基于物聯網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 系統簡介

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

1.1 監測瀝青拌合站生產質量數據

瀝青拌合站動態監控系統用于監測瀝青混合料生產過程中的集料配合比、油石比、溫度、拌合時間等參數，并實時反應當前生產的混合料的級配曲線，分析當前瀝青混合料生產質量是否符合規范要求。

1.2 運輸車輛實時動態監測

運輸車輛監測系統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、碾壓作業監測

系統實時記錄攤鋪、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。

1.4 施工質量追溯系統

系統通過采集施工過程的所有數據，并將其存儲于服務器信息平臺中心，實現對原始數據歷史施工過程、施工參數、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 生產數據分析選取

2.1.1 拌合站生產數據分析選取

項目2017年7月18日某時段系統通過采集到的AC-25 瀝青混合料各檔熱料、礦粉和瀝青的質量數據，結合各檔熱料倉篩分的結果，依據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據基本重合，能夠實際反應混合料級配。

根據規范及設計要求，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，油石比生產控制穩定。

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，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定。

2.1.2 攤鋪碾壓生產數據分析選取

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

2.2 系統準確性分析

2.2.1 拌合樓系統準確性分析

為了驗證瀝青混合料路面施工動態質量監控系統采集數據的準確性，在拌合站生產瀝青混合料過程中隨機取料，如表2，其中溫度采用現場直接測試，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 級配曲線對比數據

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

2.2.2 攤鋪碾壓系統準確性分析

為了保證溫度的準確性，本過程現場工作人員實時查看現場溫度，如表4所示。

表4 （拌合站—攤鋪—碾壓）各環節間溫度記錄表 ℃

由表4可以看出，拌合站生產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 ℃（規范大于130 ℃），初壓溫度為139 ℃（規范大于125 ℃），復壓溫度為121 ℃，終壓溫度為89 ℃（規范大于60 ℃）。

通過瀝青路面施工監測系統實時控制瀝青路面全過程施工，協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范[1]規定，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質量監控管理系統，實現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范要求。

2.3 報警數據分析

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據進行歸納統計分析。AC-25 瀝青混合料系統記錄的總數為11 929 盤，其中合格為11 916 盤，不合格導致報警盤數為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，統計表如圖4所示。

圖4 瀝青混合料生產數據報表統計

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

3 系統的評價

瀝青混合料路面動態質量監控管理系統對瀝青路面的施工實現從拌合站拌合、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，同時實現拌合站每車料源與現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

通過該系統實現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。在信息化系統使用情況調研中發現，使用該系統的合同段瀝青路面各項參數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、運輸及現場攤鋪碾壓各個環節中的成本及質量風險控制提供了有效實施預警及動態糾偏的手段，實現了各負其責的精細化管理，大幅度降低傳統施工作業中的不可控風險。

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記錄，可實現瀝青路面施工成本的動態分析，從而實現瀝青路面精細化成本控制與核算，通過每天施工中的動態成本核算，促使施工單位優化施工組織設計，為企業帶來直接經濟效益。

3.4 管理效率明顯提高

采用此項技術后，可實時動態掌握拌合站、運輸車輛、攤鋪碾壓設備之間的施工作業信息，實現了瀝青路面施工作業各個環節的機械設備及人員的動態調度與聯動均衡匹配生產，大幅度提升了項目管理效率；同時也可使業主實時掌握工程整體進度，發現制約因素，及時提出合理化管理建議。

4 結語

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