譚發(fā)茂，李炎保，段曉晨

（1.天津大學(xué)，天津 300072；2.中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司，北京 100088；3.石家莊鐵道學(xué)院，河北 石家莊 050043）

0 引言

瀝青路面早期破壞現(xiàn)象一直是工程界的一大難題。而瀝青混合料（Hot-mixed-asphalt）離析是路面早期破壞的主要原因[1]。所謂離析，就是組成瀝青混合料的粗、細(xì)集料和瀝青含量分布不均勻的現(xiàn)象[2-4]。產(chǎn)生離析的瀝青路面，在車輛和雨水的同時(shí)作用下，容易發(fā)生路面滲水，加速路面的損壞，嚴(yán)重影響道路的使用和行駛安全[5]，同時(shí)也帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由于離析的產(chǎn)生，路面的預(yù)期壽命只有設(shè)計(jì)壽命的50%[6]。因此，研究離析、找出離析的主要影響因素具有重要的工程意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

本文的研究目的是運(yùn)用管理學(xué)原理對(duì)離析影響因素進(jìn)行分析，找到影響離析的主要因素，然后在實(shí)際工程中加以控制，從而減少路面結(jié)構(gòu)的不均勻性，提高路面的質(zhì)量和耐久性，防止路面早期破壞的產(chǎn)生。

未被識(shí)別的因素是無(wú)法加以控制的。離析得不到很好控制，其中的重要原因是缺乏離析影響因素識(shí)別，不能區(qū)分主要和次要因素，并針對(duì)主要因素采取有效的預(yù)控措施。因此，研究如何采用科學(xué)有效的方法對(duì)離析的影響因素進(jìn)行識(shí)別，是路面工程質(zhì)量控制過(guò)程中非常關(guān)鍵的內(nèi)容。

1 影響因素識(shí)別分析的方法

在相關(guān)文獻(xiàn)中，未見瀝青混合料離析影響因素識(shí)別分析的研究資料，本文創(chuàng)造性地引入風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的方法，對(duì)離析影響因素進(jìn)行識(shí)別分析，以識(shí)別主要影響因素并加以控制，達(dá)到減少離析和消除離析的最終目的。

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法主要有以下幾種：專家調(diào)查法（specialist）、工作分解結(jié)構(gòu)法（WBS）、頭腦風(fēng)暴法（brain storm）、德爾菲法（Delphi method）、風(fēng)險(xiǎn)清單法（risk list，RL）、危險(xiǎn)與可操作性分析法（hazard and operability study，HAZOP）、危險(xiǎn)指數(shù)法（risk rank，RR）、故障模式及影響分析（failure mode effects analysis，F(xiàn)MEA）、預(yù)先危險(xiǎn)分析方法（preliminary hazard analysis，PHA）等。但要找到一個(gè)可以完全適合所有系統(tǒng)或操作的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法是困難的，應(yīng)在汲取不同風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，考慮有效性、經(jīng)濟(jì)性和可操作性，根據(jù)所研究的對(duì)象和目的采取更有針對(duì)性的識(shí)別方法。武漢理工大學(xué)學(xué)者黃明等在有關(guān)研究中提出了應(yīng)用層次分析法分6個(gè)步驟建模的方法[7]，對(duì)于本文研究的多準(zhǔn)則、多目標(biāo)或無(wú)結(jié)構(gòu)特征的復(fù)雜問(wèn)題的決策分析，這一方法也極具適用性[8]。下面應(yīng)用前述方法和成果進(jìn)行影響因素的分類、影響程度的劃分和影響度計(jì)算。

1.1 影響因素類別分析

學(xué)者黃明指出，為了問(wèn)題的簡(jiǎn)化，剔除一些重要性較低、權(quán)數(shù)較小的指標(biāo)，有利于避免因指標(biāo)體系因素過(guò)多而引起判斷上的失誤和混亂。指標(biāo)篩選可采用權(quán)數(shù)判斷法。根據(jù)指標(biāo)權(quán)數(shù)的大小決定指標(biāo)的取舍，具體步驟如下：

設(shè)影響因素類別評(píng)價(jià)指標(biāo)體系F={f1，f2，…，fn}，其中相應(yīng)的權(quán)數(shù)集為：λ ={λ1，λ2，…，λn}，λi∈[0，1]，i=1，2，…，n。

設(shè)取舍權(quán)數(shù)為 λk，λk∈ [0，1]，當(dāng) λi< λk時(shí)，篩選掉指標(biāo)fi；當(dāng)λi>λk時(shí)，則保留指標(biāo)fi。

1.2 影響程度的劃分與計(jì)算

學(xué)者黃明還提出，以某評(píng)價(jià)指標(biāo)的所有評(píng)價(jià)結(jié)果的均值作為理想值，計(jì)算所有該指標(biāo)的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)與理想值的差異程度，如果差異性較小，則該指標(biāo)體系的穩(wěn)定性和可靠性較高一些。為此，可采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)中相關(guān)系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可靠性系數(shù)。

設(shè)所有指標(biāo) xij（i=1，2，…，n；j=1，2，…，s）的專家組評(píng)分的平均數(shù)據(jù)組為y={y1，y2，…，yn}，則有

影響程度的計(jì)算可以采用下列公式：

式中：Ri為影響度；Pi為發(fā)生離析的可能性；Ci為離析的危害程度。

2 瀝青混合料離析影響因素的識(shí)別分析及實(shí)際應(yīng)用

2.1 工程應(yīng)用實(shí)例

河北某高速公路二期第10合同段，長(zhǎng)20.1 km，雙向四車道，設(shè)計(jì)時(shí)速120 km/h，瀝青混凝土路面寬度11.25 m，面層為4 cm SAC-13多碎石瀝青混凝土，中面層和底面層分別為5 cm AC-20型和6 cm AC-25型瀝青混凝土?；鶎硬捎脟?guó)內(nèi)首次使用的20 cm整體攤鋪瀝青混合料柔性基層。

瀝青混合料拌和采用德國(guó)進(jìn)口4000型大型拌和站，2臺(tái)ABG-525大型攤鋪機(jī)并機(jī)攤鋪，進(jìn)口重型雙鋼輪雙振壓路機(jī)和重型膠輪壓路機(jī)壓實(shí)。

該項(xiàng)目是國(guó)道主干線省重點(diǎn)工程項(xiàng)目，該合同段是省重點(diǎn)科研項(xiàng)目“柔性基層研究”唯一實(shí)施示范工程，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高。其中，如何控制瀝青混合料離析避免路面結(jié)構(gòu)不均勻性，特別是如何控制好國(guó)內(nèi)首次采用的20 cm瀝青混合料柔性基層整體攤鋪的瀝青混合料離析（以下簡(jiǎn)稱“離析”）是瀝青路面施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵。

針對(duì)如何控制離析，采用專家咨詢和問(wèn)卷調(diào)查的方式，分別對(duì)技術(shù)專家、施工管理人員、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、操作手等四類人員進(jìn)行了廣泛調(diào)查咨詢。問(wèn)題主要包括施工過(guò)程合理劃分、離析影響因素及其分類、離析的影響程度劃分等幾個(gè)方面，離析影響程度按程度的不同分別賦以不同的分值，離析影響因素問(wèn)題出現(xiàn)的可能性也按程度賦值。調(diào)查咨詢結(jié)果結(jié)合國(guó)內(nèi)外離析影響因素統(tǒng)計(jì)資料和現(xiàn)場(chǎng)施工統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行分析，并采用前述方法進(jìn)行整理篩選分析。

2.2 離析影響因素類別分析

瀝青路面施工的瀝青混合料生產(chǎn)、運(yùn)輸、鋪筑和碾壓過(guò)程系統(tǒng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)。為了分析離析影響因素的類別，將瀝青路面施工劃分為瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、鋪筑和碾壓5個(gè)操作過(guò)程。根據(jù)前述指標(biāo)篩選方法，確定影響離析因素分為3類，即拌制過(guò)程離析、施工過(guò)程離析和溫度離析。并從操作、設(shè)備、材料、環(huán)境和協(xié)調(diào)等5個(gè)方面對(duì)主要因素進(jìn)行分析，見圖1。因?yàn)楣橇吓c瀝青離析只適用于瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）路面，本文未涉及，故不詳細(xì)敘述。

圖1 離析的影響因素及其分類

參照喬漢（Challhan）專家分析系統(tǒng)，通過(guò)專家咨詢、頭腦風(fēng)暴和前述計(jì)算過(guò)程，確定用31個(gè)參數(shù)反映影響因素對(duì)離析的影響，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)和國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)資料確定各影響因素影響程度分值如下述表1。

2.3 離析影響程度的劃分與計(jì)算

影響程度劃分主要包括影響因素危害程度和離析發(fā)生可能性2個(gè)方面。根據(jù)離析產(chǎn)生后果嚴(yán)重程度，將離析危害程度分為不同等級(jí)，并根據(jù)其程度賦予0～10的分值。

將影響因素問(wèn)題發(fā)生的可能性劃分為4個(gè)等級(jí)。理論上講不可能發(fā)生的等級(jí)分值為0。為此，將發(fā)生可能性極低的情況分值劃分為0.1～0.3，可預(yù)料的情況分值取>10，在這個(gè)區(qū)間內(nèi)再分成2個(gè)等級(jí)，可能性低，分值取1～3，可能性高，分值取6～8。各影響因素可能性分值分別計(jì)入表1。

在對(duì)影響因素類別和影響程度分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)專家咨詢、專家問(wèn)卷調(diào)查、施工人員問(wèn)卷調(diào)查的結(jié)果，可根據(jù)發(fā)生離析的可能性及離析的危害程度計(jì)算相應(yīng)的影響度。

表1 影響因素的影響程度分值及影響度計(jì)算表

3 離析主要影響因素的識(shí)別分析與控制

3.1 顯著性因素和ABC分析

對(duì)各種因素進(jìn)行顯著性因素ABC分析以確定各主要影響因素，以便對(duì)主要因素采取重點(diǎn)控制措施，在施工中減弱和消除其對(duì)離析的影響。具體方法是將因素?cái)?shù)目百分?jǐn)?shù)為5%～15%而權(quán)重占用額累計(jì)百分?jǐn)?shù)為60%～80%左右的前幾個(gè)因素，確定為A類主要因素或稱顯著性因素；將因素?cái)?shù)目百分?jǐn)?shù)為20%～30%，而權(quán)重占用額累計(jì)百分?jǐn)?shù)也為20%～30%的因素，確定為B類；其余為C類，C類情況正和A類相反，其因素?cái)?shù)目百分?jǐn)?shù)為60%～80%，而平均權(quán)重占用額累計(jì)百分?jǐn)?shù)僅為5%～15%。B、C兩類因素也稱非顯著性因素。

3.2 離析影響主要因素的分析識(shí)別

下面以拌制過(guò)程主要離析影響因素分析為例，簡(jiǎn)要介紹應(yīng)用顯著性因素和ABC分析法。拌制過(guò)程離析各影響因素按影響度分值降序排列，并計(jì)算出各影響因素的影響度比重和影響度累加值。為了直觀地對(duì)各影響因素進(jìn)行分析，將各影響因素的影響度、影響度比重及影響度比重累加繪制成雷達(dá)圖（見圖2）。圖3和圖4分別是影響度比重柱狀圖和影響度累加曲線圖。

圖2 拌制過(guò)程離析各影響因素影響度、影響度比重及影響度比重累加雷達(dá)圖

圖3 拌制過(guò)程離析各影響因素影響度柱狀圖

圖4 拌制過(guò)程離析各影響因素影響度比重累加曲線圖

從圖中可看出：集料質(zhì)量及原產(chǎn)地變化大、集料裝載與計(jì)量控制不精確，權(quán)重累計(jì)百分比在70%～100%之間，可以確定為A類主要影響因素，應(yīng)針對(duì)這2種因素存在問(wèn)題的原因，制定相應(yīng)預(yù)控措施在施工中減弱和消除2種因素的影響?；旌狭霞?jí)配與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)不合理（Ⅰ）、冷料篩分及計(jì)量控制誤差（Ⅴ）、操作人員技術(shù)素質(zhì)與拌和的施工組織存在問(wèn)題（Ⅷ），權(quán)重累計(jì)百分比在20%～70%之間，為B類次要因素，也應(yīng)認(rèn)真分析存在問(wèn)題原因，制定相應(yīng)預(yù)控措施加以解決。其他因素為C類次要因素。

同樣的分析可以得出施工過(guò)程和溫度離析的主要影響因素。篇幅所限，不作詳細(xì)介紹。

為了從總體上對(duì)整個(gè)施工過(guò)程的離析影響因素進(jìn)行有效的控制，有必要對(duì)整個(gè)影響因素進(jìn)行計(jì)算分析。分析表明，影響離析的主要因素在溫度離析和施工過(guò)程離析中，應(yīng)重點(diǎn)控制。拌制過(guò)程中的集料質(zhì)量變異大、集料裝載與計(jì)量控制不準(zhǔn)確因素，施工過(guò)程中的攤鋪機(jī)操作人員的技藝水平不高、攤鋪碾壓設(shè)備的優(yōu)選組合不當(dāng)因素，溫度離析中的碾壓溫度偏低與碾壓時(shí)間不合理因素是整個(gè)離析影響因素的主要影響因素，這與分類分析識(shí)別的結(jié)果也是一致的。因此，在路面施工過(guò)程中應(yīng)將整個(gè)關(guān)注中心集中在這5種主要因素的發(fā)展變化和控制上。

3.3 離析影響主要因素的控制及其效果

在本項(xiàng)目的路面施工中，對(duì)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析找到的本文3.2節(jié)所列的5項(xiàng)離析控制的主要影響因素進(jìn)行了有效重點(diǎn)控制，分別制定了具體控制措施，減少了這些因素的影響。對(duì)次要影響因素也采取了相應(yīng)的預(yù)控措施，避免了過(guò)去施工過(guò)程中憑經(jīng)驗(yàn)主觀控制的現(xiàn)象。同時(shí)，施工中還采用動(dòng)態(tài)管理的方法對(duì)所有影響因素進(jìn)行管理和監(jiān)控，現(xiàn)場(chǎng)取樣篩分結(jié)果均符合施工規(guī)范要求。最終結(jié)果表明，離析得到有效控制，確保了路面結(jié)構(gòu)的均勻性，該項(xiàng)目工程交工驗(yàn)收也獲得了省內(nèi)歷史最高分。

4 結(jié)語(yǔ)

影響因素和關(guān)鍵因素識(shí)別是一個(gè)技巧性很高的過(guò)程。本文利用類似工程的統(tǒng)計(jì)資料和相關(guān)記錄，運(yùn)用管理學(xué)和運(yùn)籌學(xué)等方面的理論和方法，根據(jù)專家咨詢、頭腦風(fēng)暴、國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)資料和相關(guān)計(jì)算分析，確定離析的各種影響參數(shù)和影響因素，并通過(guò)顯著性因素和ABC分析，識(shí)別出了各階段影響離析的關(guān)鍵因素，施工中根據(jù)不同類別的影響因素分別采取不同的措施加以控制，既實(shí)施了離析的有效控制，又避免了主次不分而顧此失彼。實(shí)踐證明，實(shí)際應(yīng)用效果良好。

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