【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及路基工程智能化施工，特别是涉及一种路基夯实施工质量监测系统以及评价方法。
技术介绍
1、路基作为路面的支承结构，其压实质量直接影响路面结构，乃至整个道路的使用性能，对道路结构整体稳定起着至关重要的作用，路基在建成后的使用过程中，会产生相应的变形，当变形发展到一定程度时将会发生路基沉陷、边坡塌方等病害，为了防止路基病害的发生，除了要遵循相应的路基设计原则，在施工方面，还应选择良好的路基填料和正确的压实方式进行施工，保证路基填料压实质量达到要求，实践证明，路基夯实能够提高路基的压实均匀性以及强度和刚度，提高道路的使用寿命，传统的路基夯实施工技术总结了适用于不同土质的液压夯实机具和夯击次数，且判定路基夯实施工是否停止的依据主要是通过现场施工人员记录和观察夯击次数和夯沉量等指标，传统的夯实施工方法依赖人为操作，可信度较低，这类精确度较低的经验法容易造成施工过程中“人-材-机”层面的浪费。
2、工程中，路基填土夯实不足会导致各种问题，常见病害包括：路基不均匀沉降，路基翻浆、冻胀，路面断裂、裂缝和沉降，为避免上述问题的发生，一般采用灌砂法、灌水法、环刀法和蜡封法等传统方法检测路基压实质量，这类质量控制方法过程繁琐，依赖于有限的测试点，一些薄弱点很可能被忽视，导致产生严重的施工质量问题，此外，这类方法难以界定重新碾压范围，易造成漏压、欠压或者过压现象。
技术实现思路
1、针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术之目的在于提供一种路基夯实施工质量监测系统以及评价方法
2、一种路基夯实施工质量监测系统，该系统包括液压夯实机、装载机、定位模块、传感器模块、通讯模块、数据处理模块以及控制模块；
3、所述液压夯实机安装在装载机前端，所述装载机可通过机械臂控制液压夯实机快速、便捷、准确地完成路基施工面夯实工作，所述液压夯实机包括夯锤、夯锤底座、夯架、液压系统及控制系统，所述夯架用于固定夯锤，并通过液压系统和控制系统调整夯锤落距与夯击位置，所述夯锤底座固定于地面，所述夯锤底座安装在夯架下端；
4、所述定位模块通过强磁安装于液压夯实机顶端，可实时获得液压夯实机位置信息，即夯击位置信息；
5、所述传感器模块包括激光位移传感器和加速度传感器，所述加速度传感器通过强磁安装于夯锤的顶端，可实时获得夯锤与路基填料接触时的瞬态振动信号，所述激光位移传感器通过强磁安装于夯架的侧面，可实时获得夯实施工过程中液压夯实机的下落高度，即填料的压缩厚度；
6、所述通讯模块通过无线传输方式将液压夯实机夯锤落距、夯击次数、夯击位置与位移传感器高度信息、加速度传感器瞬态振动信号等数据传输至数据处理模块，并将处理后的数据传输至控制模块；
7、所述数据处理模块可记录和存储相关数据，并对其进行处理，所述数据处理模块通过数字图像技术将夯击位置信息与施工场地位置信息相结合，实时更新实际物理空间的施工状态图像，所述数据处理模块集成有干密度预测模型和智能优化设计模型，计算得出最佳夯击次数，并建立夯实质量评价方法；
8、所述控制模块接收数据处理模块处理后的数据，通过无线传输方式可对液压夯实机夯锤落距、夯击次数、夯击位置等参数进行调节，控制液压夯实机进行施工作业，所述控制模块实时显示路基夯实施工状态，包括项目编号、施工场地位置、填料参数、夯击位置，每一遍夯击次数、填料厚度、加速度峰值等信息，并根据质量评价方法输出夯实质量评价单。
9、进一步地，所述干密度预测模型采用基于神经网络的方法建立，神经网络的输入端由路基填料参数和夯实控制参数两套参数组成，神经网络的输出端为路基填料压实质量评价指标，通过神经网络建立路基填料参数和夯实控制参数与路基填料压实质量评价指标之间的相关性模型，即干密度预测模型。
10、进一步地，基于目标优化算法，将所述干密度预测模型作为目标优化算法的目标函数，将含水率＝最优含水率±4％作为目标优化算法的约束条件，建立基于路基夯实控制参数和路基填料参数的智能优化设计模型，当拟建设项目中不同批次路基填料的土粒比重、液限、塑限、颗粒组成以及目标干密度确定时，根据建立好的干密度预测模型，使用所述智能优化设计模型获得最适合的夯实控制参数与含水率组合方案，并通过所述夯实控制参数计算公式得到夯击次数。
11、一种路基夯实施工质量评价方法，包括如下具体步骤：
12、步骤a、计算填料厚度tn；
13、步骤b、计算得到夯实施工面实际填料厚度t'；
14、步骤c、将所有夯击位置的填料厚度与预设填料厚度比较，根据比较结果，执行下述不同步骤；
15、步骤c1、比较实际填料厚度t'与预设填料厚度t的大小，若t'≤t，则说明该施工段所需夯击能小于设计夯击能e，设计夯击次数满足要求，根据加速度传感器数据进行补夯；
16、步骤c2、比较实际填料厚度t'与预设填料厚度t的大小，若t'>t，则说明该施工段所需夯击能大于设计夯击能e，设计夯实次数不满足要求，根据实际填料厚度重新计算夯实次数并进行补夯。
17、进一步地，所述步骤a的具体方法为：
18、根据当前夯击位置夯击前位移传感器读数h0、夯击完成后的位移传感器读数hn以及填料的松铺厚度t0可计算得到夯击完成后的填料厚度tn，计算公式为公式(a)，通过快速傅里叶变换对原始瞬态振动信号进行处理，以减少夯击过程中意外畸变的影响，然后根据加速度频谱曲线识别夯击加速度正峰值an；
19、tn＝h0-hn+t0(a)。
20、进一步地，所述步骤b的具体方法为：
21、第m个夯击位置的填料厚度记为第m个夯击位置的加速度峰值记为将所有夯击位置的填料厚度进行数理统计分析，获得填料厚度中位值mt和期望值et，根据公式(b)计算得到夯实施工面实际填料厚度t'；
22、
23、进一步地，所述步骤c1的具体方法为：
24、当所有夯击位置的填料厚度均小于预设填料厚度t时，说明预设填料厚度t较大，则认为施工夯击能大于设计夯击能，所有夯击位置压实质量均满足要求。
25、进一步地，所述步骤c2的具体方法为：
26、当所有夯击位置的填料厚度不均小于预设填料厚度t时，说明部分夯击位置压实质量不满足要求，应分情况进行补夯，此时需要分两种情况，分别记为c2.1与c2.2；
27、步骤c2.1的具体方法为：比较实际填料厚度t'与预设填料厚度t的大小，若t'≤t，则说明该施工段所需夯击能小于设计夯击能e，设计夯击次数满足要求，根据加速度传感器数据进行补夯，具体工作流程为：
28、(1)将所有夯击位置的加速度峰值进行数理统计分析，获得加速度峰值的中位值ma和期望值ea，根据公式(c)计算得到路基夯实质量评价指标a；
29、
30、(2)判断所有夯击位置的加速度峰值是否大于等于a，并对不满足条本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种路基夯实施工质量监测系统，其特征在于：该系统包括液压夯实机、装载机、定位模块、传感器模块、通讯模块、数据处理模块以及控制模块；
2.根据权利要求1所述的一种路基夯实施工质量监测系统，其特征在于：所述干密度预测模型采用基于神经网络的方法建立，神经网络的输入端由路基填料参数和夯实控制参数两套参数组成，神经网络的输出端为路基填料压实质量评价指标，通过神经网络建立路基填料参数和夯实控制参数与路基填料压实质量评价指标之间的相关性模型，即干密度预测模型。
3.根据权利要求2所述的一种路基夯实施工质量监测系统，其特征在于：基于目标优化算法，将所述干密度预测模型作为目标优化算法的目标函数，将含水率=最优含水率±4%作为目标优化算法的约束条件，建立基于路基夯实控制参数和路基填料参数的智能优化设计模型，当拟建设项目中不同批次路基填料的土粒比重、液限、塑限、颗粒组成以及目标干密度确定时，根据建立好的干密度预测模型，使用所述智能优化设计模型获得最适合的夯实控制参数与含水率组合方案，并通过所述夯实控制参数计算公式得到夯击次数。
4.一种路基夯实施工质量评价方法，
5.根据权利要求4所述的一种路基夯实施工质量评价方法，其特征在于，所述步骤A的具体方法为：
6.根据权利要求4所述的一种路基夯实施工质量评价方法，其特征在于，所述步骤B的具体方法为：第m个夯击位置的填料厚度记为，第m个夯击位置的加速度峰值记为，将所有夯击位置的填料厚度（）进行数理统计分析，获得填料厚度中位值Mt和期望值Et，根据公式（b）计算得到夯实施工面实际填料厚度；（a）。
7.根据权利要求4所述的一种路基夯实施工质量评价方法，其特征在于，所述步骤C1的具体方法为：
8.根据权利要求4所述的一种路基夯实施工质量评价方法，其特征在于，所述步骤C2的具体方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种路基夯实施工质量监测系统，其特征在于：该系统包括液压夯实机、装载机、定位模块、传感器模块、通讯模块、数据处理模块以及控制模块；
2.根据权利要求1所述的一种路基夯实施工质量监测系统，其特征在于：所述干密度预测模型采用基于神经网络的方法建立，神经网络的输入端由路基填料参数和夯实控制参数两套参数组成，神经网络的输出端为路基填料压实质量评价指标，通过神经网络建立路基填料参数和夯实控制参数与路基填料压实质量评价指标之间的相关性模型，即干密度预测模型。
3.根据权利要求2所述的一种路基夯实施工质量监测系统，其特征在于：基于目标优化算法，将所述干密度预测模型作为目标优化算法的目标函数，将含水率=最优含水率±4%作为目标优化算法的约束条件，建立基于路基夯实控制参数和路基填料参数的智能优化设计模型，当拟建设项目中不同批次路基填料的土粒比重、液限、塑限、颗粒组成以及目标干密度确定时，根据建立好的干密度预测模型，使用所述智能优化设计模型获得最适合的夯实控制参数与含水率组合方案，并通过所述夯实控制参数计算公式得到夯击次数。
4.一种路基夯实施工质量评价方法，其特征在于，包括如下具体步骤：步骤a、计算填料厚度；步骤b、计...
【专利技术属性】
技术研发人员：董徐平，高天号，励敏，周能，杨正俊，
申请(专利权)人：无锡汽车工程高等职业技术学校无锡交通技师学院，
类型：发明
国别省市：
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