瀝青路面施工遠(yuǎn)程監(jiān)控信息化系統(tǒng)在高速公路大修養(yǎng)護(hù)施工管理中的應(yīng)用
——以達(dá)陜高速公路為例

文｜四川達(dá)陜高速公路有限責(zé)任公司 張合川

達(dá)陜高速公路是四川省高速公路網(wǎng)中的一條主要通道，也是國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略中的八條高速公路建設(shè)項(xiàng)目之一，四川境內(nèi)全長138.58 公里。2012年1月建成通車。達(dá)陜高速公路由達(dá)州市羅江啟程，經(jīng)宣漢縣（普光、黃金、廠溪、新華等鄉(xiāng)鎮(zhèn)）、萬源市（鐵礦、石塘、白沙、茶埡、官渡、梨樹等鄉(xiāng)鎮(zhèn)）后，穿大巴山隧道進(jìn)入陜西境內(nèi)。該高速建成后對達(dá)州市乃至川陜兩省的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展起到極大的推動作用。

達(dá)陜高速公路魏興互通至黃金收費(fèi)站段因運(yùn)營年限長，加之地質(zhì)條件、交通荷載、氣候條件、路基狀況等原因，出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的坑槽、唧漿、裂縫等病害，部分深層次病害難以徹底處治，大大影響行車安全及舒適性，降低公路通行能力，嚴(yán)重影響路面使用性能。因此需及時(shí)對該路段進(jìn)行大修改造。

1.大修養(yǎng)護(hù)施工管理的痛點(diǎn)和應(yīng)對措施

根據(jù)以往的大修養(yǎng)護(hù)工程管理經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場總結(jié)，往往存在一些施工工藝和質(zhì)量管理上的難點(diǎn)、痛點(diǎn)。比如：

①養(yǎng)護(hù)施工的現(xiàn)場復(fù)雜，病害調(diào)查、病害處治方案的確定、病害處治施工、層層驗(yàn)收、施工過程中質(zhì)量和安全的管理等等各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)都需要大量人員集中在一個(gè)時(shí)段內(nèi)及時(shí)、高效的完成工作，盡可能壓縮和節(jié)約工期，減少封閉交通的時(shí)間和對交通安全、通行能力帶來的壓力。因此復(fù)雜的工程環(huán)境、快速高效的施工節(jié)奏要求，又無疑給養(yǎng)護(hù)工程質(zhì)量的管理帶來一定難度和困難挑戰(zhàn)。

②養(yǎng)護(hù)施工現(xiàn)場地點(diǎn)較遠(yuǎn)，戰(zhàn)線較長，管理人員無法及時(shí)抵達(dá)現(xiàn)場開展監(jiān)督管理工作。

③養(yǎng)護(hù)施工大多需要同時(shí)保證交通運(yùn)行不中斷，交通安全壓力和風(fēng)險(xiǎn)巨大，對于施工車輛、管理車輛、各方人員工作中的安全也是一個(gè)隱患。盡量減少車輛、人員在高速公路上、以及停留時(shí)間是有必要的。

面對上述這些客觀的實(shí)際困難和痛點(diǎn)，如何更好的行使監(jiān)管權(quán)力，促進(jìn)工程管理工作良好的落實(shí)是管理人員需要考慮解決的問題。案例養(yǎng)護(hù)工程嘗試應(yīng)用瀝青路面施工遠(yuǎn)程監(jiān)控信息化系統(tǒng)，輔助項(xiàng)目管理人員對施工質(zhì)量進(jìn)行管控。管理人員通過查看監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)時(shí)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，能夠遠(yuǎn)程的、及時(shí)、積極的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場施工質(zhì)量問題并協(xié)調(diào)、指導(dǎo)、督促問題的解決。通過施工遠(yuǎn)程監(jiān)控信息化系統(tǒng)一方面能夠有效降低管理人員出行現(xiàn)場的必要性，一定程度上減少了出行的成本，降低了施工管理的安全風(fēng)險(xiǎn)，另一方面通過遠(yuǎn)程即可發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場問題并予以協(xié)調(diào)處理，也大大提高了工程管理的及時(shí)性。此外還能通過大數(shù)據(jù)分析，現(xiàn)場施工隊(duì)伍的施工工藝數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律，規(guī)范現(xiàn)場施工行為和不良習(xí)慣，從操作手習(xí)慣上提升和改進(jìn)施工工藝和施工標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行力度，從而促進(jìn)工程施工質(zhì)量的提升。是一種能夠“足不出戶”又能高效、高質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量管理的新手段和新工具。瀝青路面施工監(jiān)控信息化系統(tǒng)是借助高精度衛(wèi)星定位、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)的一種信息化系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)可在養(yǎng)護(hù)工程施工中實(shí)現(xiàn)對攤鋪機(jī)的攤鋪施工樁號、攤鋪溫度、攤鋪速度以及壓路機(jī)碾壓過程的位置、碾壓遍數(shù)、碾壓溫度和碾壓速度等關(guān)鍵施工工藝的全過程、實(shí)時(shí)監(jiān)管。通過信息化系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程的查看、分析現(xiàn)場的施工工藝執(zhí)行情況，對于不符合養(yǎng)護(hù)施工標(biāo)準(zhǔn)的行為進(jìn)行實(shí)時(shí)的預(yù)警和提醒，通過系統(tǒng)還可分析、統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場工藝數(shù)據(jù)，總結(jié)現(xiàn)場施工的規(guī)律、習(xí)慣并發(fā)現(xiàn)深層次的問題，用來進(jìn)一步規(guī)范現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)施工行為，提升現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量。

圖1 北斗高精度衛(wèi)星定位基站的安裝

圖2 現(xiàn)場北斗衛(wèi)星定位和LED 屏的安裝

圖3 現(xiàn)場各傳感器、車載平板等的安裝

2.系統(tǒng)硬件部署情況

案例瀝青路面施工遠(yuǎn)程信息化監(jiān)控系統(tǒng)主要由管理軟件平臺以及北斗高精度衛(wèi)星定位基站和安裝在各攤鋪機(jī)和壓路機(jī)上的溫度傳感器、速度傳感器、北斗高精度定位移動站、車載平板、數(shù)據(jù)采集儀、天線、LED 屏幕等硬件設(shè)備組成。

結(jié)合施工現(xiàn)場條件，本項(xiàng)目的北斗衛(wèi)星定位基站安裝在普光收費(fèi)站內(nèi)，以覆蓋養(yǎng)護(hù)施工段落。現(xiàn)場設(shè)備分別固定安裝在福格勒攤鋪機(jī)、寶馬雙鋼輪壓路機(jī)、徐工膠輪壓路機(jī)上（表1）。

表1 項(xiàng)目遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備安裝情況

3.施工工藝監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析

項(xiàng)目主要涉及上面層、中面層路面施工，受養(yǎng)護(hù)工程的病害特點(diǎn)和銑刨處治方案的影響，部分中面層施工段落不夠連續(xù)，且是單車道或雙車道銑刨重鋪，因此整體中面層施工數(shù)據(jù)相對上面層波動性較大。

3.1 有效攤鋪溫度

攤鋪溫度是通過安裝在攤鋪機(jī)熨平板側(cè)的紅外溫度傳感器進(jìn)行采集。有效攤鋪溫度是監(jiān)控系統(tǒng)通過對攤鋪機(jī)行走速度、攤鋪溫度的采集和AI 判斷過濾后得到的攤鋪溫度。由于數(shù)據(jù)量較大，本次對每天的攤鋪溫度進(jìn)行了初步統(tǒng)計(jì)和取值，進(jìn)行日攤鋪溫度的分析。根據(jù)本項(xiàng)目的要求，中面層攤鋪溫度的控制上限為190℃，攤鋪溫度的控制下限為160℃。上面層攤鋪溫度的控制上限為195℃，攤鋪溫度的控制下限為160℃。

圖4 中上面層日有效攤鋪溫度分布對比圖

通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)日常預(yù)警短信和平臺查看、分析發(fā)現(xiàn)：①中面層攤鋪溫度初期少數(shù)不滿足控制要求，后期整體能滿足控制要求。相比上面層整體離散性波動較大。②上面層攤鋪溫度整體滿足控制要求，初期溫度控制波動較大，后期有較大改進(jìn)，離散性波動較小。

項(xiàng)目管理人員初期就攤鋪溫度問題進(jìn)行了專門的排查和研究，結(jié)合前期現(xiàn)場觀察的情況，發(fā)現(xiàn)溫度的波動主要是拌和運(yùn)輸環(huán)節(jié)存在溫度波動大、運(yùn)輸存在溫度散失波動、早晚氣溫等問題引起，部分是因?yàn)楣ぷ髅娌贿B續(xù)、停機(jī)待料時(shí)間較長導(dǎo)致，尤其中面層攤鋪工作面連續(xù)性較差。針對這些特點(diǎn)和問題，會同監(jiān)理、施工單位采取了一些優(yōu)化措施，比如：

①要求拌合站從集料含水率、熱倉骨料加熱溫度控制、瀝青加熱溫度控制等環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化管理，同時(shí)安排專人加強(qiáng)拌合站混合料出廠監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)波動較大時(shí)及時(shí)反饋調(diào)整。

②要求對運(yùn)輸車輛強(qiáng)化覆蓋措施，加強(qiáng)保溫。

③結(jié)合現(xiàn)場工作面準(zhǔn)備情況進(jìn)行運(yùn)輸車調(diào)度，避免的運(yùn)輸過程中以及長時(shí)間等待卸料過程中混合料溫度的散失波動。

④要求現(xiàn)場加強(qiáng)攤鋪前準(zhǔn)備工作，避免停機(jī)等料時(shí)間過長。

從整體數(shù)據(jù)后期波動情況和現(xiàn)在實(shí)體抽檢情況來看，自從改進(jìn)措施落實(shí)后，整體攤鋪溫度相比初期趨于穩(wěn)定，溫度控制趨于良好。取得了較好的整改效果。

3.2 攤鋪速度

通過北斗高精度衛(wèi)星定位設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對攤鋪速度的監(jiān)控，由于數(shù)據(jù)量較大，本次對每天的攤鋪速度進(jìn)行了初步統(tǒng)計(jì)和取值，進(jìn)行日攤鋪速度的分析。根據(jù)本項(xiàng)目的要求，上中面層攤鋪速度的控制上限為3.5m/min，攤鋪溫度的控制下限為1.0m/min。

通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)日常預(yù)警短信和平臺查看、分析：①中面層攤鋪速度初期控制較好，中后期控制波動較大且速度較快，超出上限次數(shù)較多。②上面層攤鋪速度整體控制一般且較快，超出上限次數(shù)較多。相對后期離散性有較大改進(jìn)。③整體上上面層攤鋪速度相比中面層控制稍好。

圖5 上中面層攤鋪速度分布對比圖

項(xiàng)目管理人員對攤鋪速度的管理一直較為關(guān)注，結(jié)合前期現(xiàn)場觀察的情況，發(fā)現(xiàn)速度的波動主要受養(yǎng)護(hù)施工工作面不連續(xù)、運(yùn)輸車到場受保通干擾、雨天天氣、早晚氣溫等客觀不確定性、不可控的因素影響。而為了保證在施工窗口期完工，因此整體攤鋪速度偏快。另一方面，結(jié)合實(shí)際攤鋪效果、攤鋪鋪面質(zhì)量和現(xiàn)場實(shí)體質(zhì)量的施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，大修養(yǎng)護(hù)工程攤鋪速度上限考慮適當(dāng)放寬到4.0m/min是比較符合管理實(shí)際的。

3.3 碾壓速度

同樣，通過北斗高精度衛(wèi)星定位設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對碾壓速度的監(jiān)控，由于數(shù)據(jù)量較大，本次對每天的碾壓速度進(jìn)行了初步統(tǒng)計(jì)和取值，進(jìn)行日碾壓速度的分析。根據(jù)本項(xiàng)目的要求，上面層碾壓速度的控制上限為6.0km/h，攤鋪速度的控制下限為1.0km/h。

根據(jù)圖6、圖7數(shù)據(jù)可得出：

圖6 上面層膠輪、鋼輪日碾壓速度波動對比

圖7 上面層膠輪、鋼輪碾壓速度分布對比

①整體上膠輪、鋼輪的碾壓速度偏快，尤其膠輪碾壓速度較多超出上限控制。

②整體上碾壓速度穩(wěn)定性較好，離散性不大。

通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)平臺查看、分析功能，項(xiàng)目管理人員對碾壓速度偏快的問題進(jìn)行了觀察和分析，發(fā)現(xiàn)碾壓速度主要受攤鋪速度影響較大。為了保證“高溫、緊跟、慢壓”的碾壓工藝，在混合料溫度盡可能高的前提下碾壓足夠的遍數(shù)，碾壓速度會適當(dāng)加快，以最終保證壓實(shí)度。因此，整體碾壓速度偏快。

從現(xiàn)場碾壓質(zhì)量、效果和實(shí)體檢測結(jié)果來看，整體碾壓速度并未有明顯負(fù)面影響。結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，大修養(yǎng)護(hù)工程碾壓速度上限考慮適當(dāng)放寬到7.0km/h 是比較符合管理實(shí)際的。

3.4 碾壓有效遍數(shù)

通過北斗高精度衛(wèi)星定位設(shè)備對每個(gè)膠輪壓路機(jī)和雙鋼輪壓路機(jī)的坐標(biāo)位置進(jìn)行監(jiān)控，經(jīng)過對監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的時(shí)序、坐標(biāo)位置換算和統(tǒng)計(jì)，可以監(jiān)控每個(gè)設(shè)備在每個(gè)段落的碾壓遍數(shù)。同時(shí)經(jīng)過AI 計(jì)算和過濾得出有效碾壓遍數(shù)。

根據(jù)圖8、圖9、圖10數(shù)據(jù)可得出：

圖8 上面層膠輪有效碾壓遍數(shù)圖

圖9 上面層雙鋼輪有效碾壓遍數(shù)圖

圖10 上面層壓路機(jī)有效碾壓遍數(shù)分布對比

①整體碾壓遍數(shù)滿足要求，且偏高限。

②膠輪和鋼輪壓路機(jī)都有超壓現(xiàn)象，而鋼輪壓路機(jī)有少壓現(xiàn)象，且遍數(shù)離散性比膠輪壓路機(jī)大。

③膠輪整體碾壓遍數(shù)相比鋼輪碾壓遍數(shù)多。超壓占比大。

通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)平臺查看、分析功能，項(xiàng)目管理人員對碾壓遍數(shù)觀察和分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場整體有限碾壓遍數(shù)較好，存在多壓、超壓的現(xiàn)象主要是氣溫、雨天等影響，現(xiàn)場人員擔(dān)心壓實(shí)度不足而循環(huán)不停歇碾壓所致。從碾壓的效果、實(shí)體滲水系數(shù)、壓實(shí)度質(zhì)量檢測情況來看，整體碾壓較為密實(shí)，效果良好。同時(shí)雙鋼輪壓路機(jī)的操作人員對遍數(shù)的管控還有待加強(qiáng)，減少碾壓遍數(shù)的離散性。

4.總結(jié)與經(jīng)驗(yàn)

通過瀝青路面施工遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在達(dá)陜高速公路的應(yīng)用，使之成為了本項(xiàng)目施工管理中的高效、及時(shí)管理工具，真實(shí)、好用的管理助手，能夠通過系統(tǒng)及時(shí)、可靠的發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場管理和操作過程中的問題，引導(dǎo)管理者及時(shí)去分析、解決問題，以改進(jìn)工藝、提升工程質(zhì)量。通過本案例的應(yīng)用，可總結(jié)得出結(jié)論如下：

①達(dá)陜高速養(yǎng)護(hù)工程整體施工工藝可控，指標(biāo)良好，管理有序且有較大改進(jìn)。

②養(yǎng)護(hù)工程攤鋪碾壓施工工藝管理指標(biāo)基本可行，攤鋪速度可適當(dāng)放寬4m/min。碾壓速度可適當(dāng)放寬到7km/h。

③后續(xù)有必要將路面信息化系統(tǒng)延伸到拌合站、運(yùn)輸環(huán)節(jié)的管理，將原材料、拌和、運(yùn)輸納入信息化監(jiān)管，形成一個(gè)較為完善的信息化管理體系。

同時(shí)，在本案例信息化系統(tǒng)應(yīng)用過程中也獲得了一些應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)：

①信息化體系的建設(shè)和應(yīng)用過程中，需要業(yè)主、監(jiān)理、施工各方參與，從建設(shè)方案、管控標(biāo)準(zhǔn)、組織實(shí)施等各方面進(jìn)行保障。確保信息化有可落地的方案、可執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。

②應(yīng)強(qiáng)化現(xiàn)場操作手對信息化設(shè)備的日常管理和簡單維護(hù)責(zé)任，平時(shí)查看通電通訊接口是否正常，以便及時(shí)反饋，以保證信息化數(shù)據(jù)持續(xù)、穩(wěn)定采集和上傳。

③信息化監(jiān)控收集到的各環(huán)節(jié)的海量數(shù)據(jù)，應(yīng)有專門人員負(fù)責(zé)進(jìn)行瀏覽、分析和統(tǒng)計(jì)，及時(shí)通過大數(shù)據(jù)分析得出一些結(jié)論，反饋并輔助現(xiàn)場進(jìn)行施工工藝、管理方案、管控標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備維護(hù)等各方面優(yōu)化和調(diào)整。

總之，監(jiān)控信息化系統(tǒng)不僅僅是軟硬件的集合和冷冰冰的數(shù)據(jù)，也是需要各級管理人員、操作人員共同參與，才能真正起到良好的效果，才能切切實(shí)實(shí)讓信息化落地生根，蓬勃發(fā)展，使之更好地為工程各參建單位提供更豐富、更便捷、更科學(xué)、更有效的輔助決策服務(wù)。