趙天偉， 田紅旗， 李猛， 陳兆南， 何文政

(1.中鐵建重慶投資集團(tuán)建新公司， 重慶 400700；2.江蘇中路工程技術(shù)研究院有限公司， 江蘇 南京 210019；3.中路交科(江蘇)檢測(cè)科技有限公司， 江蘇 南京 211800)

瀝青混合料性能是瀝青路面使用壽命的重要影響因素，瀝青路面施工期間需加強(qiáng)對(duì)瀝青混合料拌和生產(chǎn)質(zhì)量的過(guò)程控制。采用信息化管控技術(shù)實(shí)現(xiàn)瀝青混合料拌和實(shí)時(shí)監(jiān)控，做到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)整改，將傳統(tǒng)的事后質(zhì)量控制轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑斑^(guò)程控制。董剛等利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)了瀝青路面施工質(zhì)量信息化管控設(shè)備，對(duì)瀝青混合料拌和、攤鋪主要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集分析；于新等將動(dòng)態(tài)控制技術(shù)應(yīng)用于高速公路瀝青路面施工，探索動(dòng)態(tài)控制應(yīng)用流程及關(guān)鍵指標(biāo)異常的原因；張學(xué)金等開(kāi)發(fā)瀝青拌和站黑匣子，運(yùn)用平均控制圖對(duì)瀝青拌和油石比、熱料倉(cāng)比例、關(guān)鍵篩孔通過(guò)率等進(jìn)行動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)分析。上述研究主要集中于高速公路瀝青混合料拌和數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)瀝青混合料拌和質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的研究較少。該文基于信息化管控技術(shù)，開(kāi)展瀝青混合料拌和質(zhì)量評(píng)價(jià)體系研究。

1 瀝青拌和樓管控實(shí)施方案

1.1 監(jiān)管關(guān)鍵參數(shù)

拌和生產(chǎn)管控系統(tǒng)綜合智能傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件開(kāi)發(fā)等實(shí)現(xiàn)混合料關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)生產(chǎn)全過(guò)程監(jiān)控，其主要目的和功能是對(duì)瀝青拌和樓生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)“事前預(yù)控、事中監(jiān)控、事后分析”。瀝青混合料拌和信息化管控系統(tǒng)的監(jiān)管關(guān)鍵參數(shù)主要包括油石比、熱料倉(cāng)質(zhì)量、溫度(集料、瀝青、混合料)、拌和周期等，統(tǒng)計(jì)分析瀝青混合料拌和樓逐盤(pán)數(shù)據(jù)的波動(dòng)情況，判斷拌和樓生產(chǎn)穩(wěn)定性，并實(shí)時(shí)查詢拌和歷史數(shù)據(jù)信息，保證數(shù)據(jù)可追溯，生產(chǎn)期間異常數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)短信分級(jí)預(yù)警，推送給施工項(xiàng)目各參建單位相關(guān)負(fù)責(zé)人。

1.2 信息化管控設(shè)備

瀝青混合料拌和信息化監(jiān)管是綜合傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件編程等的專業(yè)監(jiān)管系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集技術(shù)原理為工控機(jī)安裝駐留軟件，獲取操作系統(tǒng)未經(jīng)分析的底層數(shù)據(jù)。產(chǎn)生新數(shù)據(jù)時(shí)，程序自動(dòng)掃描獲取并整理設(shè)備需要的格式，實(shí)時(shí)傳送到遠(yuǎn)程服務(wù)器終端。拌和信息化監(jiān)管可實(shí)時(shí)監(jiān)控瀝青拌和樓生產(chǎn)中每盤(pán)瀝青混合料的集料和瀝青質(zhì)量、溫度等信息，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送至負(fù)責(zé)接收的電腦服務(wù)器，通過(guò)實(shí)時(shí)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以圖表形式顯示級(jí)配變化過(guò)程，使拌和樓負(fù)責(zé)人可直觀地監(jiān)管瀝青混合料級(jí)配波動(dòng)情況。

1.3 信息化系統(tǒng)功能

瀝青路面施工信息化智能管控平臺(tái)主要用于施工全過(guò)程實(shí)時(shí)對(duì)外展示，各環(huán)節(jié)監(jiān)管，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析及質(zhì)量預(yù)警。其功能如下：

(1) 實(shí)時(shí)監(jiān)控每盤(pán)混合料的級(jí)配、油石比、拌和時(shí)間、出料溫度等質(zhì)量指標(biāo)。

(2) 實(shí)時(shí)在線查看每個(gè)施工日瀝青混合料生產(chǎn)總量，對(duì)當(dāng)日瀝青混合料油石比、級(jí)配等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)以分析其波動(dòng)情況。

(3) 按照施工日期、混合料類(lèi)型、標(biāo)段等查看歷史數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)可長(zhǎng)期保存。

(4) 異常數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)短信分級(jí)報(bào)警，推送給各參建單位項(xiàng)目管理負(fù)責(zé)人，及時(shí)落實(shí)通知整改，實(shí)現(xiàn)預(yù)警閉合。

2 信息化采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性分析

瀝青拌和站信息化管控采集數(shù)據(jù)主要包括級(jí)配、油石比等。在高速公路瀝青路面施工過(guò)程中，以拌和同步抽提試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為校驗(yàn)依據(jù)，分析信息化采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精度，為瀝青混合料拌和關(guān)鍵參數(shù)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系構(gòu)建提供依據(jù)和條件。以某高速公路瀝青路面AC-20C改性瀝青混合料信息化管控為例，信息化管控采集數(shù)據(jù)與規(guī)范要求、抽提試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比見(jiàn)圖1～4。

圖1 油石比數(shù)據(jù)對(duì)比

圖2 0.075 mm篩孔通過(guò)率數(shù)據(jù)對(duì)比

圖3 2.36 mm篩孔通過(guò)率數(shù)據(jù)對(duì)比

圖4 4.75 mm篩孔通過(guò)率數(shù)據(jù)對(duì)比

由圖1～4可知：拌和環(huán)節(jié)油石比及關(guān)鍵篩孔通過(guò)率信息化監(jiān)管數(shù)據(jù)整體較穩(wěn)定，均在規(guī)范要求的上下限范圍內(nèi)浮動(dòng)；各關(guān)鍵參數(shù)信息化監(jiān)管數(shù)據(jù)與室內(nèi)抽提試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合，波動(dòng)范圍較?。?.075和4.75 mm篩孔通過(guò)率信息化監(jiān)管數(shù)據(jù)在規(guī)范要求的上限附近波動(dòng)，而2.36 mm通過(guò)率信息化監(jiān)管數(shù)據(jù)在規(guī)范要求的下方波動(dòng)，三者波動(dòng)范圍均較小。瀝青混合料拌和信息化管控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較好，可準(zhǔn)確反映油石比和0.075、2.36、4.75 mm篩孔通過(guò)率等關(guān)鍵參數(shù)的情況。

3 拌和關(guān)鍵參數(shù)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

3.1 拌和質(zhì)量指數(shù)定義

在瀝青路面施工信息化管控質(zhì)量評(píng)價(jià)體系中，瀝青混合料拌和生產(chǎn)質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)(BQI)是對(duì)信息化管控質(zhì)量狀況進(jìn)行描述的具體指標(biāo)，質(zhì)量指數(shù)之間的計(jì)算與隸屬關(guān)系見(jiàn)圖5。

圖5 拌和質(zhì)量指數(shù)評(píng)價(jià)體系

以統(tǒng)計(jì)波動(dòng)率作為信息化管控拌和環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，其計(jì)算公式為：

(1)

式中：β為超出統(tǒng)計(jì)波動(dòng)范圍的點(diǎn)數(shù)占總檢測(cè)點(diǎn)數(shù)的百分比；Bi為超出統(tǒng)計(jì)范圍的點(diǎn)數(shù)；B為總數(shù)。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)波動(dòng)率計(jì)算結(jié)果，建立最終評(píng)分公式如下：

BSI=100-β

(2)

根據(jù)各關(guān)鍵參數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算方法，可得到拌和環(huán)節(jié)質(zhì)量指數(shù)BQI計(jì)算公式：

(3)

式中：ωi為第i個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的權(quán)重；BSIi為第i個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的波動(dòng)率評(píng)分。

為進(jìn)一步細(xì)化高速公路瀝青路面施工質(zhì)量評(píng)價(jià)，參考《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》中路面狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，建立表1所示瀝青混合料拌和質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 瀝青混合料拌和質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3.2 拌和關(guān)鍵參數(shù)質(zhì)量評(píng)分

以某高速公路瀝青路面AC-20C改性瀝瀝青混合料拌和生產(chǎn)信息化管控為例，根據(jù)采集數(shù)據(jù)求出油石比和4.75、2.36、0.075 mm篩孔通過(guò)率前3 d檢測(cè)結(jié)果的平均值和極差，以每5 d為一個(gè)控制階段，計(jì)算均值和極差控制上下限，4個(gè)關(guān)鍵參數(shù)采集數(shù)據(jù)的均值控制圖和極差控制圖見(jiàn)圖6～9。

圖6 油石比均值和極差控制圖

圖7 0.075 mm篩孔通過(guò)率均值和極差控制圖

根據(jù)各關(guān)鍵參數(shù)均值控制圖中超出質(zhì)量管理控制上下限范圍的情況，按式(1)、式(2)計(jì)算拌和統(tǒng)計(jì)波動(dòng)率及各參數(shù)質(zhì)量評(píng)分，結(jié)果見(jiàn)表2。

圖8 2.36 mm篩孔通過(guò)率均值和極差控制圖

圖9 4.75 mm篩孔通過(guò)率均值和極差控制圖

指標(biāo)BiβBSI評(píng)價(jià)結(jié)果油石比2694良0.075mm篩孔通過(guò)率41387良2.36 mm篩孔通過(guò)率1397良4.75 mm篩孔通過(guò)率1991良

3.3 拌和質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

3.3.1 關(guān)鍵參數(shù)權(quán)重確定

為使瀝青混合料拌和信息化管控關(guān)鍵參數(shù)制定符合高速公路建設(shè)實(shí)際情況，采取專家調(diào)查法確定關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)權(quán)重，專家來(lái)自于業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工及科研單位(高級(jí)工程師)，基本上包含了瀝青路面施工的各參建單位。專家調(diào)查表共計(jì)回收35份，其中業(yè)主7份、施工單位9份、設(shè)計(jì)單位7份、監(jiān)理單位3份、科研機(jī)構(gòu)9份。據(jù)此得到高速公路瀝青混合料拌和信息化管控關(guān)鍵參數(shù)權(quán)重值(見(jiàn)表3)。

表3 拌和關(guān)鍵參數(shù)及權(quán)重值

3.3.2 拌和質(zhì)量評(píng)價(jià)

根據(jù)各關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)權(quán)重，結(jié)合式(3)得到拌和信息化管控質(zhì)量評(píng)分模型為BQI=0.45BSI油+0.2BSI0.075+0.2BSI2.36+0.15BSI4.75。由各關(guān)鍵參數(shù)的質(zhì)量評(píng)分得到高速公路瀝青混合料拌和施工總評(píng)分為93分，質(zhì)量等級(jí)為良，該高速公路瀝青路面AC-20C改性瀝青混合料拌和質(zhì)量穩(wěn)定性較好。

4 結(jié)語(yǔ)

以某高速公路瀝青路面工程為依托，基于瀝青混合料拌和環(huán)節(jié)信息化智能管控技術(shù)，介紹瀝青拌和樓信息化管控實(shí)施方案；對(duì)比分析信息化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)與室內(nèi)抽提試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證信息化數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；最后分析拌和關(guān)鍵參數(shù)統(tǒng)計(jì)管理情況，結(jié)合專家調(diào)查法確定的權(quán)重建立瀝青混合料拌和質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。得到如下結(jié)論：

(1) 瀝青拌和樓通過(guò)安裝信息化數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析混合料級(jí)配、油石比等指標(biāo)波動(dòng)情況，可實(shí)現(xiàn)拌和異常數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)短信預(yù)警提示。

(2) 瀝青混合料拌和關(guān)鍵參數(shù)為油石比和0.075、2.36、4.75 mm通過(guò)率，各關(guān)鍵參數(shù)信息化監(jiān)管數(shù)據(jù)與室內(nèi)抽提試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合，波動(dòng)范圍較小，信息化管控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性較高。

(3) 以統(tǒng)計(jì)波動(dòng)率為評(píng)價(jià)指標(biāo)建立瀝青混合料拌和信息化管控質(zhì)量評(píng)價(jià)模型為BQI=0.45BSI油+0.2BSI0.075+0.2BSI2.36+0.15BSI4.75，該高速公路瀝青混合料拌和質(zhì)量評(píng)分為93分，評(píng)價(jià)等級(jí)為良，瀝青拌和樓生產(chǎn)穩(wěn)定性較好。

(4) 采用瀝青混合料拌和施工質(zhì)量信息化管控評(píng)價(jià)體系能直觀地評(píng)價(jià)施工質(zhì)量，對(duì)提高施工質(zhì)量控制水平可起到支撐作用。