摘要：在我国高速公路建设以事后检测为主要控制手段，使业主单位和监管机构很难辨别施工单位以应付检查和验收而编制的施工“虚假数据”，长期困扰着我国高速公路建设行业的质量管理环节。因而，构建沥青路面施工质量信息化控制体系，已成为迫切的任务。本文以从原材料生产、混合料生产、路面压实三个方面，构建了沥青路面施工质量信息化控制系统。
关键词：沥青路面；施工质量；信息化管理
近年来，随着物联网以及4G远程通讯技术的迅速发展，国内外众多专家学者把远程信息化监控研究带到传统工程行业中。Xin Fen和Steven A.Velinsky[1]、F. Peyret[2]以及R.Navon和Y.Shpatnisky[3]等，都已经在施工远程信息化监控领域中作出了不少研究。在国内，张秀丽[4]基于无线传感器网络与相结合的无线数据传输监测系统，提出了地铁隧道施工实时监测系统；叶洪[5]采用临境化的设计方法对盾构施工远程监控系统进行了研究；平玉柱[6]等将远程视频监控系统应用在在工程项目安全管理上。开展高速公路路施工信息化控制管理系统研究，是我国公路建设行业函待解决的课题。为此，本文提出基于4G网络，针对高速公路沥青路面建设特点，对沥青路面施工质量信息化控制系统进行研究。
1 系统结构
系统通过各监控子系统对原材料生产、沥青混合料拌和生产和路面碾压密实等环节进行实时监控以及关键指标试验数据过程控制统计。系统监控的方式包括现场数据信息采集、试验检测，采集到的现场数据信息和试验数据通过无线网络发送至监控中心。监控中心的视频服务器用于存储各监控子系统发送的数据，数据服务器用于数据信息的存储、分析。用户通过监控中心可以浏览、分析生产施工中的数据信息，并可以实时查看个质量监控指标动态图。监控系统采用基4G无线传输方式通信方式采，此系统分为三个层次：现场数据采集层、数据网络传输层、远程监控层，具体结构如图1所示。
图1 沥青路面施工质量监控系统总体结构示意图
2 原材料质量信息化控制子系统
2.1 石料质量控制
《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中对粗集料的质量要求包括两个方面：一方面是反映材料来源的资源特性，如密度、压碎值、磨光值等；另一方面是反映加工水平的加工特性，如石料的粒径与级配、针片状颗粒含量、含泥量等。我国石料加工水平不高、管理水平落后，也没有相对应的验收规范和指标等，制约着原材料的生产监控的实施。
采用关键筛孔（公称粒径）通过率变异性来评价不同规格集料的质量，用针片状含量变异性评价原材料加工水平，通过三大指标变异性来评价石料的生产质量可达到良好的监控效果[7][8]。
2.1 沥青质量控制
鉴于沥青生产基本进入到了全自动工业化生产，尤其沥青生产工序、工艺繁复，因此只对沥青材料建立试验信息化管理数据库，以此为沥青进场质量把关。
3 沥青混合料生产质量信息化控制子系统
沥青混合料质量控制子系统分为实时监控和过程控制两部分。
采用基于打印机数据流解析，对混合料生产信息实心进行了数据采集，实时监控沥青混合料生产中所使用的集料配比、沥青用量、沥青和集料加热温度、拌和温度、拌和时间和冷料转速等数据，并对不合格混合料进行报警提醒。并将其转化成配合比数据进行监控，能对每一锅混合料原材进行质量监控并生产配合比动态控制图，并对应每一种原材设定警戒值，对配合比超出设定值的料进行报警实。
混合料实时监控系统只能对每一仓（档）石料的用量进行监控而无法细致到相对的粒径通过率，采用燃烧筛分试验建立混合料级配过程控制系统，通过关键筛孔指标的通过率变化并且对过程数据进行分析查找问题原因，通过对沥青拌合站系统、原材料生产系统以及人工因素的调整消除了施工过程异常，最终使施工过程处于“受控”状态。
4 面压实成型质量信息化控制子系统
压实质量控制子系统分为实时监控和过程控制两部分。
由于传统压实度检测方式的滞后，无法做到实时控制路面压实度。目前国内外开发的智能压实系统都基于对振动压路机激振信号的分析，并且已经在实际的工程中应用，显示出良好的使用效果。但这种方法由于采用间接方法，无法得出实际的压实度值，我国沥青路面建设在验收评定时候必须用到实际的压实度值，所以以振动压路机激振信号分析为基础智能压实系统也用于压实过程的辅助性控制，而无法做到定性的评判。通过采用PQI无核密度仪对沥青路面压实进行实时检测，检测结果表明PQI能在施工过程中及时发现压实度不足的地方，可以反馈给承包商及时进行补压[9][10]。由于PQI具有快速、准确、可靠的特点，所以可以在实际施工压实过程中进行压实度动态监控控制。
同时，以压实度、孔隙率过程控制指标，建立一个沥青路面压实度控制数据库，通过采用均值-极差控制图以及数据正态检测两个分析途径来达到对路面压实度和孔隙率的过程控制。
5 结语
（1）本文在吸收总结国内外同行在沥青路面施工质量检测和控制技术研究成果的基础上，研究了沥青拌合楼实时监控技术、新型快速无损检测技术，从原材料生产、混合料生产、路面压实三个方面构建了独特的沥青路面施工质量信息化控制系统。
（2）沥青路面工程质量过程控制是一个多学科交叉的系统工作，由于国内外高新检测和施工机械技术正处在快速发展阶段，在网络通讯数据采集系统飞速发展的今天，实时监控的新技术也在大量涌现，有必要利用更先进的实时检测和施工设备，进一步开展沥青路面工程质量实时过程控制技术的研究。
参考文献
[1]Feng X，Velinsky S. A. Development of a distributed multiple mobile robot control system forautomatic highway maintenance and construction[C]，Proceedings of the 40th Midwest Symposium onIEEE in Circuits and Systems，1997（1），489-492
[2]Peyret F，Jurasz J，Carrel A，et al. The computer integrated road construction project[J]. Automation in Construction，2000，9（5）：447-461
[3]Navon R，Shpatnitsky Y. A model for automated monitoring of road construction[J]. ConstructionManagement and Economics，2005，23（9）：941-951
[4]张秀丽.地铁隧道施工实时监测系统及应用研究[D]：[硕士学位论文].沈阳：东北大学，2013
[5]叶洪.临境化盾构施工远程监控系统研究[D]：[硕士学位论文].西安：长安大学，2014
[6]平玉柱等.远程视频监控系统在工程项目安全管理上的应用[J].工程管理学报，2011，25（2）：70-74
[7]刘涛，杨东来，黄维蓉.沥青路面集料特性与加工技术[M].北京：人民交通出版社，2013.
[8]刘涛，陈泰浩.沥青面层集料加工及拌和楼配筛技术研究[C].见：中国公路学会2005年学术年会论文集（上）
[9]高国华等.采用PQI评价高性能沥青路面压实效果[J].重庆交通大学报.2008，27（4）：568
[10]查旭东，黄雷.PQI快速检测评价沥青路面压实质量的应用研究[J].长沙理工大学学报.2008（05），7-11
论文作者:叶辉贤
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/30
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