基于物聯(lián)網(wǎng)的瀝青路面施工全過程質量控制效果評價分析

王 剛

（太平洋建設集團有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

1 系統(tǒng)簡介

瀝青混合料路面動態(tài)質量監(jiān)控管理系統(tǒng)對瀝青混凝土拌合站、瀝青路面施工現(xiàn)場的信息實時采集、分析、預警及糾偏起到關鍵性作用，實現(xiàn)了整體監(jiān)測及智能質量實時管控的目標[1-2]。

1.1 監(jiān)測瀝青拌合站生產(chǎn)質量數(shù)據(jù)

瀝青拌合站動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)用于監(jiān)測瀝青混合料生產(chǎn)過程中的集料配合比、油石比、溫度、拌合時間等參數(shù)，并實時反應當前生產(chǎn)的混合料的級配曲線，分析當前瀝青混合料生產(chǎn)質量是否符合規(guī)范要求。

1.2 運輸車輛實時動態(tài)監(jiān)測

運輸車輛監(jiān)測系統(tǒng)不但要記錄裝車車牌號、裝車時間及運輸軌跡等基本信息，還記錄卸車的具體樁號及時間等信息，明確每車瀝青混合料攤鋪的具體位置，為不合格瀝青混合料質量追溯提供支持。

1.3 攤鋪、碾壓作業(yè)監(jiān)測

系統(tǒng)實時記錄攤鋪、碾壓溫度和速度等信息，并能智能分析判斷初壓、復壓、終壓遍數(shù)及軌跡重疊寬度是否滿足標準實驗段設定工藝要求，實時提醒施工人員，防止漏壓、超壓和碾壓溫度損失過快等情況出現(xiàn)。

1.4 施工質量追溯系統(tǒng)

系統(tǒng)通過采集施工過程的所有數(shù)據(jù)，并將其存儲于服務器信息平臺中心，實現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)歷史施工過程、施工參數(shù)、施工工藝的回溯和重放，便于后期路面問題的分析。

2 工程應用

2.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析選取

2.1.1 拌合站生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析選取

項目2017年7月18日某時段系統(tǒng)通過采集到的AC-25 瀝青混合料各檔熱料、礦粉和瀝青的質量數(shù)據(jù)，結合各檔熱料倉篩分的結果，依據(jù)配合比設計原理可以得到30 盤熱瀝青混合料的合成級配分析表如表1所示。

表1 瀝青混合料合成級配分析表

由表1可以看出，拌合站采集溫度和試驗數(shù)據(jù)基本重合，能夠實際反應混合料級配。

根據(jù)規(guī)范及設計要求，對該項目2017年7月18日全天549 盤的油石比、級配及關鍵篩孔0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm 通過率進行分析，結果如圖1、圖2所示。

圖1 油石比波動圖

圖2 關鍵篩孔通過率波動圖

從圖1可以看出，公路工程項目下面層AC-25油石比控制均在設計范圍之內(nèi)，油石比生產(chǎn)控制穩(wěn)定。

從圖2可以看出，AC-25 混合料級配各篩孔通過率變異系數(shù)在0.2%～2.8%之間，拌合樓關鍵孔0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm 通過率在控制范圍內(nèi)，幾個關鍵篩孔一直處于設計值附近，通過率良好，拌合級配控制比較穩(wěn)定。

2.1.2 攤鋪碾壓生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析選取

在路面施工的環(huán)節(jié)，系統(tǒng)主要通過監(jiān)控攤鋪碾壓的溫度、速度及碾壓遍數(shù)等施工過程中的主要參數(shù)，從而達到對壓實實時控制的目的[3]。

2.2 系統(tǒng)準確性分析

2.2.1 拌合樓系統(tǒng)準確性分析

為了驗證瀝青混合料路面施工動態(tài)質量監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的準確性，在拌合站生產(chǎn)瀝青混合料過程中隨機取料，如表2，其中溫度采用現(xiàn)場直接測試，然后在試驗室進行抽提篩分，結果如表3。

表2 隨機取料時間

表3 級配曲線對比數(shù)據(jù)

從表3中可以看出，室內(nèi)抽提篩分試驗結果變異性要略大于混合料生產(chǎn)時候系統(tǒng)監(jiān)控的數(shù)據(jù)，這可能是取樣不均導致級配變異。另外，可以看出系統(tǒng)監(jiān)控數(shù)據(jù)的平均值和抽提篩分數(shù)據(jù)的平均值級配基本重合，說明瀝青混合料拌合站動態(tài)質量監(jiān)控管理系統(tǒng)的準確性較好。

2.2.2 攤鋪碾壓系統(tǒng)準確性分析

為了保證溫度的準確性，本過程現(xiàn)場工作人員實時查看現(xiàn)場溫度，如表4所示。

表4 （拌合站—攤鋪—碾壓）各環(huán)節(jié)間溫度記錄表 ℃

由表4可以看出，拌合站生產(chǎn)溫度與攤鋪溫度平均溫差為18 ℃左右，攤鋪后溫度與初壓溫度平均溫差為14 ℃，初壓溫度與復壓溫度平均溫差為18 ℃，復壓溫度與終壓溫度平均溫差為33 ℃。

攤鋪溫度均值為153 ℃（規(guī)范大于130 ℃），初壓溫度為139 ℃（規(guī)范大于125 ℃），復壓溫度為121 ℃，終壓溫度為89 ℃（規(guī)范大于60 ℃）。

通過瀝青路面施工監(jiān)測系統(tǒng)實時控制瀝青路面全過程施工，協(xié)助項目進行質量管理，如圖3所示。

圖3 攤鋪碾壓過程控制

對攤鋪碾壓的位置進行標記，通過試驗室馬歇爾試驗和壓實度檢測，結果如表5所示。

表5 下面層馬歇爾試驗結果

由表5可以看出，瀝青混合料各項指標均符合規(guī)范[1]規(guī)定，有效保證了瀝青路面的施工質量。

采用隨機抽檢的方式對路面現(xiàn)場進行壓實度檢測，檢測結果如表6所示。

表6 芯樣壓實度檢測

通過瀝青混合料路面動態(tài)質量監(jiān)控管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了瀝青路面施工全過程的精細化管控，最終保證路面壓實度滿足規(guī)范要求。

2.3 報警數(shù)據(jù)分析

對 2017年7月1日—2017年7月31日的AC-25 瀝青混合料和AC-25 瀝青混合料拌合的報警數(shù)據(jù)進行歸納統(tǒng)計分析。AC-25 瀝青混合料系統(tǒng)記錄的總數(shù)為11 929 盤，其中合格為11 916 盤，不合格導致報警盤數(shù)為13 盤，其中3 盤為級配超標，8盤油石比超標，2 盤級配、油石比都超標，統(tǒng)計表如圖4所示。

圖4 瀝青混合料生產(chǎn)數(shù)據(jù)報表統(tǒng)計

另外通過厘米級GPS 精確定位及智能實時導航系統(tǒng)，當攤鋪碾壓過程出現(xiàn)碾壓不到位，碾壓遍數(shù)不夠，溫度流失過快等報警信息時，攤鋪碾壓操作手及現(xiàn)場技術人員會及時通過技術糾偏，保證路面的施工質量。

3 系統(tǒng)的評價

瀝青混合料路面動態(tài)質量監(jiān)控管理系統(tǒng)對瀝青路面的施工實現(xiàn)從拌合站拌合、混合料裝車及運輸、瀝青路面攤鋪及碾壓全過程的智能信息化閉合回路，同時實現(xiàn)拌合站每車料源與現(xiàn)場施工樁號的準確對應。拌合站質量缺陷預警及壓路機碾壓智能分析、糾偏對現(xiàn)場施工質量控制也起到關鍵作用[4]。

3.1 提升瀝青路面施工的質量水平

通過該系統(tǒng)實現(xiàn)了對施工全過程的精細化管理，使得施工中的各項指標都得到有效管控。在信息化系統(tǒng)使用情況調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，使用該系統(tǒng)的合同段瀝青路面各項參數(shù)合格率均好于其他未使用路面施工信息化設備的標段，尤其是路面壓實度指標的控制最為明顯。

3.2 瀝青路面施工質量風險控制能力顯著增強

增加瀝青路面施工信息化建設的投入，為瀝青混合料拌合生產(chǎn)、運輸及現(xiàn)場攤鋪碾壓各個環(huán)節(jié)中的成本及質量風險控制提供了有效實施預警及動態(tài)糾偏的手段，實現(xiàn)了各負其責的精細化管理，大幅度降低傳統(tǒng)施工作業(yè)中的不可控風險。

3.3 路面施工成本控制與核算更加便捷

通過瀝青混合料各項原材料的計量及運輸車輛、攤鋪機和壓路機的臺班數(shù)記錄，可實現(xiàn)瀝青路面施工成本的動態(tài)分析，從而實現(xiàn)瀝青路面精細化成本控制與核算，通過每天施工中的動態(tài)成本核算，促使施工單位優(yōu)化施工組織設計，為企業(yè)帶來直接經(jīng)濟效益。

3.4 管理效率明顯提高

采用此項技術后，可實時動態(tài)掌握拌合站、運輸車輛、攤鋪碾壓設備之間的施工作業(yè)信息，實現(xiàn)了瀝青路面施工作業(yè)各個環(huán)節(jié)的機械設備及人員的動態(tài)調(diào)度與聯(lián)動均衡匹配生產(chǎn)，大幅度提升了項目管理效率；同時也可使業(yè)主實時掌握工程整體進度，發(fā)現(xiàn)制約因素，及時提出合理化管理建議。

4 結語

為了實現(xiàn)施工全過程的質量控制，項目引用了瀝青混合料路面動態(tài)質量監(jiān)控管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了由傳統(tǒng)施工到信息化施工管理思維的轉變，通過系統(tǒng)的工程應用，實現(xiàn)了拌合、運輸、攤鋪碾壓全過程的實時管控，業(yè)主、施工單位工作人員可對項目實現(xiàn)快速、準確的指導，從而提高施工質量，維護企業(yè)利益，減少資源的浪費。