传感器主要有电阻应变式、电磁力式和电容式等，电磁力式主要用于电子天平，电容式用于部分电子吊秤，而绝大多数衡器产品所用的还是电阻应变式称重传感器，电阻应变式称重传感器结构简单、准确度高、适用面光，而且能在相对比较差的环境下使用。 [0061] 优选的，所述碾压车上还安装有篷布开合传感器，篷布开合传感器设置在碾压车篷布与碾压车的连接处，可检测碾压车篷布的开合状态。 [0062] 优选的，S4中所述的厚度检测装置包括支架100和检测部件200，所述支架100为长方体形且支架100中设有长方体形通槽，支架100固定在碾压车上，检测部件200包括高度传感器210、移动杆220、检测架230、转轴240和滚轮250，所述移动杆220为圆柱体形，且移动杆220与支架100滑动连接，所述高度传感器210固定在支架100上且位于移动杆220的一侧，高度传感器210用于检测移动杆220的高度，所述检测架230截面为“冖”字形，所述检测架230固定在移动杆220远离高度传感器210的一端，所述转轴240为圆柱体形，且转轴240转动连接在检测架230上，所述滚轮250设有若干，若干滚轮250固定在转轴240上，且滚轮250与转轴240同轴； [0063] 当碾压车进行碾压作业时，可带动支架100一同移动，支架100移动时，转轴240和滚轮250通过自身重力与碾压面接触，支架100移动时转轴240和滚轮250随支架100一同移动且滚轮250以转轴240为圆心旋转，当碾压面过压或欠压时，碾压面的高度会发生变化，此时与碾压面接触的滚轮250便会通过检测架230带动移动杆220在支架100上滑动，高度传感器210便可检测移动架的滑动距离并实时反馈，再通过与未铺设砂砾石时路基的高度与该滑动距离对比，进而完成对砂砾石碾压厚度的实时检测，且由于滚轮250设有多个，不仅保证了对碾压面检测的范围，且由于多个滚轮250之间存在空隙，减少了碾压面上存在砂砾、灰尘等杂质对检测装置造成的检测误差。 [0064] 优选的，所述支架100上还滑动连接有限位柱300，限位柱300为圆柱体形，且限位柱300与移动杆220平行，限位柱300的一端与检测架230固定。 [0065] 优选的，所述限位柱300有两个。 [0066] 优选的，所述移动杆220远离检测架230的一端上固定有避免移动杆220脱离检测架230的防脱块260。 [0067] 一种基于砂砾石碾压密实度预测方法的调控工艺，待检测出砂砾石碾压密实度后，对于检测出砂砾石碾压后欠压或过压的部分，继续派出碾压车对砂砾石碾压后欠压或过压的部分进行二次作业并检测，直至检测出该部分砂砾石碾压密实度符合预期。 [0068] 实施例二 [0069] 当碾压面上存在砂砾、灰尘等杂质时，滚轮经过会使得滚轮翘起，可能会导致滚轮250带动移动杆220一同移动造成测量误差，并且长时间的工作状态下易影响滚轮250与转轴240的连接，使得滚轮250倾斜，造成更大的测量误差，为避免上述问题，如图4所示，对实施例一做进一步的改进： [0070] 优选的，每个所述滚轮250均包括两个小轮251和水囊252，所述小轮251为圆柱体形，且小轮251与转轴240同轴连接，两个小轮251之间存在间隙，水囊252连接在转轴240上且位于两个小轮251之间。 [0071] 通过小轮251的旋转配合装置的移动，当遇到碾压面上的杂质时，通过设置在小轮251之间的水囊252吸收小轮251碰撞杂质时产生的震动，保证了装置运行时的稳定性，进一步的保证了对砂砾石碾压厚度检测的精准性，并且通过水囊252的设置可限制其两侧的小轮251的位置，使得小轮251与转轴240之间的连接更稳固。 [0072] 实施例三 [0073] 为了更进一步的提高对砂砾石碾压厚度的检测精度，如图5‑6所示，对实施例二做进一步的改进： [0074] 优选的，所述检测架230设有三个，三个检测架230相互固定，每个检测架230上均转动连接有转轴240，每个转轴240上均固定有若干滚轮250，且每个转轴240上滚轮250的数量一致，位于同一列上的滚轮250中的水囊252相互连通。 [0075] 通过上述设置，不仅使得滚轮250的移动更加稳定，当某个小轮251移动时遇到杂质并发生震动时，通过相互连通的水囊252实现了更佳的减震效果，并且水囊252连通后相当于履带，进一步的提高了滚轮250移动的稳定性，进而提高对砂砾石碾压厚度的检测精度。 [0076] 以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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