一种路基智能压实填筑施工控制系统及使用方法与流程

本发明涉及路基施工领域，特别涉及一种路基智能压实填筑施工控制系统及使用方法。

背景技术：

1、随着我国高速铁路建设的高质量发展，路基填筑作为路基工程的核心工序，其压实质量直接决定了路基的整体承载能力与工后沉降控制水平。

2、传统路基填筑施工模式中，压实质量验收主要采用环刀法、平板载荷试验、动态变形模量检测和抽样检测方式，仅能覆盖局部点位，无法全面反映整个填筑面的压实质量，难以精准识别分散性欠压、过压区域，易留下工程隐患。

3、现有技术中，基于北斗定位的智能压实相关技术，一定程度上提升了碾压作业的自动化水平，但连续压实检测指标与工程常规验收指标之间缺乏标准化、可复刻的相关性校验流程，连续检测结果难以直接作为质量验收依据，导致连续检测技术与现有验收体系脱节。

4、现有智能化方案多聚焦于单一碾压工序，未实现填料布料、摊铺、平整、碾压、边坡修整全工序的智能协同管控。

5、针对软土路基填筑场景，现有技术未建立填筑施工与沉降监测的动态反馈机制，沉降管控仍以事后监测、被动处置为主，无法根据沉降状态主动调整填筑工艺参数。

6、所以我们提出一种路基智能压实填筑施工控制系统及使用方法用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种路基智能压实填筑施工控制系统及使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种路基智能压实填筑施工控制系统，包括：

3、智能填筑指挥系统，负责任务下发、数据汇聚、质量判定与路径规划，进行工序协同调度；

4、定位与测量系统，提供厘米级北斗差分定位基准；

5、机械智能控制系统，实现推土机、平地机、压路机和挖掘机的无人化路径规划碾压与自动避障；

6、质量连续检测系统，实时采集振动、变形和含水率数据，生成压实质量热力图；

7、工艺试验相关性校验模块，用于在施工前通过试验段建立连续压实指标与常规压实验收指标的量化对应关系，确定连续压实指标的合格控制阈值；

8、填筑与沉降动态反馈模块，用于接入多源沉降监测设备的实时数据，根据沉降状态动态调整下一层填筑的虚铺厚度、填筑速率与静置时长，形成填筑施工与沉降管控的闭环协同机制。

9、优选的，定位与测量系统包括架设于作业区外围高地的北斗基准站与安装于各施工机械的流动站接收机，基准站发射天线最高点高于路基顶面设计高程，采用实时动态差分算法消除卫星信号公共误差，差分信号覆盖全部作业区段。

10、优选的，机械智能控制系统分别对应推土机、平地机、压路机与挖掘机配置专属智能控制模块；推土机智能摊铺模块控制摊铺高程误差在设定精度范围内，平地机智能平整模块控制平整高程误差在设定精度范围内，压路机模块支持无人驾驶路径规划碾压与自动避障，挖掘机边坡整形模块引导挖斗按预设三维边坡线开展精细化修整作业。

11、优选的，振动压实值基于振动加速度信号的基波幅值与二次谐波幅值计算得到，并结合设备标定系数进行归一化处理。

12、优选的，工艺试验相关性校验模块中，预设相关系数阈值，试验段同步测点均匀分布于路基全断面且数量满足统计要求；

13、当实测相关系数低于阈值时，自动触发附加试验补充测点数据、扩大数据分布区间，重新进行回归分析直至满足阈值要求。

14、优选的，质量连续检测系统将作业面划分为标准检测单元，取单元内所有采样点振动压实值的统计值作为该单元的质量判定值；每个分析段的压实合格率不低于设定要求，不合格检测单元呈分散分布状态，连片不合格区域自动触发整段补压流程。

15、优选的，填筑与沉降动态反馈模块中，监测断面按设定间距布设，每个断面包含表层gnss监测点与深层位移计；

16、施工期监测频率满足实时监控需求，软土路基填筑阶段沉降速率与不均匀沉降差设有预设控制阈值；

17、当沉降速率超阈值时，根据超出程度减薄下一层虚铺厚度或暂停填筑并加密监测频率，直至沉降速率回落至阈值内。

18、优选的，压路机的智能碾压模块自动生成碾压路径时，错轮宽度设置为碾压轮宽的一部分，路基边缘预留安全距离，碾压轨迹覆盖率不低于设定要求；

19、碾压作业速度与振动频率控制在设计范围内，强振碾压完成后切换弱振模式开展连续压实检测。

20、优选的，智能填筑指挥系统以分层填筑为基本单元实现工序闭环管控，依次串联填料布料、智能摊铺、智能平整、智能碾压与质量验证工序，每道工序经系统判定合格后进入下一道工序。

21、一种路基智能压实填筑施工控制系统的使用方法，包括以下步骤：

22、s1准备阶段：搭建北斗定位与测量系统，完成各施工机械的智能控制系统与质量连续检测系统的安装调试，开展试验段工艺试验与相关性校验，确定连续压实指标合格阈值与核心施工工艺参数；

23、s2施工阶段：智能填筑指挥系统按填筑层下发作业设计参数，依次完成网格布料、智能摊铺、智能平整作业，填料含水率检测合格后启动压路机智能碾压与连续压实检测，系统实时判定全断面压实质量，不合格区域自动规划补压路径并执行补压，自检合格后报监理验收，验收通过后进入下一层填筑循环；

24、s3整修验收阶段：按预设三维边坡线开展智能边坡修整，完成全段路基施工后开展单位工程整体验收；施工全过程中，沉降监测数据实时反馈至填筑与沉降动态反馈模块，动态调整填筑工艺参数，实现软土路基沉降主动管控。

25、本发明的技术效果和优点：

26、1.串联填料布料、智能摊铺、智能平整、智能碾压和边坡修整全施工工序，通过智能填筑指挥系统统一调度任务分配与工序衔接，摊铺和平整工序实现厘米级高程精准控制，碾压工序实现路径自动规划与欠压区域精准补压，避免过压和欠压的问题，减少常规压实验收指标的检测数量。

27、2.在压路机端配置边缘计算节点，将压实指标计算、质量判定、补压路径规划核心逻辑下沉至本地设备，实现毫秒级实时质量管控，避免云端传输时延对作业效率的影响；同时边缘节点支持本地全量数据存储，云端网络中断状态下自主驱动压路机完成全部碾压与质量管控作业，网络恢复后自动同步数据，解决偏远施工区域网络信号薄弱导致的系统失效的问题。

28、3.系统内置标准化的工艺试验相关性校验流程，通过最小二乘法建立连续压实指标与常规验收指标的线性回归关系，通过合格阈值，配套完善的附加试验补测规则，建立连续压实控制标准，让连续压实检测结果直接对接现有工程质量验收体系；实现了连续检测全断面覆盖，同时保证质量判定的合规性与准确性。

29、4.通过填筑与沉降动态反馈模块，将多源沉降监测数据与填筑施工流程联动，实时计算沉降速率和不均匀沉降差特征指标，自动区分正常固结沉降与异常沉降，根据沉降状态分级调控下一层填筑的层厚、速率与静置时长，进行实时反馈并主动调控，有效降低软土路基工后沉降风险，提升路基长期稳定性。

1.一种路基智能压实填筑施工控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种路基智能压实填筑施工控制系统，其特征在于，定位与测量系统包括架设于作业区外围高地的北斗基准站与安装于各施工机械的流动站接收机，基准站发射天线最高点高于路基顶面设计高程，采用实时动态差分算法消除卫星信号公共误差，差分信号覆盖全部作业区段。

3.根据权利要求1所述的一种路基智能压实填筑施工控制系统，其特征在于，机械智能控制系统分别对应推土机、平地机、压路机与挖掘机配置专属智能控制模块；推土机智能摊铺模块控制摊铺高程误差在设定精度范围内，平地机智能平整模块控制平整高程误差在设定精度范围内，压路机模块支持无人驾驶路径规划碾压与自动避障，挖掘机边坡整形模块引导挖斗按预设三维边坡线开展精细化修整作业。

4.根据权利要求1所述的一种路基智能压实填筑施工控制系统，其特征在于，振动压实值基于振动加速度信号的基波幅值与二次谐波幅值计算得到，并结合设备标定系数进行归一化处理。

5.根据权利要求1所述的一种路基智能压实填筑施工控制系统，其特征在于，工艺试验相关性校验模块中，预设相关系数阈值，试验段同步测点均匀分布于路基全断面且数量满足统计要求；

6.根据权利要求1所述的一种路基智能压实填筑施工控制系统，其特征在于，质量连续检测系统将作业面划分为标准检测单元，取单元内所有采样点振动压实值的统计值作为该单元的质量判定值；每个分析段的压实合格率不低于设定要求，不合格检测单元呈分散分布状态，连片不合格区域自动触发整段补压流程。

7.根据权利要求1所述的一种路基智能压实填筑施工控制系统，其特征在于，填筑与沉降动态反馈模块中，监测断面按设定间距布设，每个断面包含表层gnss监测点与深层位移计；

8.根据权利要求1所述的一种路基智能压实填筑施工控制系统，其特征在于，压路机的智能碾压模块自动生成碾压路径时，错轮宽度设置为碾压轮宽的一部分，路基边缘预留安全距离，碾压轨迹覆盖率不低于设定要求；

9.根据权利要求1所述的一种路基智能压实填筑施工控制系统，其特征在于，智能填筑指挥系统以分层填筑为基本单元实现工序闭环管控，依次串联填料布料、智能摊铺、智能平整、智能碾压与质量验证工序，每道工序经系统判定合格后进入下一道工序。

10.一种路基智能压实填筑施工控制系统的使用方法，根据权利要求1-9任一项所述的一种路基智能压实填筑施工控制系统所提出，其特征在于，包括以下步骤：