■方德銘 林曉威 劉振清

（1.福建省公路事業(yè)發(fā)展中心，福州 350004；2.福州市公路事業(yè)發(fā)展中心，福州 350025；3.北京新路縱橫交通科技有限公司，北京 100010）

瀝青路面施工質(zhì)量控制指標(biāo)中，部分指標(biāo)屬于事后檢測(cè)性指標(biāo)，如壓實(shí)度、厚度、平整度等，這些指標(biāo)滯后于生產(chǎn)施工過(guò)程，從而無(wú)法真正意義上實(shí)現(xiàn)對(duì)路面施工的全過(guò)程控制。 同時(shí)，施工人員、施工工藝和設(shè)備指標(biāo)中，部分指標(biāo)屬于靜態(tài)指標(biāo)，在施工過(guò)程中相對(duì)穩(wěn)定，也無(wú)法合理地解釋生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量波動(dòng)原因。 但是，原材料的質(zhì)量、混合料中的瀝青用量與級(jí)配組成、拌和溫度、攤鋪速度、攤鋪溫度、壓實(shí)速度、壓實(shí)軌跡、壓實(shí)溫度等各項(xiàng)指標(biāo)在施工過(guò)程中屬于過(guò)程性指標(biāo)，且這類的指標(biāo)在施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生頻繁的波動(dòng)，且難以事先排除，因此在施工過(guò)程中需要對(duì)這類指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控管理。本研究在立足國(guó)內(nèi)外研究和工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出選取動(dòng)態(tài)變化的瀝青路面施工過(guò)程性指標(biāo)作為數(shù)字化管理系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)，采用層次分析法建立瀝青路面施工質(zhì)量數(shù)字化管理監(jiān)控指標(biāo)體系，并利用灰色關(guān)聯(lián)度理論得到了影響瀝青路面路用性能的關(guān)鍵指標(biāo)重要度排序。

1 利用層次分析法建立施工過(guò)程控制指標(biāo)

1.1 層次分析法

層次分析法（AHP）是由T.L.Saaty 教授提出的一種以定性和定量相結(jié)合的方法解決復(fù)雜模糊問(wèn)題的方法[1]，該方法具有系統(tǒng)、靈活和簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，適用于因素之間相互聯(lián)系的復(fù)雜系統(tǒng)。 瀝青路面施工質(zhì)量管理中各個(gè)指標(biāo)之間缺乏具體的定量關(guān)系，因此， 應(yīng)用AHP 可以將指標(biāo)中模糊的關(guān)系問(wèn)題用定量的形式進(jìn)行表達(dá)和處理。

1.2 三層遞階層次結(jié)構(gòu)

運(yùn)用三層結(jié)構(gòu)的AHP 構(gòu)建瀝青路面施工質(zhì)量控制指標(biāo)體系時(shí)，應(yīng)有條理和層次化地將體系按照目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。 其中，目標(biāo)層反映了瀝青路面施工質(zhì)量的綜合水平；準(zhǔn)則層包含了與瀝青路面施工質(zhì)量有重要關(guān)聯(lián)的施工工序；方案層提出了在準(zhǔn)則層中動(dòng)態(tài)變化的指標(biāo)， 通過(guò)對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青路面施工的過(guò)程控制。

瀝青路面施工過(guò)程主要包含混合料的拌合、運(yùn)輸、攤鋪和壓實(shí)4 個(gè)工序，同時(shí)，原材料作為瀝青混合料的重要組成部分，它們的性質(zhì)也直接影響瀝青混合料的路用性能。 因此，將原材料質(zhì)量、瀝青混合料生產(chǎn)、瀝青混合料運(yùn)輸、瀝青混合料攤鋪和瀝青混合料壓實(shí)作為瀝青路面施工質(zhì)量控制指標(biāo)體系的準(zhǔn)則層。 運(yùn)用三層結(jié)構(gòu)的AHP，建立瀝青路面施工質(zhì)量控制指標(biāo)體系的三層遞階層次結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 三層遞階層次分析法

1.3 各層級(jí)判斷矩陣的建立

由于不同的指標(biāo)對(duì)準(zhǔn)則層的影響程度存在差異，因此，需要構(gòu)建判斷矩陣來(lái)衡量不同指標(biāo)之間的比重。引入判斷矩陣A=(xij)n×n(i,j=1,2,...n)，其中，xij表示xi相對(duì)于xj的重要性。xij利用表1 中1～9 標(biāo)度法進(jìn)行取值[2]，當(dāng)xij>1 時(shí)，表示因素xi相對(duì)于因素xj而言更加重要；當(dāng)xij<1 時(shí)，表示因素xj相對(duì)于因素xi而言更加重要。

表1 重要性標(biāo)度的含義

確定判斷矩陣的重要性標(biāo)度后，針對(duì)瀝青路面施工原材料質(zhì)量及4 個(gè)工序，采用德爾菲法獲取專家對(duì)判斷矩陣中各因素的重要性的原始數(shù)據(jù)，準(zhǔn)則層見表2。

表2 準(zhǔn)則層相對(duì)重要性標(biāo)度

1.4 各層級(jí)重要度的計(jì)算

采用求和法來(lái)計(jì)算各層級(jí)的重要度，其步驟分為判斷矩陣按列歸一化、 對(duì)歸一化結(jié)果按行求和、對(duì)行求和向量歸一化計(jì)算得到的權(quán)重系數(shù)結(jié)果見表3。由表3 可得知，準(zhǔn)則層重要度的權(quán)重系數(shù)大小排序：瀝青混合料生產(chǎn)>原材料質(zhì)量>瀝青混合料攤鋪>瀝青混合料壓實(shí)>瀝青混合料運(yùn)輸，說(shuō)明瀝青混合料生產(chǎn)對(duì)瀝青路面施工質(zhì)量控制指標(biāo)影響最大，其次是原材料質(zhì)量和瀝青混合料攤鋪。

表3 瀝青路面施工質(zhì)量控制指標(biāo)各層級(jí)重要度的權(quán)重系數(shù)

1.5 綜合重要度的計(jì)算與檢驗(yàn)

層次分析法的目標(biāo)是方案層中的因素xi的綜合重要度，通過(guò)計(jì)算得到方案層各指標(biāo)綜合重要度的權(quán)重系數(shù)（表4）。方案層綜合重要度的權(quán)重系數(shù)大小排序同準(zhǔn)則層， 瀝青混合料生產(chǎn)中的合成級(jí)配對(duì)瀝青路面施工質(zhì)量控制指標(biāo)影響最大， 其次是瀝青混合料的攤鋪溫度和瀝青混合料生產(chǎn)中的瀝青用量。

表4 瀝青路面施工質(zhì)量控制指標(biāo)綜合重要度的權(quán)重系數(shù)

2 利用灰色關(guān)聯(lián)理論建立施工過(guò)程控制關(guān)鍵指標(biāo)

利用層次分析法和德爾菲法建立了瀝青路面施工質(zhì)量控制指標(biāo)，影響瀝青路面施工質(zhì)量的主要指標(biāo)為：合成級(jí)配、攤鋪溫度、瀝青用量、瀝青針入度、出料溫度、攤鋪速度和壓實(shí)速度。 為了進(jìn)一步分析這些主要因素和瀝青路面質(zhì)量的關(guān)系，采用灰色關(guān)聯(lián)理論，對(duì)上述因素與路面取芯檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行關(guān)聯(lián)度分析，得到指標(biāo)與路面性能的關(guān)聯(lián)度排序。

2.1 灰色關(guān)聯(lián)理論

灰色關(guān)聯(lián)理論是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)態(tài)勢(shì)進(jìn)行量化分析的一種方法[3]，主要用于數(shù)據(jù)量有限且表面無(wú)明顯規(guī)律的系統(tǒng)，通過(guò)將參考序列和比較序列的曲線進(jìn)行對(duì)比，分析曲線之間的相似程度，若相似程度越高，則兩組序列之間的關(guān)聯(lián)程度越高；反之，則兩組序列之間的關(guān)聯(lián)程度越低。

2.2 基于灰色關(guān)聯(lián)度的壓實(shí)度影響因素分析

在福州市福清省道S209“白改黑”項(xiàng)目中鋪筑的路段選取檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行鉆芯取樣，獲得試件的壓實(shí)度數(shù)據(jù)見表5。壓實(shí)度是瀝青路面施工驗(yàn)收的重要指標(biāo)，壓實(shí)度不足，意味著面層的空隙率增大，動(dòng)穩(wěn)定度下降，受高溫和交通荷載的影響，造成路面產(chǎn)生車轍[4]；在雨水較多的地區(qū)，壓實(shí)度不足容易導(dǎo)致水進(jìn)入瀝青面層后對(duì)瀝青薄膜進(jìn)行沖刷， 使得瀝青與集料之間的粘結(jié)力降低，導(dǎo)致松散和坑槽等病害[5]。

表5 試驗(yàn)段檢測(cè)數(shù)據(jù)

試驗(yàn)路段檢測(cè)點(diǎn)的關(guān)鍵指標(biāo)原始數(shù)據(jù)見表6。為了便于分析，瀝青混合料級(jí)配主要分析關(guān)鍵篩孔的質(zhì)量通過(guò)率。

表6 監(jiān)測(cè)點(diǎn)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)

對(duì)表5、6 中的壓實(shí)度和關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理見表7。 通過(guò)計(jì)算得到關(guān)鍵指標(biāo)與壓實(shí)度之間的灰色關(guān)聯(lián)度見表8。

表7 數(shù)據(jù)無(wú)量綱處理結(jié)果

表8 各指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度結(jié)果

由表8 可知，影響瀝青路面壓實(shí)度的關(guān)鍵指標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)度排序結(jié)果為： 瀝青用量的關(guān)聯(lián)程度最大，其次是主要篩孔質(zhì)量通過(guò)率（礦料級(jí)配），最小的是攤鋪速度，其結(jié)果與層次分析法中的指標(biāo)重要度排序結(jié)果大致相同。 由此可見，瀝青和集料級(jí)配作為瀝青混合料的主要原材料，與瀝青路面壓實(shí)度的關(guān)聯(lián)度很高，因此在瀝青路面施工過(guò)程中，應(yīng)對(duì)其質(zhì)量控制情況進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。

3 瀝青路面施工數(shù)字化管理指標(biāo)體系建立

根據(jù)上述瀝青路面施工過(guò)程控制指標(biāo)層次分析法得到高中低的重要度層級(jí)， 以及灰色關(guān)聯(lián)理論得到各指標(biāo)對(duì)壓實(shí)度的影響程度，結(jié)合《福建省普通國(guó)省道路面改造工程省級(jí)抽檢暫行規(guī)定》（2018 年修訂版）文件要求和國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建立瀝青路面品質(zhì)工程施工數(shù)字化管理指標(biāo)體系，見表9～11。

表9 瀝青路面施工原材料質(zhì)量數(shù)字化管理指標(biāo)

表10 瀝青路面施工后場(chǎng)數(shù)字化管理指標(biāo)

表11 瀝青路面施工前場(chǎng)數(shù)字化管理指標(biāo)

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)原材料質(zhì)量、瀝青混合料生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪和壓實(shí)工序，提出了基于過(guò)程控制理念的瀝青路面施工動(dòng)態(tài)、過(guò)程性指標(biāo)的選取，運(yùn)用層次分析法對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)的重要性進(jìn)行定量分析，得到了瀝青路面施工質(zhì)量控制指標(biāo)。 為了進(jìn)一步分析關(guān)鍵指標(biāo)與路面性能之間的關(guān)系，利用灰色關(guān)聯(lián)理論對(duì)瀝青路面壓實(shí)度與關(guān)鍵指標(biāo)的關(guān)聯(lián)程度進(jìn)行研究分析，瀝青用量對(duì)路面壓實(shí)度的影響程度最大，灰色關(guān)聯(lián)度排序結(jié)果與層次分析法的重要度排序結(jié)果大致相同。因此，需要重點(diǎn)監(jiān)控上述關(guān)鍵指標(biāo)，嚴(yán)格控制指標(biāo)的變異性，提高瀝青路面施工質(zhì)量。