智能化管控技术在沥青路面施工质量预警处置中的应用

赵 玮,叶 炜,潘 芳,葛 浩

(1.江苏省交通工程建设局,江苏南京 210004;2.江苏东交工程设计顾问有限公司,江苏南京 210000)

智能化管控技术在沥青路面施工质量预警处置中的应用

赵 玮1,叶 炜2,潘 芳2,葛 浩2

(1.江苏省交通工程建设局,江苏南京 210004;2.江苏东交工程设计顾问有限公司,江苏南京 210000)

针对目前沥青路面工程建设质量管理方式落后、生产监督管理效率不高等现象,从沥青路面管控技术原理着手,验证了信息技术在沥青路面施工质量预警处置中的应用效果。结合通洋高速公路工程,对施工过程中的油石比、摊铺速度等相关指标进行评估和实时监测,提出合理有效的预警决策方案,进而达到提高沥青路面施工质量的目的。研究结果可为其他工程实践提供借鉴。

沥青路面;施工质量;智能化管控技术;预警处置

0 引 言

物联网是近年来发展最迅速的产业,2010年国内开展了将物联网应用于工程建设质量方面的研究[1-6]。孙烨等在介绍物联网技术定义、沥青路面施工质量管控原理的基础上,探讨了基于物联网技术的沥青路面管控系统在通洋高速公路建设中的应用情况[7];雒焕常等创建了物联网公路施工信息化管理系统,该系统采用了物联网通信技术,将GSM和GPRS数据相结合,实现对路面温度和车辆行驶速度的实时监控、车辆地理信息的实时采集以及数据的实时传输;程善刚研究了智能管控系统,结合G310赣榆段养护工程,对沥青施工中的各个节点状况进行量化、统计与评估。高速公路沥青路面施工质量管控技术的应用,是对信息化技术与高速公路沥青路面施工质量管理有效结合的良好诠释[8-13]。通过对沥青路面生产、施工过程进行有效管控,可准确地识别产生问题的环节,为路面综合管理提供依据,为整改问题提供合理有效的解决方案[14]。因此,本文重点介绍智能化管控技术在通洋高速公路建设预警处置中的应用。

1 沥青路面施工质量管控技术原理

高速公路沥青路面施工质量管控技术主要以从沥青混合料拌和生产到现场施工的全过程作为管理对象,运用质量动态管理的方法,采用软、硬件结合的手段,通过改造或利用现有的各类设备,充分利用基于物联网架构的传感技术和基于2G和3G的传输技术[15-16],将沥青混合料的生产过程、施工过程等数据信息进行实时采集并及时传输到服务器,动态、真实地反映工程质量,实现各方对工程质量的动态监控[17]。其中,预警机制能够及时分析质量问题,发现波动状况,形成追溯档案,做到防患于未然,有效杜绝偷工减料,真正达到质量全面管理的要求[18-20]。系统的整体框架及预警原理如图1、2所示。

图1 管控技术整体构架

图2 预警原理

2 预警阈值设定

高速公路沥青路面施工质量管控技术预警阈值,是根据《江苏省高速公路沥青路面施工技术规范》(DB32/T1246—2008)和《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004),并对建设单位、监理单

位、施工单位、检测单位进行调研统计和分析确定的。管控系统运行时,根据采集值与阈值的偏差和参建单位的职责差别,设定初级预警、中级预警和高级预警。在出现不同级别的预警时,预警信息将实时以短信的方式通知相关人员。确定的预警阈值及预警对象见表1、2。

表1 沥青混合料生产、施工温度预警阈值

3 预警情况处置

3.1 工程概况

为研究和探讨沥青路面施工信息技术系统的应用效果,以通洋(南通至洋口)高速公路项目为依托工程。通洋高速公路是江苏省“五纵、九横、五联”高速路网规划的重要组成部分,是实施沿海开发战略和促进洋口港、通州湾开发的重点交通工程。该高速公路全长约52 km,总投资32.6亿元,主线路基宽28 m,全线按双向四车道标准建设,设计时速为120 km·h-1。本项目在TY-21标进行了高速公路沥青路面施工质量管控系统的安装实施。

3.2 预警情况处置

在管控系统安装应用过程中,一旦出现预警情况,应提出相应解决方案。在出现初、中级预警时,相关管理人员应及时查找预警原因并及时解决,避免重复预警情况产生;在出现高级预警时,预警参数已超出规定的最大范围,将严重影响沥青路面施工质量,需及时采取相应措施,具体处置分析举例见表3。

表2 沥青混合料材料误差预警阈值及预警对象

表3 高级预警处置

3.2.1 油石比预警

(1)预警形式。在高级预警出现时,短信预警一般形式见图3。

(2)预警情况核实验证。在预警出现后,首先应核实验证预警的准确性,排除管控系统预警错误的问题。以油石比为例,对所预警的沥青混合料取料进行室内试验,以核实预警油石比的真实性,详见图4。

图3 短信高级预警

图4 预警信息核实

(3)预警原因分析。在预警出现后,应及时查找预警原因。在本实例中,经调查分析,拌和楼操作手在粉罐调整过程中,出现手动控制拌和楼的情况,导致矿粉用量偏大、喷粉时间偏长,在拌和周期不变的情况下,影响了沥青喷入时间,导致沥青用量偏少。

技术服务组也对拌和楼油石比进行了逐盘在线检查核实,生产配合比设计油石比为6.0%,逐盘在线检测要求误差为-0.3%~0.3%。9:00~10:00 am的沥青油石比波动见图5。因更换矿粉罐导致沥青用量与矿粉用量波动,对比如图6所示。

图5 拌和楼油石比波动

图6 拌和楼出现油石比高级预警时石料及矿粉用量波动情况

(4)预警解决方案。出现高级预警时及时处理混合料,一旦核实预警数据真实存在,为了保证沥青路面的施工质量,应及时处理废料,避免早期病害的产生,不能因小失大。

(5)相关建议。针对预警情况,路面技术组及时进行原因分析,并提出相关建议。

调查表明,施工预警率高的主要原因是拌和楼手动控制导致沥青计量波动。因此,施工方需保证拌和楼操作手规范操作,减少手动控制,以保证沥青用量稳定;同时利用拌和楼停机时间,对拌和楼进行相关设备检修,保证拌和楼正常运行。

对被预警的沥青混合料进行抽提试验,结果表明,管控系统所预报的油石比与实际油石比一致,因此预警油石比能有效反应实际情况,建议施工方对管控预警数据进行及时有效处理,以保证混合料质量。

施工单位在存储上面层待用的沥青时,可以适当提高沥青储存温度;在开始启用新一罐沥青时,避免沥青温度偏低导致喷量偏少的情况发生。

3.2.2 摊铺速度预警

以2014年11月13日和11月15日进行上面层摊铺为例,由管控系统平台可以得出摊铺温度走势,如图7、8所示。

图7 11月13日摊铺机速度走势

图8 11月15日摊铺机速度走势

由图7可见,11月13日进行上面层SMA-13试验段铺筑工作,相关人员收到了预警短信,且摊铺机上出现蜂鸣报警。经分析,由于摊铺机操作手对摊铺速度控制不到位,导致了摊铺速度整体处于偏高现象,超出了4 m·min-1的控制范围。路面技术服务人员及时对操作手进行现场培训,11月15日现场摊铺时,摊铺速度基本控制在2~4 m·min-1,有效地保证了沥青混合料的摊铺质量。

4 结 语

(1)若测定油石比与设计油石比偏差较大,则出现高级预警状态,主要原因是新使用的沥青罐内沥青温度偏低,沥青流动性较差,导致沥青给予量不足,故沥青用量偏少。技术服务人员应及时通知施工单位对预警沥青混合料进行及时处理。

(2)试验路段铺设时起初摊铺速度偏大,这主要因为摊铺机操作手经验不够。路面技术服务人员及时对操作手进行现场培训,现阶段摊铺速度基本控制在2~4 m·min-1,有效地保证了沥青混合料的摊铺质量。

(3)目前,管控技术研究仅局限于施工过程中部分数据的简单采集和预警,缺少关键参数采集手段、系统评价体系等。随着工程建设对精细化、信息化的要求不断提高,全面建立工程建设的物联网管控平台,对提高工程建设项目内在质量、延长工程使用寿命具有重大实际意义。

(4)通过管控技术对沥青路面铺筑、施工过程进行有效监控,使施工管理的模式从传统的事后把关转向事中控制,达到了预防为主、全程管控的效果。该系统对拌和楼沥青用量与摊铺速度监管的应用效果良好,后期可推广应用于其他工程实践。

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[责任编辑:高 甜]

Application of Intelligent Control Technology in Warning System for Construction Quality of Asphalt Pavement

ZHAO Wei1,YE Wei2,PAN Fang2,GE Hao2
(1.Jiangsu Provincial Transportation Engineering Constriction Bureau,Nanjing 210004,Jiangsu,China; 2.Jiangsu EASTTRANS Engineering Design Consultants Co.,Ltd.,Nanjing 210000,Jiangsu,China)

Given that the current management of construction quality of asphalt pavement projects is backward and the production supervision is inefficient,the application effect of information technology in the warning system for construction quality of asphalt pavement was verified by starting from the principle of asphalt pavement control technology.Combined with the project of Tongyang Expressway,the assessment and real-time monitoring of indicators such as asphaltaggregate ratio and paving speed were conducted.And in order to achieve the purpose of improving the quality of asphalt pavement construction,a reasonable and effective program for warning decision-making was put forward.The results of the study can provide reference for other engineering practice.

asphalt pavement;construction quality;intelligent control technology;warning system

U414.03

B

1000-033X(2017)07-0111-04

2017-02-01

赵 玮(1973-),男,江苏南通人,硕士,研究员级高工,研究方向为公路工程。