高速公路路面工程標準化施工的提升研究

陳健龍

（大成工程建設集團有限公司，福建廈門361000)

0 引言

標準化規(guī)范了社會生產活動、市場行為，推動經濟社會發(fā)展，引領建立良好的市場秩序，促進了產品在管理和技術上的協(xié)調與配合。在數字化的今天，信息化正成為創(chuàng)新驅動產業(yè)發(fā)展的新能源、新動力。各行各業(yè)互相滲透相互合作，改變了生產經營模式，為創(chuàng)新發(fā)展的管理與技術提高了效率。為實現交通強國的理想與目標，更應將信息化始終貫徹落實于交通強國建設的進程中，努力發(fā)掘信息化蘊含的無限潛能。

1 工程概況

翔安機場高速公路(沈海高速翔安南路)工程，起點立于翔安區(qū)內厝鎮(zhèn)上沙溪村，與沈海高速相交設內厝互通、與海翔大道相交設巷東互通，終點與翔安機場快速路南段銜接，主線路線全長10.096km(其中新建8.768km、南段拓寬1.328km)。雙向八車道，設計時速100km/h，主線路基寬度41m，主線橋梁6 座、隧道2 座、互通2 處、收費站1 處、服務區(qū)1 處，概算總投資37.4 億元。建設工期36 個月，2020年2月主體工程開工，計劃2023年2月建成通車。

2 公路工程中路面施工標準化建設的提升

2.1 標準化提升的微創(chuàng)新

2.1.1 水穩(wěn)拌和站與原材料的標準化建設

該項目的水穩(wěn)拌和站位于沙美服務區(qū)，占地面積約16094m2，水穩(wěn)拌和樓選用WBZ600 型雙攪拌缸式拌和樓，拌和能力600t/h。配備了5 個水穩(wěn)和級配集料的料倉、4 個拌和樓集料倉、2 個可儲100t 的水泥粉罐、1 個成品倉。該原裝設備中，拌和站冷料倉無明顯分隔，裝載機卸料時碎石材料容易散落到相鄰的冷料倉中，長時間連續(xù)施工時碎石容易在角落處堆積，導致竄料嚴重。此次安裝過程中為拌和樓冷料倉搭設防雨棚，并在料倉之間設置1m 高擋板，防止竄料。同時，在成品料斗內部增設橫隔擋板，有效控制了混合料的離析。按照福建省高速公路標準化指南，將該站劃分成五個功能區(qū)：車輛清洗區(qū)、拌和區(qū)、碎石料倉、停車區(qū)、生活區(qū)，各區(qū)域全部采用水泥混凝土硬化處理。其中，儲料倉隔墻替代了傳統(tǒng)的鋼筋混凝土隔墻，采用瓦楞板與槽鋼的組合模式。該隔墻施工工期短、造價低，搭設頂棚更便捷高效，外形穩(wěn)定美觀，可循環(huán)使用。料倉頂棚設置噴霧降塵系統(tǒng)，有效減少浮塵。

原材料方面，加強了材料質量的管控，從料源的選定、加工的工藝以及材料的檢驗、堆放和運輸等相關方面提升原材料管控的水平。該項目碎石統(tǒng)一采購，料源穩(wěn)定，碎石材料定期抽檢，滿足設計及規(guī)范要求。材料使用前先檢后用，杜絕使用不合格材料[1]。

2.1.2 工地試驗室標準化建設

該項目的試驗室設立于翔安區(qū)內厝鎮(zhèn)黃厝村蓮塘邊69 號，試驗室嚴格按照標準化指南進行建設，設有無機結合料室、化學室、瀝青混合料室、瀝青室、集料室、留樣室、水泥室、養(yǎng)護室、水泥混凝土室、力學室、檢測設備室、辦公室、會議室、資料室。試驗室的功能齊全，滿足工作需求。此次施工中，試驗室增加了水穩(wěn)取芯防污染裝置。該裝置將底盤封閉留出取芯口，取芯口采用護筒形式與底盤焊接連接，護筒壁設一處排水口，將排水口引致托盤。該裝置有效控制取芯時冷卻水污染成品，也減少后續(xù)水車大面積清洗的困擾，快捷、高效、無污染。

2.1.3 人員標準化管理

牢固樹立“生命至上、安全第一”的理念，正確處理安全與效益、安全與進度的關系，加大安全生產投入，強化安全生產管理[2]，抓好安全教育班前交底，確保先安全后生產、不安全不生產。始終牢記“生命至上、安全第一”思想，在施工生產前召開班前安全教育生產會，對施工安全注意事項進行技術交底。制作安全二維碼，對攤鋪作業(yè)人員定人定崗，分工明確，有利于質量控制。在疫情防控上，采用上下班專車接送工人。在易發(fā)生事故的地方，設置安全警示標志。

2.1.4 路面施工標準化

（1）水穩(wěn)層標準化施工

翔安機場高速公路(沈海高速翔安南路)工程，雙向八車道，設計時速100km/h，主線路基寬度41m。于2021年11月29日在翔安機場高速公路（沈海高速-翔安南路）工程路面合同段：K8+300—K8+500 左幅，進行一段長200m，厚16cm，工程量為4054m2的3%水泥穩(wěn)定碎石底基層試驗段施工。為實現公路路面工程的均質化，探索路面施工中的施工工藝及機具的適應性，為以后的大面積施工收集相關的參數數據、提供有關的現場經驗，該項目特別重視此次施工試驗段（首件工程樣板制）。此次水穩(wěn)層施工，嚴格按照路基移交標準，嚴把路基驗收關。水穩(wěn)底基層施工按照“六化提升”的工作思路開展工作,重點把好三個環(huán)節(jié)：首件環(huán)節(jié)、施工中間環(huán)節(jié)和驗收環(huán)節(jié)。

第一，立模固邊。

特點：水穩(wěn)邊部采用立鋼模攤鋪。攤鋪機外側安排專人進行水泥漿同步撒布，確保水穩(wěn)邊部強度。

為避免傳統(tǒng)施工工藝易造成的邊部松散及線形不順，此次施工替代傳統(tǒng)依靠攤鋪機操作手法和工人拍邊配合的方式，在施工前采用立鋼模預先調順線性，攤鋪時水穩(wěn)邊緣采用人工撒布水泥漿，保證邊部強度及線形流順。

第二，攤鋪系統(tǒng)。

特點：選用三一攤鋪機進行梯隊攤鋪。布料器前端底部設置鏈條防止豎向離析。

攤鋪采用三臺攤鋪機梯隊聯(lián)合作業(yè)，先靠土路肩一側的攤鋪機在前，左側走鋼絲，右側走支架撐鋁合金平衡梁；然后中間攤鋪機左側以前一臺虛鋪為基準，右側走支架撐鋁合金平衡梁；最后靠中央分隔帶一側攤鋪機左側以前一臺虛鋪為基準，右側走鋼絲；前后兩臺攤鋪機的軌道重疊30cm，在攤鋪機搭接處安裝滾輪，對搭接縫進行了初步碾壓。兩臺攤鋪機宜相距10m，在攤鋪機布料器前端底部，設置鏈條，防止豎向離析。

第三，運輸系統(tǒng)。

特點：此次運輸車采用新型智能環(huán)保不伸斗運輸車，具備免頂升、采用履帶輸送、采用遙控器控制混合料輸送三個特點。

運輸車采用新型智能環(huán)保不伸斗運輸車，施工過程中運輸車頂棚覆蓋材料暴露時間少，溫度和濕度變化微小，實際生產的混合料運至現場后與生產設計配合比偏差不大，有助于減少混合料離析。

免頂升，避免了運輸車在互通區(qū)急彎匝道或特殊超高路段車斗頂升后重心高易側翻的現象發(fā)生，保證施工安全。另外，在隧道施工的時候，由于頂升自卸車容易超高碰撞隧道側壁及隧道內通風照明設施，以往采用龍馬車替代，但是龍馬車載重量有限，效率偏低。將該運輸車運用到隧道的施工中，可為隧道的施工提高效率。同時減少了人員在隧道內的時間，也保證了施工安全。

施工時遙控器直接控制混合料的輸送，避免了傳統(tǒng)司機看不到后面或者經驗不足引起的混合料進入攤鋪機料斗偏多或偏少現象的發(fā)生。

第四，碾壓系統(tǒng)。

特點：初壓、復壓、終壓段落設置明顯標志，每一個碾壓段落控制在50m 左右。邊部采用小型夯實機對邊角處進行壓實。

碾壓過程中，壓路機遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則進行梯隊碾壓，嚴格控制施工質量。碾壓時初壓、復壓、終壓段落設置明顯標志。每一個碾壓段落控制在50m 左右。邊部采用小型夯實機對邊角處進行壓實。此次壓路機安裝防撞感應及倒車影像系統(tǒng)，減少了施工視線死角，壓路機操作者視野更廣，另外還在車尾位置安裝了防撞感應系統(tǒng)，有效預防安全事故發(fā)生。

第五，養(yǎng)生系統(tǒng)。

特點：每一碾壓段落碾壓完成后，采用土工布覆蓋養(yǎng)生，沙袋覆壓，并設置養(yǎng)護告示牌。

每一碾壓段碾壓完成后立即進行質量檢查，檢查合格后及時開始養(yǎng)生。養(yǎng)生采用自主加工聚丙烯土工布鋪設架，土工布采用裝載機行走鋪設。相比人工鋪設，效率更高、線形更平整順直、搭接更均勻。土工布采用沙袋覆壓，重疊不小于20cm。覆蓋完成后設置養(yǎng)護告示牌，并及時進行交通管制，保護成品。

第六，監(jiān)測及總結。

通過試驗段的試鋪、檢測及總結，確定了生產配合比為(19～31.5mm）碎石∶（9.5～19mm）碎石∶（4.75～9.5mm）碎石∶（0～4.75mm）石屑＝24∶22∶13∶41，水泥設計：劑量為4.0%、含水率為5.8%、松鋪系數為1.28及碾壓組合等關鍵指標。此次試驗段從整體上看，拌和、運輸、攤鋪、碾壓、養(yǎng)生等各道工序基本銜接良好，實踐證明此次的試驗段施工工藝是較為合理可行的。所使用的微創(chuàng)新裝置、新設備和確定的施工工藝能指導大面積施工。

（2）瀝青混合料標準化施工的計劃

水穩(wěn)試驗段的順利實施，施工中采用的微創(chuàng)新得到驗證，該項目計劃將合理有效的微創(chuàng)新運用到瀝青混合料的攤鋪中，并結合水穩(wěn)和瀝青混合料特點對裝置做了優(yōu)化和調整。類似于水穩(wěn)施工的內容不再贅述，敘述該項目對瀝青混合料攤鋪的計劃。

首先,攤鋪機方面，計劃選用中大寬幅抗離析攤鋪機，實現全幅一機攤鋪，通過滿埋螺旋、二次攪拌，實現了抗離析、超寬度、高平整度，避免了縱向接縫，提高施工質量。另外，對攤鋪機進行進一步改裝，采用小半徑螺旋，并適當抬升螺旋離地高度，同時在攤鋪機主機中間出料口進行螺旋反裝，減少混合料離析；在攤鋪機前擋板加裝橡膠擋板（類似水穩(wěn)攤鋪中使用的鏈條），減少攤鋪豎向離析。

攤鋪機起步、路基與結構物交接段進行掛線施工，適當調整結構層橫縱坡，確保路面整體平整度。對施工已完成的結構層進行逐層平整度檢測，為下一層施工提供數據支持。

通過施工前設置找平基線，攤鋪過程中檢測松鋪厚度、攤鋪厚度等指標對厚度進行監(jiān)測，并在碾壓完成后通過取芯驗證，及時調整結構層的參數指標以達到對厚度的控制。

其次，運輸車方面，在運輸車尾部加焊側板，減少卸料離析；運輸車加裝自動篷布覆蓋設備，有效縮短內外場覆蓋、掀除篷布時間；并在車廂兩側加設石棉+鋁板保溫層，減少運輸過程中溫度散失，防止溫度驟降離析。

再次，碾壓機械方面，不同于水穩(wěn)層的攤鋪，瀝青路面需要涂油，縱坡較大處對壓路機的制動要求更高。計劃通過加裝壓路機擋位限位器，以控制壓路機形式速度，提高壓實功；在壓路機上安裝自動抱死系統(tǒng)、倒車雷達系統(tǒng)、涂油平臺，提高設備本質安全。同時設備采用二維碼管理平臺，便于日常管理維護、收集整理故障狀況，從而及時找到原因有效解決問題。碾壓實施方面，由于瀝青面層的厚度較薄，且硬路肩部位不滿鋪，小型平板夯不易操作，計劃采用增加1臺小型壓路機，確保結構物邊部碾壓到位。

最后，路面“零污染”管控。一是施工區(qū)域出入口設置大門，派專人24h 值班，車輛憑證通行，入口設置移動式洗車池，有效管控外部“污染源”的帶入。二是合理安排施工工序，在碾壓混凝土施工前，完成中分帶及側分帶開挖；在瀝青層施工前完成綠化填土。三是成立保潔班組，發(fā)現污染及時清洗，實現常態(tài)化保潔。

2.2 信息化對路面標準化的提升

2.2.1 信息化管控系統(tǒng)

該項目采用智能信息化管控系統(tǒng)，首先收集拌和樓、運輸車輛、攤鋪機、壓路機的信息，數據收集的設備如下：

（1）瀝青拌和樓——RFID 閱讀器、測溫傳感模塊、通信模塊、監(jiān)控模塊；

（2）瀝青混合料運輸車——RFID 電子標簽卡、通信模塊、北斗定位天線、測溫傳感模塊；

（3）攤鋪機——測溫模塊、通信模塊、北斗定位天線、監(jiān)控模塊；

（4）壓路機——通信模塊、北斗定位天線、監(jiān)控模塊。

通過軟件對數據的收集，實現拌和、運輸、攤鋪、碾壓“全過程、實時、連續(xù)”監(jiān)測。以瀝青混合料施工為例，數據收集的流程如圖1所示。

圖1 信息化管控系統(tǒng)信息收集示意圖

2.2.2 軟件數據處理和應用

通過在瀝青拌和設備中加裝數據采集系統(tǒng)，對混合料每一盤的生產溫度、出料溫度、拌和時間、骨料級配重量偏差、油量偏差、礦粉偏差進行實時采集，并實時上傳至福建高速建設監(jiān)管一體化平臺。采用全過程的路面信息化監(jiān)控體系及智能化施工手段對施工過程進行實時、遠程監(jiān)督。通過對施工中的數據收集、分析及存儲，形成施工質檢、施工進度、成本控制和施工現場指揮為一體的瀝青路面數字化施工系統(tǒng)，實現瀝青路面拌和、運輸、攤鋪、碾壓“全過程、實時、連續(xù)”管控，混合料的攤鋪樁號、部位、結構層都能從監(jiān)控系統(tǒng)中查找，如結構層發(fā)生病害、缺陷，可通過系統(tǒng)溯源查找原因，及時做出調整，采取補救措施避免更大的損失，也為下一步工作和未來類似工作開展提供可靠有效的預防措施。場站拌和管理、運輸管理、攤鋪碾壓管理、現場指揮通過后臺管控系統(tǒng)的整合協(xié)同，彌補了傳統(tǒng)“事后檢測、抽樣檢測”模式的不足，有效地提高了路面施工的質量，延長了路面的使用壽命。管控系統(tǒng)的實施過程如圖2所示。

圖2 信息化管控系統(tǒng)軟件數據處理和應用示意圖

3 結語

本文以翔安機場高速公路工程作為實例，對工程中提出的微創(chuàng)新裝置、新設備通過實踐驗證，進行有效實施。又結合信息化對工程管理模式進行優(yōu)化提升，使得標準化的應用更高效。未來信息化的應用將進一步影響人類的生產生活，工程施工也不例外。工程人員通過信息化從機械的生產中解放出來，將更多的精力投入到提升改造中去，利用信息化使創(chuàng)新裝置、新設備場景自適應，在不同作業(yè)環(huán)境中智能切換，努力使生產走向全自動，實現信息化。