裝配式路面基層的施工質量控制模型研究

李曉，衣智明 （中國水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410005）

裝配式建筑在我國的飛速發展，已表現為從技術終端出發，逐漸帶動建筑產業化鏈條完善的態勢[1]。與此同時，基礎設施工程的裝配化也已提上日程[2]，譬如吉林省率先于2015年發布了地方性的《預制裝配式道路基層工程技術規程》（DB22/JT135-2015）,《裝配式路面基層工程技術規程》行標的《意見稿》也于2020年初下發。裝配式路面基層的推廣應用必將在近年內實現。筆者根據在裝配式路面基層方面的施工經驗，對其施工質量的控制模型問題做以下探討研究。

1 裝配式路面基層施工的類比模型

裝配式路面基層，有別于傳統路面基層的特征，主要表現在材料、工藝和養護三個方面[3]。在材料方面裝配式路面基層使用板塊狀材料，而傳統路面基層使用散體材料；施工工藝方面，裝配式路面基層實際上是一種砌筑工藝，而傳統路面基層是碾壓工藝；差別最大而且對后期質量影響最大的養護方面，裝配式路面基層屬于部分養護，而傳統路面基層屬于整體養護。從對比結果而言，裝配式路面基層與傳統路面基層之間的差別可謂不可以道里計。而在施工質量控制方面，裝配式路面基層與傳統路面基層的核心原則是不同的：傳統的路面施工，路基高程缺陷是可以通過底基層、基層的施工“找平”完善的，即在工程質量角度上，單一環節的個體質量與最終的整體質量之間的關系是一種層積模式；而裝配式路面的施工，單一環節的個體質量與最終的整體質量之間的關系是一種加權模式，后一工序對前一工序的彌縫能力不足。如圖1、2所示。

圖1 傳統路面基層質量發展的層積模式

圖2 裝配式路面基層質量發展的加權模式

但裝配式路面基層的施工邏輯，并不是憑空出現的。在實際的工程中有諸多的施工模型可資類比，最簡單的例子就是“貼瓷磚”。在吉林省《裝配式路面基層工程技術標準》（DB22/T 5006-2018）中，對裝配式路面基層的施工規定為進場準備→掛中邊線→卸車碼放→鋪設基塊→裝配混凝土琮→混凝土封邊→填充灌漿料及養生→驗收[4]。需要指出的是，裝配式路面基層的“進場準備”包括底基層處理和整平層、夾層施工，與傳統道路基層施工前的路基處理是有很大區別的。貼瓷磚的工藝流程一般為排磚→找標高→基底處理→鋪抹結合層砂漿→鋪磚→養護→勾縫→驗收。

對比裝配式路面基層與“貼瓷磚”的施工工藝，可以得到以下的類比關系。

從表1可以較直觀的了解，裝配式路面基層的施工工藝模型的藍本與裝飾工程中的“貼瓷磚”其實是具有一致性的。而在質量控制的角度，兩者均可歸納為鋪前控制、鋪中控制、鋪后控制三個主要階段。

2 裝配式路面基層的施工質量控制模型

將圖2所示的路面基層質量加權模式與下表所示的三個質量控制階段相結合，就可以得出一個裝配式路面基層質量控制模型的基本數學表述：

裝配式路面基層與“貼瓷磚”工藝對比

其中：

Z：質量控制系數；

gi：第i階段的實際質量控制系數；

Gi：第i階段的設定質量控制系數；

Qi：第i階段的質量控制權重。

在公式（1）所示的質量控制模型中，任一質量控制階段的系數都不會得到抵消，從而任一質量控制階段的失誤都將反映到整體的質量缺陷上。因而在理論上講，裝配式路面基層的應用增加了路面基層質量控制的難度，提高了質量風險。但結合施工實踐的現狀，裝配式路面基層使質量控制的細節得到了精細化，實際上有助于降低質量風險。這是由于傳統的路面基層施工設計，也是屬于公式（1）所示的模型，但在實際施工中由于方式的原始性和構筑物呈現效果的整體性，使其先期環節的質量問題掩蓋了后續環節。兩種施工方法的工序權重分布如圖3所示。

圖3 兩種施工方法的質量控制權重分布

在傳統的路面基層施工中，質量控制主要集中在“攤鋪”、“碾壓”環節，而路基平整度、高程的誤差都可以被一定程度地掩蓋或“修復”。但在裝配式路面基層施工中，由于基層結構是預制的，其厚度缺乏可調節性，故路基（底基層）的質量要求變得更加突出。這一特征在圖3得到了較好的展現。

從另一個角度看，傳統的路面基層施工最注重的是工程的功能性，裝配式路面基層更注重工程的耐久性，因為在施工工序中相對置后的工序對構筑物的功能性影響更為直接，而相對置前的工序對構筑物的耐久性更為深遠。這是裝配式路面基層的一個顯著優勢。

3 裝配式路面基層施工質量控制模型的運用

如圖3所示，裝配式路面基層的工序權重是平均分布的，這一點與公式（1）看似矛盾，其實不然。因為在圖3中，筆者默認“工序是橫軸上一個平穩均勻變量”，但實際的工程中并不存在一個工序坐標軸。根據施工經驗，在裝配式路面基層施工中，存在兩個管理坐標軸，一個是工期投入坐標軸，一個是資本投入坐標軸。資本投入收到外部性影響較多，不易考慮，故此處僅考慮工期投入情況[5]。將圖3中所示的規律，與工期投入相結合，得到圖4。

圖4 考慮工期投入的質量控制權重分布

如圖4所示，是在圖3的基礎上，質量控制的三個階段分別獲得工期權重0.2、0.3、0.5（這一權重劃分主要是以傳統的路面基層施工場地清整、攤鋪碾壓、灑水養護為準，在裝配式路面基層施工中，一般情況下前面兩個的權重會更高，裝配式路面基層的曲線會更趨于水平）的情況下得到的權重分布對比圖。

由圖4可知，即便在同等工期成本條件下，裝配式路面基層與傳統的路面基層施工相比，早期的質量控制投入也較大，而后期的質量控制投入較小。在物資相對充足、不受地材限制，且資本投入穩定的條件下，這是一種典型的質量有利、成本不利的施工方式。但如果考慮到綜合質量控制成本的問題，情況就會有所不同：在裝配式路面基層質量控制中，綜合投入更趨穩定，傳統的路面基層施工方式的綜合投入則存在陡增陡減（考慮到施工的間歇性）現象，因而裝配式路面基層施工對施工組織、人員集散的要求偏低，在綜合管理成本上占有一定的優勢。

而根據筆者多年的施工管理經驗，裝配式路面基層的質量控制模型在有利于對施工組織設計的優化之外，更直接的體現在工程品質的上游管控方面。工程的前期投入越大，材料來源越多元化，其現場施工的質量管控的效益就越大。因而，裝配式路面基層在緩解施工單位質量負擔的同時，帶動了上游質量管理投入，是一種更具有公益性的工程形式。

4 結論

本文從裝配式路面基層與傳統路面施工方式的差異分析出發，結合對“貼瓷磚”的類比研究，得到了裝配式路面基層質量管控的基本數理模型。并在此基礎上，利用數理模型對裝配式路面基層和傳統路面基層質量管控進行了對比研究，最后引入工程的時間成本概念，對兩種質量管控模式的質量后果、管理成本進行了深入的探討，得到以下結論：

①傳統路面基層施工質量控制屬于層級模式，而裝配式基層的質量控制屬于加權模式。兩種模式最本質的區別在于，層級模式的終值是每個單層值的累積，加權模式的終值是每個單項值的權值。因而裝配式路面基層的質量控制更加強調全工序周期的控制。

②傳統路面基層的優勢體現在功能取向方面，而裝配式路面基層的質量控制模式對構筑物的耐久性更有利。但這并非意味著裝配式路面基層在構筑物的功能實現方面存在缺陷，而僅意味著在同等外部作用條件下，裝配式路面基層的整體投入中，針對工程耐久性方面的比重更大。

③考慮工期成本的情況下，在理想狀態下裝配式路面基層是一種典型的質量有利、成本不利的施工方式，但考慮到綜合管理成本，裝配式路面基層具有一定的優勢。

需要注意的是，本文的結論是根據筆者的道路工程管理實踐獲得，在不同的地域則需要基于多方面的考慮。尤其是在華中、華東等優質地材較充分的地區，裝配式路面基層的使用可能會對工程的總體成本不利。因而，筆者認為裝配式理念在基礎設施工程，尤其是線性工程中的運用尚需慎重的論證，裝配式建筑作為一種必然的發展方向是不應改變的，但在具體的應用中應該更多的考慮形式的多元化。