物联网智能管控路面碾压施工工法

蔡 勇

四川川交路桥有限责任公司

1 引言

满足结构要求的沥青路面的耐用性能受两个主要指标的影响，即混合料的设计和施工。两个指标中缺少任一个都不能保障路面的使用寿命。施工中如果不充分压实，甚至最优设计的混合料都将降低路面的使用性能。在试验路段已经确认了沥青、集料、混合料设计、路基承载力、设计厚度、施工环境、设备、碾压次序、碾压方法等影响沥青路面压实质量的情况下，如何保证压实过程中压实遍数、不漏压就是保证路面压实质量的关键。为保证施工过程质量，需要对参与路面施工的机械设备（摊铺机、压路机）进行管理，保证路面碾压的所有区段达到预设的遍数，同时保证施工机械的运行速度在规定范围内；在沥青路面面施工中，还需要测量摊铺温度、初压温度、复压温度、终压温度，指挥不同压路机在油面施工各阶段（初压、复压、终压）把握恰当碾压时机，以达到最佳碾压效果，确保压实度满足规范要求。

但是，由于碾压施工边界的移动性、单调性和施工环境的恶劣性，单靠现场人工管理存在诸多困难，实际管理过程中，难以达到规范要求。具体问题如下。

（1）碾压施工边界的移动性：碾压需要多遍才能完成；碾压区域不断前移、交叠；压路机种类不同，同一种压路机之间也需要分工协调；油面温度难以持续测量。

（2）无法及时、准确获取现场数据。

（3）缺乏有效支撑手段，现场管理人员难以有效管理和指挥。

（4）项目部管理人员很难及时了解现场情况。

（5）不能给出有效地实际碾压效果评估。

鉴于上述情况，现场管理主要依赖管理人员和施工人员的经验，缺乏必要技术手段支撑和反馈机制以便能及时处理质量问题或调整施工工艺，最终难以实现质量风险的有效控制。

因此，公路建设者期待找到一种可靠、有效地碾压施工方法，以克服上述问题。物联网智能管控路面碾压施工工法，能实时准确获取现场数据（施工机械运行轨迹、速度、振动强度及油面温度等），给作业中压路机提供数据和提示，让不同压路机之间能协同作业，使施工现场能按方案运行；同时，记录并远程显示施工过程，并基于获取的施工数据和设计规范对施工缺陷进行及时处理。

物联网智能管控路面碾压施工工法，具有以上优点及良好的社会效益，现已在河南中原大地推广使用。本文总结了四川川交路桥有限责任公司承建的河南省郑州机场至周口西华高速公路第二期路第四合同（K30+700～K45+245.062）段全线路面碾压施工工法。

2 工法特点与工艺原理

2.1 工法特点

（1）压路机碾压时碾压数据等能实时监测，对质量缺陷进行及时处理。

（2）路面温度、压路机行驶速度、振动等指标监测预警。

（3）能自动记录施工过程施工数据，可追溯。

（4）混合料的温度实施了从后场到前场的监控。

（5）压实时获取现场数据，依据施工数据可完成数据的整合分析。

（6）整个施工过程标准、有序、可控。

2.2 工艺原理

通过将高精度北斗GNSS终端和各种传感器安装在摊铺机、压路机上，实时采集汇总坐标、温度、速度、振动等指标数据，使用核心算法计算出摊铺机和压路机的行进轨迹，在轨迹下根据车身宽度形成碾压区域，以此累加施工现场的碾压遍数，同时根据温度计算出实时折线图、根据坐标计算出缩略图，形成一个完整的碾压施工数据实时展现。本工法适用于各级公路路面施工，特别运用于施工路线长、工程量大的路面工程。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

开始摊铺时打开APP开始施工→查看施工过程实时监控→摊铺结束时打开APP结束施工→通过大屏/APP/后台查看历史数据。

3.2 施工要点

3.2.1 开始摊铺时打开APP开始施工

前场摊铺机开始摊铺时打开APP设置左幅右幅和施工层数然后开始施工，这样就会创建一个当前施工区域，施工区域同时只能存在一个，所有在施工区域结束之前产生的硬件数据会归属到该区域。

3.2.2 查看施工过程实时监控

在施工区域开启过程中，通过传感器传输汇总计算的施工数据能直观看到整个项目情况，从前场情况到后场的汇总数据和详细数据在大屏、手机及后台上展现出来。

（1）APP查看实时碾压统计数据。正在进行的施工区域可通过APP查看统计数据，图1为实时碾压遍数统计表，显示从0～20的遍数百分比统计数值，图2为实时碾压遍数统计图，显示当前摊铺机摊铺区域的最终结果图。

（2）屏查看实时碾压情况。打开大屏可查看前场实时碾压情况，碾压展示区域内展示的内容有摊铺机、单钢轮、双钢轮和胶轮的碾压动画效果。右下角有自动跟踪和手动跟踪模式的切换，自动模式下选择压路机自动跟踪某个压路机的移动，手动模式下不会自动跟踪压路机，只能手动拖动施工区域查看碾压情况。下方有起到区域左右幅施工的绿化隔离带，绿化隔离带上有桩号刻度作为参照。右侧为压路机碾压对应的碾压遍数色值，相应的遍数显示出相应的颜色，高遍数覆盖低遍数的颜色。绿化隔离带下方为摊铺机桩号和其他压路机距离摊铺机的距离。相对距离栏下为整体施工区域缩略图，缩略图比例所展现的距离为摊铺机后300m。缩略图下为施工区域的基本信息，有固定数据也有变化数据。基本信息下左侧为压路机的状态，右上角颜色灰色为设备不在线，绿色为设备在线；同时在自动模式下点击压路机能起到切换压路机跟踪的效果。压路机状态栏右侧为摊铺机及压路机的速度、振动强度以及路面温度等指标的实时数据滚动展示。各压路机按分配任务进行碾压，及时发现漏压区域进行补压。根据不同阶段的作业温度要求，针对性的调整压路机的工作状态。

图1 实时碾压遍数统计图

图2 实时碾压遍数统计表

3.2.3 摊铺结束时打开APP结束施工

在摊铺机摊铺结束时打开APP结束施工，此时会自动记录下摊铺机结束摊铺时的桩号位置。

3.2.4 通过大屏/APP/后台查看历史数据

（1）大屏查看历史碾压回放：通过选择相应时间段的施工区域记录，点击右下角的下载和开始进行回放查看，播放前可以在跟踪模式旁选择播放倍数，从正常到6倍多种选择，播放期间可以通过暂停按钮仔细查看碾压情况。

（2）APP查看历史碾压统计:在首页点击历史碾压菜单，进入历史碾压列表页，点击单个碾压区域的展开按钮，在列表上查看该区域的基本情况，点击查看统计图进入碾压遍数统计图界面。

（3）控制台查看：在信息化公路施工平台的控制台上能进行公路基本信息设置、实时碾压数据查看、历史碾压数据查看、拌和站拌和比数据查看等。

3.2.5 温度控制

根据不同的路面结构层不同的温度要求，可在控制台温度设置界面进行设置。

3.2.6 混合料的碾压

（1）在混合料完成摊铺和刮平后立即对路面进行检查，对不规则之处及时用人工进行调整，随后进行充分均匀地压实。（2）沥青混合料压实采用轮胎压路机与振动压路机组合的方式。（3）压十分初压、复压和终压三个阶段。

①初压应在混合料不产生推移、开裂等情况下尽量在摊铺后较高温度下进行，初压时钢轮压路机的轨迹应重叠10cm～20cm碾压宽度。

②对摊铺后初始压实度较大，可免去初压，直接进入复压阶段，由两台13t以上的双钢轮压路机紧跟摊铺机进行碾压，两台30t以上的轮胎压路机紧跟其后同步碾压，共同进退，前进后退均采用高频低幅进行强振，即钢轮压路机与轮胎压路机同时前进及后退，共碾压16遍（轮胎压路机8遍，双钢轮压路机8遍）。另外一台30t以上的轮胎压路机和一台13t以上的双钢轮压路机全幅终压，以消除轨迹及调整平整度。

③碾压时，直线段由两侧向中间，曲线段由低侧向高侧进行。在一个往返的过程中，振动压路机频率保持一致（轮胎压路机速度一致）。振动压路机必须先行驶后起振、先停振后停驶。碾压过程中为避免混合料粘轮现象，可用装有喷水装置的双钢轮压路机进行喷水碾压，喷水方式采用间歇式，且严格控制喷水间歇时间，以不粘轮为原则。

④整个碾压过程中经常对碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度、碾压温度进行检查并建立温度检测及碾压遍数台账，做到各碾压开始时间适时、压实均匀、密实的效果。

⑤为避免碾压时混合料推挤产生拥包，碾压时应将驱动轮朝向摊铺机；碾压路线及方向不应该突然改变；压路机启动、停止必须减速缓行，不准刹车制动。压路机折回不应处在同一横断面上，严禁在已压实成型的路面上开启振动及错车。

⑥当天碾压完成后，摊铺机、压路机或其他车辆应停放在规定的位置，下方铺设塑料布等防止矿料/油料和杂物撒落在表面。

⑦在终压前用6m铝合金梁量检测平整度，对不合理的路段及时进行处理。

⑧压路机每次由两端折回的位置应成阶梯形的随摊铺机向前推进，禁止折回处于同一横断面上。

⑨沥青混合料的碾压应遵循“高温、强振、紧跟、慢压、成型时间短”的原则，做到高温碾压、及时碾压。压路机的碾压路线及方向不应突然改变而导致混合料推移。

4 综合效益

4.1 质量效益

该法对碾压质量进行了量化管理，减少了传统碾压质量模糊管理的局面，且可以进行事中质量管理，及时处理不合格部分，避免了以往的事后无法补救的局面。

4.2 社会效益

公路质量的提升，彰显国家基础设施建设实力，也为国家的交通运输、人民群众的出行带来更大的便利。保证路面压实度质量，为社会提供舒适的行驶路面。施工过程中大大减少安全事故的发生。

4.3 经济效益

提高路面压实质量，减少或杜绝质量问题带来的返工成本，及时纠偏调整从而避免隐性问题对施工质量的持续影响，提高路面的耐久性，使用寿命周期长，经济效益显著。