李啓榮，許新權(quán)，謝光寧

(1.廣東省路橋建設(shè)發(fā)展有限公司，廣州 510623；2.廣東華路交通科技有限公司，廣州 510420)

0 引言

現(xiàn)有的路面質(zhì)量管理主要依靠現(xiàn)行規(guī)范對路面用原材料、配合比及實體工程進(jìn)行常規(guī)指標(biāo)的檢測，可對路面質(zhì)量起到一定的保證作用，但常常存在常規(guī)手段難以甄別路面用原材料的優(yōu)劣、配合比波動較大、破壞性檢測無法進(jìn)行全覆蓋評價路面施工的均勻性等問題[1-2],進(jìn)而導(dǎo)致管理人員無法全面掌握瀝青路面整體質(zhì)量，鋪筑的瀝青路面因配比波動較大、均勻性不佳等缺陷而出現(xiàn)車轍、坑槽等早期病害，嚴(yán)重影響瀝青路面的使用壽命[3-5]。

針對傳統(tǒng)路面施工質(zhì)量管理的不足，惠清高速公路引入路面智慧監(jiān)控咨詢單位，采用無核密度儀、激光紋理儀、信息化監(jiān)控技術(shù)、智能碾壓監(jiān)控系統(tǒng)、紅外攝像技術(shù)等開展拌和樓計量系統(tǒng)、碾壓智能控制、瀝青路面密度、顆粒離析及滲水狀況均勻性等快速無損的智慧監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用，以保證路面質(zhì)量管理的有效性，提高路面的工程質(zhì)量和使用性能。本文主要介紹智慧監(jiān)控技術(shù)在惠清高速公路路面工程中的應(yīng)用及效果，可供類似工程參考借鑒。

1 工程概況

廣東省汕頭至湛江高速公路惠州至清遠(yuǎn)段(以下簡稱“惠清高速公路”)起于惠州市龍門縣龍華鎮(zhèn)，終于清遠(yuǎn)市清新區(qū)太和鎮(zhèn)，全長約125 km。該項目途經(jīng)多處生態(tài)自然保護(hù)區(qū)、環(huán)境敏感區(qū)，存在橋隧比例大、路面結(jié)構(gòu)類型多、原材材料用量大、優(yōu)質(zhì)石料匱乏、施工點多面廣、質(zhì)量控制難度大等特點。該項目是交通運輸部綠色公路、科技示范工程、品質(zhì)工程試點項目，對路面質(zhì)量管理提出了更高的要求。

2 智慧監(jiān)控技術(shù)

惠清高速公路采用路面質(zhì)量智慧監(jiān)控技術(shù)助力路面品質(zhì)工程的建設(shè)。路面施工質(zhì)量智慧監(jiān)控主要包括原材料質(zhì)量智慧監(jiān)控(瀝青質(zhì)量指紋識別、集料質(zhì)量深度檢測評價)、路面施工過程動態(tài)監(jiān)控(混合料拌和過程信息化監(jiān)控及攤鋪、碾壓智慧監(jiān)控)、瀝青路面全段面滲水狀況和均勻性快速檢測評價等。開展智慧監(jiān)控的主要目的是發(fā)現(xiàn)路面施工過程中存在的問題，及時分析產(chǎn)生的原因，提出改進(jìn)的措施和對策，保證路面工程的建設(shè)質(zhì)量，打造交通運輸部“品質(zhì)工程”示范工程。

2.1 原材料質(zhì)量智慧監(jiān)控技術(shù)

2.1.1 瀝青運輸采用GPS進(jìn)行全過程監(jiān)控

惠清高速公路路面工程所用的瀝青采用統(tǒng)一采購、集中供應(yīng)管理，并派駐監(jiān)控人員駐庫監(jiān)管。從瀝青采購到岸開始，對瀝青取樣進(jìn)行檢測合格后，采取入庫封存、電子監(jiān)控、發(fā)貨監(jiān)測、車輛GPS定位等一系列措施，實行點對點的全過程監(jiān)控管理，確保瀝青供應(yīng)、使用的可追溯性(圖1)。

圖1 瀝青車輛運輸線路GPS監(jiān)控

2.1.2 瀝青指紋識別快速檢測技術(shù)

每種瀝青都具有其特殊的分子和結(jié)構(gòu)，對應(yīng)獨有的指紋圖譜，采用傅里葉變換紅外(FTIR)光譜技術(shù)可以對瀝青的指紋圖譜進(jìn)行識別，判斷瀝青的結(jié)構(gòu)組成、添加劑(SBS、SBR)摻量、純度、老化程度等。廣東華路交通科技有限公司依托交通運輸部建設(shè)科技項目開發(fā)了瀝青指紋識別快速檢測技術(shù)，該技術(shù)具有先進(jìn)的智能分析軟件，檢測速度快，方法簡單易用，且擁有廣東省各種品牌瀝青的數(shù)據(jù)庫，可快速檢測改性瀝青中SBS摻量及基質(zhì)瀝青的品質(zhì)，與傳統(tǒng)瀝青檢測方法結(jié)合使用，有效提高了檢測效率，可實現(xiàn)瀝青全覆蓋檢測與質(zhì)量控制，保障了施工過程中瀝青供應(yīng)的質(zhì)量(圖2)。

圖2 瀝青圖譜分析

2.1.3 掃描電鏡檢測集料微觀形貌

采用規(guī)范試驗指標(biāo)及掃描電鏡檢測路面用集料的微觀形貌對承包人初步選定的集料的路用性能進(jìn)行試驗評價與分級，提出集料選用建議與原則，確保用于本項目各結(jié)構(gòu)層的集料質(zhì)量可靠、性能優(yōu)良(圖3～圖4)。

圖3 集料放大2 000倍SEM圖像

圖4 集料放大5 000倍SEM圖像

2.2 路面施工過程智慧監(jiān)控技術(shù)

2.2.1 配合比優(yōu)化驗證及拌和樓信息化監(jiān)控

為了確?；萸甯咚俟仿访婀こ痰钠焚|(zhì)，根據(jù)本項目集料、瀝青的實際情況，對三個路面標(biāo)段分別開展水泥穩(wěn)定碎石基層和瀝青面層配合比優(yōu)化驗證。同時以現(xiàn)行瀝青路面標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程為依據(jù)，運用質(zhì)量動態(tài)管理方法，采用軟、硬件相結(jié)合的手段，建設(shè)信息化質(zhì)量管理平臺，對水穩(wěn)拌和站、瀝青拌和站的混合料拌和、現(xiàn)場攤鋪、碾壓等影響路面施工質(zhì)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集、傳輸、分析、反饋，對異常的施工數(shù)據(jù)以報警方式實時報告給管理人員，管理人員根據(jù)質(zhì)量管理制度及時對出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的工程情況進(jìn)行閉合處理，實現(xiàn)路面施工質(zhì)量的實時動態(tài)監(jiān)控(圖5～圖6)。

圖5 施工過程動態(tài)監(jiān)管平臺

圖6 誤差分析效果

2.2.2 瀝青路面智能壓實技術(shù)

瀝青路面碾壓遍數(shù)和速度受人為因素影響大，存在過壓和欠壓等現(xiàn)象。該項目引進(jìn)智能壓實監(jiān)控系統(tǒng)，對瀝青路面施工過程中的碾壓溫度、碾壓速度、碾壓遍數(shù)及壓實質(zhì)量進(jìn)行評估，生成壓實質(zhì)量報告并歸檔存儲，形成可永久保存、可追溯查詢的電子檔案。該技術(shù)可顯著提高壓實作業(yè)的規(guī)范性，對規(guī)范瀝青路面施工、提高作業(yè)效率，保障路面壓實質(zhì)量發(fā)揮了重要作用(圖7～圖8)。

圖7 北斗定位

圖8 液晶屏實時顯示碾壓軌跡

2.3 瀝青路面滲水狀況及均勻性全斷面評價技術(shù)

2.3.1 瀝青路面全斷面滲水狀況檢測

2.3.1.1 滲水狀況全斷面快速檢測系統(tǒng)

采用廣東華路交通科技有限公司自主開發(fā)的瀝青路面滲水狀況全斷面快速檢測系統(tǒng)對瀝青路面全斷面滲水狀況進(jìn)行測試和評價，該技術(shù)同時可以對路面的均勻性進(jìn)行評價，保證濕熱地區(qū)瀝青路面的密實性和均勻性(圖9)。

圖9 瀝青路面滲水狀況全斷面檢測車

2.3.1.2 評價方法

對采集到的全斷面溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(對采集區(qū)域進(jìn)行分區(qū))，計算不同區(qū)域滲水系數(shù)，以測試結(jié)果對路面滲水狀況進(jìn)行范圍劃分，并計算其各自所占比例，以評價瀝青路面的滲水狀況。初步確定的GAC-16、GAC-20、GAC-25滲水系數(shù)等級范圍見表1～表3。

表1 上面層GAC-16滲水系數(shù)范圍劃分

表2 中面層GAC-20滲水系數(shù)范圍劃分

表3 下面層GAC-25滲水系數(shù)范圍劃分

2.3.2 瀝青路面質(zhì)量無損快速檢測技術(shù)

采用無核密度儀對壓實后的瀝青路面進(jìn)行壓實度、密度無損檢測及壓實均勻性分析評價，為提高瀝青路面的壓實均勻性提供技術(shù)支持。也可在瀝青混合料壓實過程中，采用該設(shè)備檢測評價混合料的壓實特性，為制定合理的碾壓工藝提供依據(jù)(圖10～圖11)。

圖10 無核密度儀現(xiàn)場檢測

圖11 瀝青路面壓實均勻性評價

采用手推式激光紋理儀對瀝青路面表面紋理進(jìn)行測試，依此評價表觀紋理的均勻性，為調(diào)整路面攤鋪工藝提供依據(jù)(圖12～圖13)。

圖13 瀝青路面斷面構(gòu)造均勻性評價

3 應(yīng)用效果分析

惠清高速公路瀝青路面攤鋪的效果如圖14和圖15所示，路面芯樣顆粒均勻性及壓實密度均勻性如圖16和圖17所示。相比常規(guī)的點狀、損壞檢測，采用智慧監(jiān)控技術(shù)，效率更高、覆蓋面更廣，可全面、快速地評價瀝青路面的施工質(zhì)量，為項目管理者提供決策依據(jù)，保障了瀝青路面的施工質(zhì)量，提高了瀝青路面施工的均勻性。

圖14 瀝青面層全斷面攤鋪

圖15 下面層攤鋪效果

圖16 中面層芯樣切面

圖17 中面層均勻性統(tǒng)計結(jié)果

4 結(jié)語

工程應(yīng)用表明，路面質(zhì)量智慧監(jiān)控技術(shù)使建設(shè)單位在材料控制、混合料拌和、攤鋪、碾壓及工后評價中能夠快速、準(zhǔn)確、高效地判斷路面施工過程中存在的問題，提高了項目的管理效率和技術(shù)管理水平，減少了路面的局部缺陷，提高瀝青路面的均勻性，可延長瀝青路面的使用壽命。建議將可借鑒、可推廣、可復(fù)制的智慧監(jiān)控技術(shù)經(jīng)驗形成指南，甚至上升到地方標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，對高速公路路面質(zhì)量的精準(zhǔn)控制、管理水平的提高，都具有很好的推動作用。