譚忠華
導(dǎo)語(yǔ):
壓實(shí)是道路施工過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)之一。路面材料需要達(dá)到最佳的密實(shí)度,才能保證充分的支撐力、穩(wěn)定度與強(qiáng)度;高質(zhì)量、均勻的壓實(shí)是良好、持久的路用性能的保障。均勻性,是壓實(shí)之關(guān)鍵。
智能壓實(shí)(Intelligent Compaction,簡(jiǎn)稱(chēng)IC)指的是使用配備現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)與反饋控制功能的振動(dòng)壓路機(jī),對(duì)土壤、骨料基層或者瀝青路面材料等進(jìn)行的壓實(shí)?;贕PS的繪圖系統(tǒng)以及自動(dòng)記錄結(jié)果的軟件應(yīng)該是智能壓實(shí)設(shè)備的組成部分;通過(guò)集成測(cè)量、文檔記錄、控制系統(tǒng)等,IC壓路機(jī)可以實(shí)現(xiàn)壓實(shí)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與糾正。此外,IC壓路機(jī)還使用帶有彩色標(biāo)記的圖表持續(xù)記錄碾壓遍數(shù)、材料剛度測(cè)量值、壓路機(jī)的準(zhǔn)確位置等信息。圖1中的寶馬格VarioControl系統(tǒng),即為典型的IC壓路機(jī)組成。
IC壓路機(jī)使用了振動(dòng)壓路機(jī)的結(jié)構(gòu)。具備自動(dòng)反饋系統(tǒng)(Automatic Feedback Control,簡(jiǎn)稱(chēng)AFC)的IC壓路機(jī),通過(guò)裝配的部件將信息輸入文檔記錄系統(tǒng)和反饋控制系統(tǒng),由后者實(shí)時(shí)處理這些數(shù)據(jù),再通過(guò)顯示屏展示給壓路機(jī)操作手。典型的IC反饋系統(tǒng)如圖2所示。
壓路機(jī)的準(zhǔn)確位置、通過(guò)某個(gè)特定位置的速度與遍數(shù)等均可借助GPS繪出。使用IC技術(shù)進(jìn)行施工的流程如圖3所示,IC數(shù)據(jù)處理與分析流程,如圖4所示。壓實(shí)度計(jì)或加速度計(jì)裝在振動(dòng)輪里面或者上方,用于監(jiān)測(cè)所施加的壓實(shí)作用力、頻率及被碾壓材料的響應(yīng),通過(guò)該儀器的讀數(shù)可以確定碾壓的效果。計(jì)算被碾壓材料的響應(yīng)的方法通常為廠家獨(dú)有,故而產(chǎn)生了各種類(lèi)型的智能壓實(shí)測(cè)量值(Intelligent Compaction Measurement Values,簡(jiǎn)稱(chēng)ICMV)。
在IC壓路機(jī)中,附加的溫度儀器被用來(lái)監(jiān)測(cè)瀝青路面材料的表面溫度。這十分重要,因?yàn)樵谀承囟确秶鷥?nèi)進(jìn)行碾壓可能會(huì)產(chǎn)生不利的效果。圖5為使用紅外傳感器測(cè)量瀝青表面溫度的例子。
用于壓實(shí)瀝青路面材料的IC壓路機(jī)采用雙鋼輪配置,如表1所示。對(duì)兩個(gè)振動(dòng)輪的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)反饋控制增加了智能壓實(shí)的難度。此外,進(jìn)行瀝青路面材料壓實(shí)的時(shí)機(jī)與面層溫度也至關(guān)重要。因此,將IC技術(shù)用于瀝青路面材料碾壓時(shí),需要額外的儀器與考慮。
ICMV:孰優(yōu)孰劣?
連續(xù)壓實(shí)控制(Continuous Compaction Control,簡(jiǎn)稱(chēng)CCC)是指在壓實(shí)過(guò)程中利用連續(xù)壓實(shí)儀檢測(cè)振動(dòng)輪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào),根據(jù)被壓材料與振動(dòng)壓路機(jī)的相互作用,經(jīng)過(guò)處理后得到能反映土體壓實(shí)狀況的控制指標(biāo)。由于振動(dòng)輪響應(yīng)信號(hào)的處理方式不同,故而形成了幾種連續(xù)壓實(shí)控制技術(shù)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了大量的研究,并且研制出基于不同工作原理的壓實(shí)檢測(cè)儀器,包括落錘頻譜式路基壓實(shí)度快速測(cè)定儀、瑞雷波法壓實(shí)儀、核子密實(shí)度計(jì)、電渦流壓實(shí)度計(jì)等,其中以安裝在振動(dòng)壓路機(jī)上的連續(xù)壓實(shí)度儀應(yīng)用最廣。
1974年,瑞典的Heinz Thurner博士將振動(dòng)輪諧波與土壤壓實(shí)特性聯(lián)系在一起,第一次對(duì)“ICMV”這個(gè)概念進(jìn)行了研究。他使用一臺(tái)安裝了加速度計(jì)的戴納派克光輪振動(dòng)壓路機(jī),在粒狀土上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。結(jié)果表明,一次諧波振幅激振頻率下的振幅比、壓實(shí)效果與土石料剛度密切相關(guān)。1975年,Heinz Thurner博士與?ke Sandstr?m合作成立了Geodynamik公司,繼續(xù)對(duì)ICMV進(jìn)行研究。
1976年,Geodynamik與戴納派克共同開(kāi)發(fā)了壓實(shí)度儀Compactometer,其工作原理是使用安裝在振動(dòng)壓路機(jī)上的加速度傳感器檢取系統(tǒng)在振動(dòng)激勵(lì)下的響應(yīng)信號(hào),通過(guò)濾波器和信號(hào)的傅立葉變換得出振動(dòng)信號(hào)的基波和二次諧波分量,然后用二次諧波與基波的比值來(lái)反映壓實(shí)程度。這就是CMV(Compaction Meter Value,壓實(shí)度值)測(cè)量方法。1980年,Thurner、Sandstr?m、Forssblad、Hansbo、Pramborg、Machet等人在巴黎的第一次國(guó)際壓實(shí)會(huì)議上析出了5篇關(guān)于CMV測(cè)量技術(shù)的文章。
1983年,Geodynamik公司將示波器的值(OMV)用于振蕩壓路機(jī)。OMV為取自振動(dòng)輪橫向加速度幅值的無(wú)量綱值。悍馬公司曾經(jīng)將OMV測(cè)量技術(shù)用在他們的光輪振蕩壓路機(jī)上,然而,描述OMV與土壤特性?xún)烧哧P(guān)系的英文文獻(xiàn)幾乎無(wú)跡可尋。
同年,寶馬格開(kāi)發(fā)了一個(gè)土壤壓實(shí)檢測(cè)系統(tǒng)——Terrameter BTM 01。借助加速度計(jì)的數(shù)據(jù),檢測(cè)系統(tǒng)中的Omega值既反映了作用于材料的能量大小,也間接反映了材料的壓實(shí)狀況。1985年,Hoover在實(shí)地研究三種不同類(lèi)型粒狀土的Omega值之后,發(fā)布了一份鼓舞人心的研究報(bào)告。2000年,寶馬格公司在第三代壓路機(jī)中引入了兩個(gè)新技術(shù),即Terrameter BTM-E和VarioControl。BTM-E第一次為壓實(shí)狀態(tài)提供了一個(gè)物理值,即土壤動(dòng)態(tài)剛度模量EVIB(單位MN·m-2)。與Omega值不同,EVIB與振動(dòng)壓路機(jī)的參數(shù)無(wú)關(guān),因而振動(dòng)參數(shù)的改變對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)任何影響。VarioControl系統(tǒng)能夠產(chǎn)生可變換方向的振動(dòng),使振動(dòng)方向根據(jù)物料的密實(shí)度在垂直和水平方向無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),由于振動(dòng)方向決定傳遞給土壤的壓實(shí)能量的大小,因此該系統(tǒng)可以使壓實(shí)能量與土壤狀態(tài)相匹配。
1990年代末期,安邁公司提出使用壓路機(jī)集成的剛度測(cè)量值ks作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。ks使用測(cè)定的振動(dòng)輪位移、估算的作用力和一個(gè)反映壓路機(jī)與土壤的交互作用的彈簧-緩沖器模型,提供準(zhǔn)靜態(tài)剛度的量度。
戴納派克、天寶(Trimble)、卡特彼勒等廠商將CMV測(cè)量技術(shù)作為ICMV系統(tǒng)的一部分,借助GPS系統(tǒng),通過(guò)車(chē)載裝置把CMV數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。天寶還為光輪振動(dòng)壓路機(jī)提供了一個(gè)經(jīng)過(guò)改造的連續(xù)壓實(shí)控制系統(tǒng)。2004年,酒井公司提出了一個(gè)類(lèi)似于CMV的無(wú)量綱參數(shù)——CCV(Compaction Control Value,壓實(shí)控制值)。與CMV的不同之處是,CCV同時(shí)考慮了基頻和次諧波頻率。
MDP(Machine Drive Power,機(jī)器驅(qū)動(dòng)力)是卡特彼勒的一項(xiàng)創(chuàng)新型土壤壓實(shí)測(cè)量技術(shù),該技術(shù)有助于操作者確認(rèn)所碾壓土壤的承載強(qiáng)度是否符合要求,進(jìn)而得知是否可移至下一個(gè)作業(yè)區(qū)域。傳統(tǒng)系統(tǒng)在地面被壓實(shí)時(shí)測(cè)量其振動(dòng)反應(yīng),而MDP測(cè)量的是抵消碾壓阻力所需的能量。隨著地面被進(jìn)一步壓實(shí),其碾壓阻力會(huì)降低,據(jù)此計(jì)算土壤剛度或承載強(qiáng)度。 2003年,為了評(píng)估MDP系統(tǒng)在粒狀土、粘性土上的應(yīng)用,愛(ài)荷華運(yùn)輸部、美國(guó)聯(lián)邦公路管理局和卡特彼勒聯(lián)合發(fā)起了一個(gè)共同研究項(xiàng)目。根據(jù)Tehrani、Meehan、White、Thompson等人的論文及報(bào)告,是年,美國(guó)開(kāi)始對(duì)MDP測(cè)量技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究;2008年,明尼蘇達(dá)州的一個(gè)土方壓實(shí)工程全面使用了這項(xiàng)技術(shù)。
寶馬格、安邁和戴納派克提供的AFC/IC系統(tǒng),在振動(dòng)輪跳動(dòng)被確定或者達(dá)到預(yù)設(shè)的測(cè)量閾值時(shí)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)振幅和頻率。Adam、Kopf等人在著述中稱(chēng),將AFC用于土壤壓實(shí)具有以下優(yōu)勢(shì):使得更快地完成碾壓作業(yè)(通過(guò)減少碾壓遍數(shù)等)的可能性更大,以及提高土壤特性的均勻性。根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦公路管理局的聯(lián)合資金交通項(xiàng)目——“加快實(shí)施智能壓實(shí)技術(shù)在路基土壤、骨料基層、瀝青面層中的應(yīng)用(Accelerated Implementation of Intelligent Compaction Technology for Embankment Subgrade Soils, Aggregate Base, and Asphalt Pavement Materials)”最終報(bào)告的文獻(xiàn)綜述部分,現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)沒(méi)有很好地對(duì)上述優(yōu)勢(shì)進(jìn)行量化。
目前,至少有6個(gè)制造廠商(安邁、寶馬格、凱斯、卡特彼勒、戴納派克和酒井,其中凱斯使用了安邁的技術(shù))在壓路機(jī)上使用了ICMV技術(shù)。每個(gè)廠商都使用了獨(dú)有的軟件進(jìn)行專(zhuān)有數(shù)據(jù)過(guò)濾、記錄和顯示,這些不同的ICMV系統(tǒng)的特點(diǎn)如表2所示。不同廠商的壓路機(jī)配置及顯示軟件如圖6~10所示。
研究:進(jìn)展與發(fā)現(xiàn)
壓實(shí)是道路施工過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)之一。路面材料需要達(dá)到最佳的密實(shí)度,才能保證充分的支撐力、穩(wěn)定度與強(qiáng)度;高質(zhì)量、均勻的壓實(shí)是良好、持久的路用性能的保障。均勻性,是壓實(shí)之關(guān)鍵。一般而言,壓實(shí)質(zhì)量控制(QC)、質(zhì)量保證(QA)均需要做現(xiàn)場(chǎng)抽查(核子密度儀或無(wú)核密度儀)或者芯樣測(cè)試。
然而,這些傳統(tǒng)的密實(shí)度控制方法存在以下問(wèn)題。
(1)現(xiàn)場(chǎng)抽查是在某些隨機(jī)位置進(jìn)行的有限測(cè)試,其結(jié)果無(wú)法代表整個(gè)路面區(qū)域。
(2)一些薄弱、不合格的壓實(shí)區(qū)域在現(xiàn)場(chǎng)抽查中沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。
(3)路面上部的密實(shí)度檢測(cè)結(jié)果在表明整個(gè)路面結(jié)構(gòu)能力時(shí)的作用有限。
結(jié)果是,路面可能沒(méi)有被均勻壓實(shí),從而導(dǎo)致早期損壞和糟糕的長(zhǎng)期使用特性。智能壓實(shí)技術(shù)正是為了解決這些問(wèn)題而研發(fā)的。
1974年,Heinz Thurner博士研究了通過(guò)在碾壓機(jī)械上安置加速度傳感器來(lái)檢測(cè)土石料的壓實(shí)狀態(tài),拉開(kāi)了IC技術(shù)研究的序幕;1976年,瑞典的 Geodynamik與戴納派克公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了壓實(shí)計(jì),提出用CMV值(即壓實(shí)計(jì)值)控制土石料的壓實(shí)狀態(tài);20世紀(jì)80年代初,寶馬格推出具有開(kāi)創(chuàng)性的創(chuàng)新成果——可以在工作期間檢測(cè)土壤壓實(shí)程度的測(cè)量系統(tǒng)Terrameter BTM 01,讓公司成為全球壓實(shí)控制系統(tǒng)的創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)者;安邁公司基于上述成果,將土石料的剛度參數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo),其在碾壓過(guò)程中對(duì)土石料剛度的連續(xù)測(cè)定被視為土石壓實(shí)質(zhì)量控制的重大突破。
直到1990年代,智能壓實(shí)技術(shù)在美國(guó)才有了第一例應(yīng)用,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐洲和日本。2007年,為了證明IC技術(shù)是行之有效的,也為了給各州智能壓實(shí)施工規(guī)范的進(jìn)展提供支援,美國(guó)聯(lián)邦公路管理局發(fā)起了一個(gè)聯(lián)合資金交通項(xiàng)目(TPF)——“加快實(shí)施智能壓實(shí)技術(shù)在路基土壤、骨料基層、瀝青面層中的應(yīng)用(Accelerated Implementation of Intelligent Compaction Technology for Embankment Subgrade Soils, Aggregate Base, and Asphalt Pavement Materials)”。2008~2010年,美國(guó)聯(lián)邦公路管理局在佐治亞、印第安納、堪薩斯、馬里蘭、明尼蘇達(dá)、密西西比、紐約、北達(dá)科他、賓夕法尼亞、德克薩斯、弗吉尼亞、威斯康辛等12個(gè)州開(kāi)展了16個(gè)演示工程和開(kāi)放日活動(dòng),并且對(duì)各州工作人員、當(dāng)?shù)氐耐练?攤鋪施工承包商進(jìn)行培訓(xùn)。安邁、凱斯、寶馬格、卡特彼勒、戴納派克、酒井、沃爾沃、拓普康(TopCon)、天寶等設(shè)備制造商和組件供應(yīng)商為這個(gè)長(zhǎng)達(dá)3年的項(xiàng)目提供了智能壓實(shí)設(shè)備與技術(shù)支持。
該項(xiàng)目的目標(biāo)包括:向美國(guó)各州交通運(yùn)輸部門(mén)人員及道路施工承包商展示如何將智能壓實(shí)技術(shù)應(yīng)用于路基、底基層及熱拌瀝青混合料(HMA)壓實(shí);為各州交通運(yùn)輸部門(mén)建立智能壓實(shí)技術(shù)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)基礎(chǔ);促進(jìn)智能壓實(shí)質(zhì)量控制(QC)規(guī)范的發(fā)展;明確智能壓實(shí)技術(shù)需要改進(jìn)之處及其優(yōu)先次序,確定智能壓實(shí)設(shè)備及數(shù)據(jù)分析的進(jìn)一步研究方向。
以下為該項(xiàng)目的主要發(fā)現(xiàn)。
(1)IC技術(shù)對(duì)現(xiàn)有支承層的繪圖可以有效地確定薄弱位置,便于在壓實(shí)上層之前采取糾正措施。
(2)借助IC技術(shù)追蹤碾壓遍數(shù)與HMA表面溫度,為在最佳溫度范圍內(nèi)保持全面碾壓的一致性提供了必要的手段。
(3)IC技術(shù)在保證夜間攤鋪施工等能見(jiàn)度低的條件下的均勻壓實(shí)方面尤其有利。
(4)IC技術(shù)對(duì)路面施工各階段的責(zé)任均有深遠(yuǎn)的影響,最終幫助建造更好、質(zhì)量更一致的公路。
(5)使用IC壓路機(jī)繪制現(xiàn)有支撐材料的圖像,可以在隨后的HMA攤鋪之前確定薄弱位置。IC現(xiàn)場(chǎng)演示工程也表明,薄弱位置難以達(dá)到理想的壓實(shí)度,甚至可能會(huì)在施工車(chē)輛的作用下出現(xiàn)早期破壞。
(6)IC壓路機(jī)(被設(shè)置為低振幅、低頻率)的繪圖已經(jīng)成功地在碎石底基層、穩(wěn)定土底基層以及銑刨之后的瀝青路面上演示。
(7)由于有限的抽查和所測(cè)量特性的差異(比如物理特性和材料配比),ICMV與HMA芯樣密度的相關(guān)關(guān)系并不一致。
(8)與ICMV和HMA芯樣密度的相關(guān)關(guān)系相比,ICMV和基于FWD(落錘式彎沉儀)/LWD(輕型落錘儀)的彎沉值或模量之間呈現(xiàn)出更明顯的線性關(guān)系。
(9)ICMV與核子密度儀(NG)或無(wú)核密度儀(NNG)測(cè)量值之間具有相對(duì)較低的相關(guān)關(guān)系,可能是因?yàn)椋篒CMV反映的是整個(gè)路面結(jié)構(gòu)及下部支撐的剛度,而NG/NNG僅僅測(cè)量HMA層最上面的6 inch;在測(cè)量過(guò)程中,ICMV尚未考慮溫度效應(yīng),NG/NNG測(cè)量則與HMA溫度無(wú)關(guān)。
(10)使用多線性回歸改進(jìn)了ICMV與現(xiàn)場(chǎng)抽查的相關(guān)關(guān)系分析。這些分析表明,ICMV受到機(jī)器設(shè)置(如振幅、振動(dòng)頻率等)、下層結(jié)構(gòu)狀況、HMA溫度等多重因素的影響。
(11)智能壓實(shí)數(shù)據(jù)可以用來(lái)為某個(gè)特定項(xiàng)目的特定材料創(chuàng)建壓實(shí)曲線,該曲線用于確定最佳碾壓遍數(shù),從而避免過(guò)壓與欠壓。
(12)智能壓實(shí)數(shù)據(jù)可用于建立半變異函數(shù),作為壓實(shí)均勻性之度量。一般而言,后續(xù)碾壓的均勻性有所增加。
應(yīng)用:瑕不掩瑜
2014年,美國(guó)聯(lián)邦公路管理局公布了一份應(yīng)用筆記,里面記錄了智能壓實(shí)技術(shù)在阿拉斯加州錫特卡機(jī)場(chǎng)加鋪工程中的應(yīng)用。
該工程采取的施工方案為先銑刨0.5 inch原有路面,再加鋪2.5 inch新面層。施工承包商Knik建設(shè)有限公司使用兩臺(tái)IC壓路機(jī)(悍馬HD+ 140 VO),并根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦公路管理局的IC規(guī)范施工,見(jiàn)圖11。施工時(shí)間為每晚7點(diǎn)至次日早晨7點(diǎn)。兩名壓路機(jī)操作手均表示,夜間作業(yè)時(shí),難以辨清碾壓標(biāo)線,要不是可以通過(guò)車(chē)載顯示器實(shí)時(shí)掌握壓路機(jī)的位置和碾壓遍數(shù),根本無(wú)法保證對(duì)瀝青面層的完全覆蓋。
每次換班的時(shí)候,會(huì)對(duì)IC數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。數(shù)據(jù)采集包括對(duì)IC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)行設(shè)置,以及使用U盤(pán)等將原始IC數(shù)據(jù)從壓路機(jī)拷貝至其他電腦終端。根據(jù)數(shù)據(jù)分析量的不同,這個(gè)過(guò)程大致花費(fèi)15~60 min。IC數(shù)據(jù)可以通過(guò)悍馬的HCQ軟件檢視,然后輸出為與Veta軟件兼容的格式。Veta是一款基于地圖的查看和分析地理空間數(shù)據(jù)的工具(圖12),當(dāng)前由明尼蘇達(dá)交通運(yùn)輸部門(mén)(MnDOT)和TPF-5(334)號(hào)聯(lián)合資金交通項(xiàng)目提供研發(fā)資金。它可以單獨(dú)查看每一遍碾壓、覆蓋范圍的一致性以及瀝青混合料溫度,還可以方便地讀取壓路機(jī)的速度、頻率和振幅設(shè)置,執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析也十分迅速。
根據(jù)規(guī)范,在正式施工之前,需要對(duì)交通部門(mén)和施工承包商的工作人員進(jìn)行關(guān)于IC作業(yè)的課室培訓(xùn),對(duì)壓路機(jī)操作手進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)。在開(kāi)始攤鋪之前,維特根的代表來(lái)到現(xiàn)場(chǎng),對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的質(zhì)量控制經(jīng)理進(jìn)行一對(duì)一的培訓(xùn),內(nèi)容涵蓋IC設(shè)備的調(diào)試、電腦端項(xiàng)目設(shè)置、HCQ軟件的使用、數(shù)據(jù)傳輸和分析等。該經(jīng)理還參加了美國(guó)聯(lián)邦公路管理局組織的討論會(huì),學(xué)習(xí)如何使用Veta軟件。在項(xiàng)目開(kāi)始之前接受培訓(xùn),施工方得以在開(kāi)始攤鋪?zhàn)鳂I(yè)之前學(xué)會(huì)使用IC設(shè)備。
壓路機(jī)操作手起初并不負(fù)責(zé)設(shè)備或者電腦的調(diào)試,車(chē)載顯示器也花費(fèi)了他們一段時(shí)間去適應(yīng)。幾個(gè)小時(shí)后,兩名操作手已經(jīng)可以利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)確保合適的碾壓遍數(shù)(通過(guò)試驗(yàn)段確定)。使用IC設(shè)備數(shù)日后,他們開(kāi)始學(xué)習(xí)如何在電腦軟件上設(shè)置新的工程項(xiàng)目。一個(gè)星期后,兩人均可以熟練地設(shè)置IC設(shè)備和相關(guān)的電腦軟件。
最后,Knik站在施工方的立場(chǎng),總結(jié)了使用IC設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。
(1)通過(guò)GPS設(shè)備采集的碾壓遍數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),幾乎消除了漏壓某個(gè)區(qū)域的可能性,也有助于獲得均勻的壓實(shí)度。在夜間攤鋪時(shí),由于壓路機(jī)標(biāo)線幾乎很難看清,壓實(shí)遍數(shù)的繪圖顯得尤其重要。對(duì)于缺乏經(jīng)驗(yàn)的壓路機(jī)操作手來(lái)說(shuō),這也是一個(gè)優(yōu)秀的訓(xùn)練工具。
(2)瀝青混合料溫度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),確保了攤鋪機(jī)之下的瀝青面層的溫度一致。這對(duì)于獲得均勻的壓實(shí)度至關(guān)重要。
(3)當(dāng)壓實(shí)度不能滿(mǎn)足要求時(shí),可以通過(guò)檢視壓路機(jī)的所有設(shè)定(速度、頻率、振幅等)、碾壓遍數(shù)和溫度記錄,查找出現(xiàn)的問(wèn)題。
(4)通過(guò)開(kāi)始攤鋪之前繪制的圖像,可以確定現(xiàn)有路面的薄弱位置。
與此同時(shí),他們也指出了IC設(shè)備的一些不足之處。
(1)IC還是一種相對(duì)較新的技術(shù),在使用過(guò)程中,有好幾次因?yàn)镮C系統(tǒng)崩潰而不得不重新啟動(dòng)。新系統(tǒng)的Bug給壓路機(jī)操作手帶來(lái)了不便。
(2)每個(gè)項(xiàng)目都會(huì)生成海量數(shù)據(jù),如果不每天都進(jìn)行采集與分析,這些數(shù)據(jù)很快就會(huì)達(dá)到難以控制的地步。這無(wú)疑增加了施工方的負(fù)擔(dān)。
(3)ICMV值(勁度模量/剛度指數(shù))與密實(shí)度之間并無(wú)關(guān)聯(lián),也根本無(wú)法區(qū)分瀝青層剛度和下層材料剛度。這些ICMV值取決于壓路機(jī)的設(shè)定,為了進(jìn)行ICMV值的比較,在項(xiàng)目的整個(gè)施工過(guò)程中,速度、頻率和振幅必須保持不變。
總體而言,施工承包商Knik建設(shè)有限公司對(duì)這次的IC技術(shù)體驗(yàn)持正面評(píng)價(jià),并且表示將會(huì)在其他項(xiàng)目上繼續(xù)使用該技術(shù)。
根據(jù)Intelligent Compaction網(wǎng)站的信息(圖13),為了推廣IC,2004~2015年,美國(guó)一共在177個(gè)項(xiàng)目中使用了該技術(shù)及相應(yīng)的設(shè)備;2016年,有55個(gè)IC項(xiàng)目被各州、縣列入計(jì)劃中。
IC技術(shù):價(jià)值已經(jīng)得到證實(shí)
2014年,建設(shè)創(chuàng)新論壇(CIF)把年度新星獎(jiǎng)(Nova Awards)頒給了智能壓實(shí)技術(shù)。新星獎(jiǎng)是對(duì)那些已經(jīng)被證實(shí)可以改善建設(shè)質(zhì)量或者降低建設(shè)成本的技術(shù)的認(rèn)可。智能壓實(shí)技術(shù)的入選理由是——“在改善壓實(shí)質(zhì)量、一致性和均勻性方面,智能壓實(shí)的作用是其他技術(shù)無(wú)法比擬的?!?/p>
在2015年的瀝青大世界展會(huì)(World of Asphalt)上,沃爾沃建筑設(shè)備推出了他們的第一個(gè)智能壓實(shí)系統(tǒng)——Density Direct。該智能壓實(shí)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示密實(shí)度計(jì)算結(jié)果,預(yù)示著智能壓實(shí)技術(shù)在走向成熟的道路上又邁出了一大步。密實(shí)度算法及其在柔性路面上的使用是俄克拉荷馬大學(xué)的專(zhuān)利,沃爾沃建筑設(shè)備與該大學(xué)合作,并且取得了對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化的專(zhuān)有權(quán)利。
沃爾沃建筑設(shè)備的Density Direct與其他智能壓實(shí)系統(tǒng)的重要區(qū)別在于,它可以實(shí)時(shí)顯示密實(shí)度的計(jì)算結(jié)果(利用路面空隙率),而后者往往只提供基于材料剛度計(jì)算結(jié)果的智能壓實(shí)測(cè)量值(ICMV)。Density Direct獲得了《裝備世界》(Equipment World)雜志的2016年創(chuàng)新獎(jiǎng),該雜志的編輯Chris Hill稱(chēng),“沃爾沃建筑設(shè)備的智能壓實(shí)系統(tǒng)讓路面壓實(shí)度終于不用靠‘猜了?!?/p>
和其他新興技術(shù)一樣,智能壓實(shí)也有尚待解決的問(wèn)題。不過(guò),雖然智能壓實(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)算不上業(yè)已充分發(fā)展,但是仍不失為壓實(shí)技術(shù)的一大進(jìn)步,故越來(lái)越多施工單位提出了將智能壓實(shí)技術(shù)應(yīng)用到工程項(xiàng)目中的要求,設(shè)備制造商也聞風(fēng)景從,紛紛推出或者升級(jí)其智能壓實(shí)系統(tǒng)與設(shè)備。
基于以上事實(shí),我們現(xiàn)在可以大膽地下結(jié)論——IC技術(shù)雖然還不夠完美,但是其價(jià)值已經(jīng)得到證實(shí)。它需要的,只是更多機(jī)會(huì)。