连续压实控制技术的22年研发历程

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1、高速铁路路基填筑工程的质量卫士具有自主知识产权的连续压实控制动力学方法的22年研发经历背景：高速铁路主要由路基、桥梁和隧道构成，其中路基是相对最薄弱的环节，属于隐蔽性的土工结构物。从某种意义上讲，高速铁路的成功与否在于路基的好坏，而路基的好坏取决于路基填筑碾压质量的好坏。由于传统路基碾压质量的控制方法是采取抽样检测的方式进行，受各种条件限制，这种抽样检测方法并不能很好的控制路基填筑碾压质量（如：抽样点不能全面反映压实质量，容易漏检，是事后检测，检测时间长影响施工，数据容易造假等），迫切需要研究新的、全覆盖的控制方法。连续压实控制是一类新方法，是世界上关于填筑碾压质量最先进的控制方

2、式。被欧美誉为“筑路技术的第三次革命:这项技术的主要难点在于如何解决连续控制指标与常规检测指标的一致性问题。建立什么样的力学模型，如何进行信息处理以及如何开发实用的测试系统是其关键技术。目前国外只有德国连续压实技术比较好，但技术保密且价格昂贵，并且与压路机捆绑在一起，售价在270多万人民币（2008年L而早期的瑞典压实计谐波方法又局限性较大，与常规检测结果没有较好的一致性。较比鉴于此，需要中国研究自己的连续压实控制技术。我们关于连续压实压实控制动力学方法的研究是从1993年公路碎石土路基的压实质量控制课题开始的……。以下是我本人及科研团队的主要研究经历。—、研发历程1993年，当

3、时的哈尔滨建筑大学（后与哈尔滨工业大学合并）承担了黑龙江省交通厅冇关公路碎石土路基施工质量控制方面的研究课题，其核心任务之一就是要研究新的压实质量控制方法。因为碎石土属于粗颗粒填料，常规抽样方式无法进行检测，处于无法检测压实质量的状况。这也是国内公路界第一个研究碎石土路基施工质量问题的科研项目，论证时一些国内著名专家都参加，予以充分肯定，但同时也很担心，因为难度太大，不容易完成。因当吋我的一项工作是做动态检测，因此哈建大派人与我当时所在单位（哈尔滨铁路局勘测设计院）协商,采用合作的方式，让我到他们课题组做一些工作，由此开始了这二十几年的艰辛研究历程。碎石土路基压实质量控制是如何更

4、好地例如振动压路机控制碾压填筑体问题，其实质是一个复杂的接触动力学问题，采用力学术语就是“一个振动式?在不同岩土填料的填筑体上移动所引起的动力学现象及其控制碾压成型问题：其复杂性表现在振动式钢轮的振动参数具有一定的随机性、岩土填料的弹塑性与非线性等。到目前为止，世界上还没有较好的力学模型进行模拟和求解。正因为如此，早期瑞典的连续压实控制方法即压实计方法采用了一种经验性的方法——根据压路机振动轮动态响应信号的“谐波比”进行判定压实质量，但后来理论和各国的实践都证明，压实计方法的局限性较大，很多情况下与常规检测结果没有较好的一致性，不具备普遍应用价值，国外已经趋于淘汰。对粗粒料路基的

5、压实质量采用何种方法进行控制一直是一个难题，原来课题组拟采用一种冲击式落锤仪（俗称小FWD,与Evd类式），我参加后则从振动力学的角度考虑采用新的方法。九十年代初期信息较少，只知道国外冇一种装在压路机上的仪器（即瑞典压实计），可以边碾压边检测压实质量，但到底是什么样，装在什么位置上一无所知（也正因为这个原因才走上了自主研发的道路）。由于我当时从事动态检测工作，于是就利用振动测试技术在压路机上慢慢摸索。1994年开始读研究生，研究方向为路面动力学——汽车与路面相互作用的动力学问题，而利用压路机进行碾压检测于此相仿，但更复杂，实质是滚动钢轮与弹塑性土体的相互作用问题。研究生上课期间，

6、几乎把很多专业的课程都上了，这样就丰富知识，研究视野也更开阔了。这样经过儿年室内外的测试（在黑龙江和辽宁省公路建设中进行）和理论分析，与1998年提出了以路基结构抵抗力为控制指标的连续压实控制的动力学方法，经过试验验证是可行的（2000年后随着信息的畅通，发现与德国连续压实控制研发采用的思路基木相同，但德国技术与振动压路机捆绑在一起，而动力学方法则适用于所有振动性能稳定的振动压路机）。由于取得了成果，黑龙江交通厅于1998年又主动给了一个科研项目继续进行连续压实项目的研究。开始在现场进行动态测试时，由于通用测试设备体积较大，非一体化的，不能装备在压路机驾驶室内，所以传感器安装在压

7、路机上，而需要另外找一个汽车放置测试设备，与压路机同步行驶才能采集数据，并且在现场不能及吋显示压实结果，需要后期的大量数据处理工作，因此只能用于一般科研，不能用于现场实时监控。为了研究的方便，下决心自己研发一套专用的检测设备。由于研发这样的检测设备需要路基工程、岩土工程、仪器仪表、□动控制和计算机等专业人员的参与。开始时想到利用高校的优势进行仪器的研发，曾经请哈工大美国冋来的教授帮助研发检测设备，但是高校教师真正动手能力太差，近一年时间都没有成功，只是纸上谈兵。此时原来课题组已经