瀝青混凝土路面施工過程智能化控制研究與應(yīng)用

暢浩浩

摘 ?要：近年以來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國內(nèi)生產(chǎn)總值已經(jīng)躍居世界第二。各地區(qū)之間經(jīng)濟(jì)往來的頻率也隨之不斷增加，交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展是聯(lián)系不同區(qū)域的一個(gè)重要因素，同時(shí)也是衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的標(biāo)志之一。本文主要分析瀝青混凝土路面施工過程智能化控制研究與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：控制措施;施工過程;智能化施工

引言

我國瀝青道路施工現(xiàn)場檢測方法和結(jié)果的反饋存在滯后性，其檢測結(jié)果往往在施工結(jié)束后才出來，無法在施工過程中獲得有效數(shù)據(jù)并做出及時(shí)調(diào)整;還有人為影響因素容易造成偏差;因此，通過物聯(lián)網(wǎng)、北斗導(dǎo)航、傳感器等先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合控制圖與GPS等方法，建立一套完整的施工過程智能化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)瀝青混凝土路面從混合料的拌合到材料的運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等過程的可視化引導(dǎo)與管控、提高瀝青混凝土路面質(zhì)量、延長使用壽命是非常有必要的。

1、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

瀝青路面智能化控制系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)當(dāng)采用當(dāng)前技術(shù)成熟、先進(jìn)和符合技術(shù)發(fā)展趨勢的設(shè)備和系統(tǒng)。系統(tǒng)選用分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分階段建設(shè)或者擴(kuò)容;整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)該設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單易懂，實(shí)現(xiàn)提高工作效率的功能，滿足施工中壓實(shí)質(zhì)量管控的需求;此外，該控制系統(tǒng)還應(yīng)滿足高效性、可維護(hù)性、網(wǎng)絡(luò)化、人性化等特點(diǎn)。壓實(shí)業(yè)務(wù)應(yīng)采用行業(yè)主流基于服務(wù)構(gòu)架，與行業(yè)主流一致，以保證業(yè)務(wù)與需求的快速應(yīng)用和無縫接入拓展，更好的實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場作業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)和管理。除上述的原則外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)還符合有關(guān)規(guī)范及施工工藝的管理和使用要求，充分考慮設(shè)備的性能與產(chǎn)值之間的關(guān)系，綜合考慮一次性購置所需的安裝成本和長期運(yùn)行維護(hù)所需的成本。

1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

瀝青混合生產(chǎn)控制系統(tǒng)在瀝青混合料生產(chǎn)過程中，容易出現(xiàn)多種質(zhì)量問題，如：拌合易出現(xiàn)廢料的問題、料倉出現(xiàn)超尺寸顆粒、瀝青和骨料加熱沒達(dá)到規(guī)定溫度及混合料級配不符合設(shè)計(jì)要求等等。對生產(chǎn)瀝青混合料拌和生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題及時(shí)處理是系統(tǒng)的主要功能。瀝青混合料運(yùn)輸控制系統(tǒng)，施工生產(chǎn)過程中，即使攪拌站生產(chǎn)的混合料質(zhì)量優(yōu)良，如果措施不得當(dāng)、路面狀況及外界環(huán)境影響等因素，在運(yùn)輸過程中，拌和料如果出現(xiàn)離析和溫度離析的狀況，將嚴(yán)重降低瀝青路面的使用性能和使用壽命。通過安裝在瀝青運(yùn)輸車上的各類傳感器和監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對瀝青運(yùn)輸過程中行駛軌跡以及混合料狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控是系統(tǒng)的功能之一。路面攤鋪現(xiàn)場控制系統(tǒng)，目前在瀝青攤鋪現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控管理，特別是對瀝青溫度和攤鋪機(jī)行走速度的實(shí)時(shí)控制是很難做到的。路面攤鋪現(xiàn)場控制系統(tǒng)，通過攝像設(shè)備、3G/4G數(shù)據(jù)采集模塊和通訊終端實(shí)現(xiàn)對攤鋪現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集并將現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)及時(shí)反饋至監(jiān)控中心，綜合分析以指引施工。路面壓實(shí)控制系統(tǒng)，對瀝青混合料壓實(shí)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過將數(shù)據(jù)采集模塊用于碾壓遍數(shù)、壓實(shí)軌跡、壓實(shí)溫度等現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)的采集，并將現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)控中心綜合分析，對現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量和流程進(jìn)行積極的指導(dǎo)和管理。

1.3系統(tǒng)整體構(gòu)架

管理系統(tǒng)的接入通過統(tǒng)一的門戶網(wǎng)站或者項(xiàng)目管理平臺，整個(gè)系統(tǒng)包括瀝青拌和生成監(jiān)控子系統(tǒng)、車輛運(yùn)輸監(jiān)控子系統(tǒng)、路面攤鋪監(jiān)控子系統(tǒng)、路面壓實(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)。瀝青混凝土路面施工過程智能化控制系統(tǒng)包含多種類型的數(shù)據(jù)監(jiān)控，比如監(jiān)控現(xiàn)場的視頻流、北斗/GPS終端采集的車輛定位信息、溫度傳感器采集的溫度信息、壓實(shí)智能終端采集的壓實(shí)質(zhì)量信息，以及拌和生產(chǎn)的拌料參數(shù)信息等。這些數(shù)據(jù)的信息量大，頻率高，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)智能模塊接入公路現(xiàn)場智能網(wǎng)絡(luò)方案，發(fā)送至各種類型服務(wù)器。

2、系統(tǒng)主要組成模塊

2.1瀝青混合料拌和生產(chǎn)控制系統(tǒng)

道路施工建設(shè)所需的瀝青混合料等材料都是通過拌和站集中生產(chǎn)的。這些材料的質(zhì)量直接影響到公路的質(zhì)量。所以要對這些材料的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，該系統(tǒng)主要針對原料的配合比和溫度進(jìn)行監(jiān)控。并且實(shí)時(shí)通過智能網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊送達(dá)瀝青拌和生產(chǎn)監(jiān)控服務(wù)中心。如果有參數(shù)不達(dá)標(biāo)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)短信至業(yè)主手機(jī)進(jìn)行報(bào)警，以便業(yè)主及時(shí)處理。結(jié)合瀝青的物理特性，在氣候溫度較高的地區(qū)，應(yīng)選擇標(biāo)號較小的瀝青，提升路面硬度，反之則應(yīng)選擇延度更好的高標(biāo)號瀝青。設(shè)計(jì)單位需要充分考慮高速公路所處區(qū)域的氣候條件和地質(zhì)狀況，做好瀝青標(biāo)號的合理選擇。施工單位采購瀝青材料時(shí)，應(yīng)制訂可靠的材料檢測方案，做好對應(yīng)的功能檢測，明確瀝青材料的延度、針入度等指標(biāo);集料，要求施工單位在選擇集料生產(chǎn)廠家時(shí)，能夠確保其生產(chǎn)規(guī)格統(tǒng)一，以此確保集料來源的一致性，并且安排專人做好集料加工監(jiān)督，要求加工企業(yè)定期對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行檢查，避免設(shè)備故障引發(fā)的集料供應(yīng)不及時(shí)的問題。

2.2瀝青攤鋪控制系統(tǒng)

通過對現(xiàn)有設(shè)備的改造或者直接使用，充分利用基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的傳感技術(shù)和基于3G的傳輸技術(shù)，將瀝青混合料在路面攤鋪施工過程中產(chǎn)生的關(guān)鍵控制參數(shù)，通過通信模塊及時(shí)上報(bào)到瀝青攤鋪監(jiān)控服務(wù)中心，實(shí)時(shí)地反映路面攤鋪狀況，有效避免數(shù)據(jù)造假、資料造假等行為，實(shí)現(xiàn)各參與方對路面攤鋪的動(dòng)態(tài)控制，設(shè)計(jì)分析預(yù)警機(jī)制，實(shí)時(shí)分析攤鋪質(zhì)量問題，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量波動(dòng)狀況形成質(zhì)量追溯檔案，確保工程質(zhì)量目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

2.3運(yùn)輸系統(tǒng)

在工程運(yùn)輸領(lǐng)域，工程施工材料如何及時(shí)安全的送達(dá)施工現(xiàn)場，取決于工程運(yùn)輸車的運(yùn)行情況，以及企業(yè)對車輛的統(tǒng)一調(diào)度管理和后期車輛運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用結(jié)算等，因此建立一套對工程運(yùn)輸車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)一監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)顯得十分必要。

2.4應(yīng)用效果

對壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。使用智能化壓實(shí)控制系統(tǒng)對壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行檢測，可對時(shí)間、碾壓檢測日期、碾壓溫度以及碾壓次數(shù)等施工參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，進(jìn)而減少返工等問題。加快施工進(jìn)度，減少施工工期。駕駛員可以通過控制箱上的顯示屏對碾壓次數(shù)等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免出現(xiàn)欠壓和過壓現(xiàn)象。由于該系統(tǒng)不受日照的影響，因此可以24h對施工過程進(jìn)行監(jiān)控，從而達(dá)到提高施工效率的目的。節(jié)約成本。該系統(tǒng)的顯示界面比較直觀，即使駕駛員的施工經(jīng)驗(yàn)不豐富也可以對其進(jìn)行精準(zhǔn)控制，能夠在提高機(jī)械效率的同時(shí)減少人員的投入，從而達(dá)到降低人員成本的目的。與此同時(shí)，當(dāng)?shù)缆反嬖趬簩?shí)薄弱區(qū)域時(shí)，施工單位可對其進(jìn)行有針對性的檢測，不僅可以提高報(bào)檢的合格率，還可以降低檢測成本。存在的主要問題。①當(dāng)路基細(xì)顆粒填料較多時(shí)，可以使用智能化壓實(shí)技術(shù)，但是在GPS基站的使用過程中，會(huì)受天氣、外界電磁以及現(xiàn)場地形等因素影響，導(dǎo)致信號傳送出現(xiàn)問題，從而影響數(shù)據(jù)的完整性和連續(xù)性。②每個(gè)壓路機(jī)之間不能實(shí)時(shí)共享數(shù)據(jù)，限制了壓路機(jī)之間的調(diào)配，可能會(huì)產(chǎn)生壓實(shí)設(shè)備閑置時(shí)間較多等問題，影響施工效率。③如果駕駛員操作技術(shù)不夠熟練，在其碾壓開始和結(jié)束的時(shí)候，可能忘記開關(guān)機(jī)，進(jìn)而影響到控制效果。因此，施工單位應(yīng)對駕駛員進(jìn)行操作培訓(xùn)，進(jìn)一步提高控制效果。

結(jié)束語

瀝青混凝土路面施工過程質(zhì)量控制對路面質(zhì)量影響非常大，混合料的拌和、運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)等施工工藝是控制路面質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。由于施工過程控制是整個(gè)質(zhì)量控制的難點(diǎn)，因此，提出了瀝青混凝土路面智能化施工控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)、主要組成、主要組成模塊等。最后，根據(jù)具體工程案例，實(shí)現(xiàn)主要負(fù)責(zé)人對工程整體的控制，現(xiàn)場施工人員也可以及時(shí)了解施工作業(yè)情況，通過最后的質(zhì)量檢測結(jié)果可以說明，智能化施工可以保證路面施工質(zhì)量，解決傳統(tǒng)施工過程中的控制缺陷與不足。

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