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

文｜四川達陜高速公路有限責任公司 張合川

達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)項目之一，四川境內(nèi)全長138.58 公里。2012年1月建成通車。達陜高速公路由達州市羅江啟程，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，穿大巴山隧道進入陜西境內(nèi)。該高速建成后對達州市乃至川陜兩省的經(jīng)濟社會發(fā)展起到極大的推動作用。

達陜高速公路魏興互通至黃金收費站段因運營年限長，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，嚴重影響路面使用性能。因此需及時對該路段進行大修改造。

1.大修養(yǎng)護施工管理的痛點和應(yīng)對措施

根據(jù)以往的大修養(yǎng)護工程管理經(jīng)驗和現(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、痛點。比如：

①養(yǎng)護施工的現(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、層層驗收、施工過程中質(zhì)量和安全的管理等等各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)都需要大量人員集中在一個時段內(nèi)及時、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)護工程質(zhì)量的管理帶來一定難度和困難挑戰(zhàn)。

②養(yǎng)護施工現(xiàn)場地點較遠，戰(zhàn)線較長，管理人員無法及時抵達現(xiàn)場開展監(jiān)督管理工作。

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

面對上述這些客觀的實際困難和痛點，如何更好的行使監(jiān)管權(quán)力，促進工程管理工作良好的落實是管理人員需要考慮解決的問題。案例養(yǎng)護工程嘗試應(yīng)用瀝青路面施工遠程監(jiān)控信息化系統(tǒng)，輔助項目管理人員對施工質(zhì)量進行管控。管理人員通過查看監(jiān)控系統(tǒng)中實時的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，能夠遠程的、及時、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險，另一方面通過遠程即可發(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性。此外還能通過大數(shù)據(jù)分析，現(xiàn)場施工隊伍的施工工藝數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律，規(guī)范現(xiàn)場施工行為和不良習慣，從操作手習慣上提升和改進施工工藝和施工標準的執(zhí)行力度，從而促進工程施工質(zhì)量的提升。是一種能夠“足不出戶”又能高效、高質(zhì)量進行現(xiàn)場養(yǎng)護施工質(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)、云計算技術(shù)的一種信息化系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)可在養(yǎng)護工程施工中實現(xiàn)對攤鋪機的攤鋪施工樁號、攤鋪溫度、攤鋪速度以及壓路機碾壓過程的位置、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、實時監(jiān)管。通過信息化系統(tǒng)，可以實時、遠程的查看、分析現(xiàn)場的施工工藝執(zhí)行情況，對于不符合養(yǎng)護施工標準的行為進行實時的預(yù)警和提醒，通過系統(tǒng)還可分析、統(tǒng)計現(xiàn)場工藝數(shù)據(jù)，總結(jié)現(xiàn)場施工的規(guī)律、習慣并發(fā)現(xiàn)深層次的問題，用來進一步規(guī)范現(xiàn)場養(yǎng)護施工行為，提升現(xiàn)場養(yǎng)護施工質(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和壓路機上的溫度傳感器、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，本項目的北斗衛(wèi)星定位基站安裝在普光收費站內(nèi)，以覆蓋養(yǎng)護施工段落。現(xiàn)場設(shè)備分別固定安裝在福格勒攤鋪機、寶馬雙鋼輪壓路機、徐工膠輪壓路機上（表1）。

表1 項目遠程監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備安裝情況

3.施工工藝監(jiān)控數(shù)據(jù)分析

項目主要涉及上面層、中面層路面施工，受養(yǎng)護工程的病害特點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熨平板側(cè)的紅外溫度傳感器進行采集。有效攤鋪溫度是監(jiān)控系統(tǒng)通過對攤鋪機行走速度、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行了初步統(tǒng)計和取值，進行日攤鋪溫度的分析。根據(jù)本項目的要求，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，離散性波動較小。

項目管理人員初期就攤鋪溫度問題進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輸環(huán)節(jié)存在溫度波動大、運輸存在溫度散失波動、早晚氣溫等問題引起，部分是因為工作面不連續(xù)、停機待料時間較長導(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)進行精細化管理，同時安排專人加強拌合站混合料出廠監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)波動較大時及時反饋調(diào)整。

②要求對運輸車輛強化覆蓋措施，加強保溫。

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

④要求現(xiàn)場加強攤鋪前準備工作，避免停機等料時間過長。

從整體數(shù)據(jù)后期波動情況和現(xiàn)在實體抽檢情況來看，自從改進措施落實后，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行了初步統(tǒng)計和取值，進行日攤鋪速度的分析。根據(jù)本項目的要求，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。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)護施工工作面不連續(xù)、運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)合實際攤鋪效果、攤鋪鋪面質(zhì)量和現(xiàn)場實體質(zhì)量的施工經(jīng)驗總結(jié)，大修養(yǎng)護工程攤鋪速度上限考慮適當放寬到4.0m/min是比較符合管理實際的。

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行了初步統(tǒng)計和取值，進行日碾壓速度的分析。根據(jù)本項目的要求，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。

通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)平臺查看、分析功能，項目管理人員對碾壓速度偏快的問題進行了觀察和分析，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)，碾壓速度會適當加快，以最終保證壓實度。因此，整體碾壓速度偏快。

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

3.4 碾壓有效遍數(shù)

通過北斗高精度衛(wèi)星定位設(shè)備對每個膠輪壓路機和雙鋼輪壓路機的坐標位置進行監(jiān)控，經(jīng)過對監(jiān)控數(shù)據(jù)的時序、坐標位置換算和統(tǒng)計，可以監(jiān)控每個設(shè)備在每個段落的碾壓遍數(shù)。同時經(jīng)過AI 計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膠輪和鋼輪壓路機都有超壓現(xiàn)象，而鋼輪壓路機有少壓現(xiàn)象，且遍數(shù)離散性比膠輪壓路機大。

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。

通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)平臺查看、分析功能，項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)場人員擔心壓實度不足而循環(huán)不停歇碾壓所致。從碾壓的效果、實體滲水系數(shù)、壓實度質(zhì)量檢測情況來看，整體碾壓較為密實，效果良好。同時雙鋼輪壓路機的操作人員對遍數(shù)的管控還有待加強，減少碾壓遍數(shù)的離散性。

4.總結(jié)與經(jīng)驗

通過瀝青路面施工遠程監(jiān)控系統(tǒng)在達陜高速公路的應(yīng)用，使之成為了本項目施工管理中的高效、及時管理工具，真實、好用的管理助手，能夠通過系統(tǒng)及時、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)管理者及時去分析、解決問題，以改進工藝、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達陜高速養(yǎng)護工程整體施工工藝可控，指標良好，管理有序且有較大改進。

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

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

同時，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：

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、管控標準、組織實施等各方面進行保障。確保信息化有可落地的方案、可執(zhí)行的標準。

②應(yīng)強化現(xiàn)場操作手對信息化設(shè)備的日常管理和簡單維護責任，平時查看通電通訊接口是否正常，以便及時反饋，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)有專門人員負責進行瀏覽、分析和統(tǒng)計，及時通過大數(shù)據(jù)分析得出一些結(jié)論，反饋并輔助現(xiàn)場進行施工工藝、管理方案、管控標準、設(shè)備維護等各方面優(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，才能切切實實讓信息化落地生根，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、更有效的輔助決策服務(wù)。