物聯網智能管控路面碾壓施工工法

蔡 勇

四川川交路橋有限責任公司

1 引言

滿足結構要求的瀝青路面的耐用性能受兩個主要指標的影響，即混合料的設計和施工。兩個指標中缺少任一個都不能保障路面的使用壽命。施工中如果不充分壓實，甚至最優設計的混合料都將降低路面的使用性能。在試驗路段已經確認了瀝青、集料、混合料設計、路基承載力、設計厚度、施工環境、設備、碾壓次序、碾壓方法等影響瀝青路面壓實質量的情況下，如何保證壓實過程中壓實遍數、不漏壓就是保證路面壓實質量的關鍵。為保證施工過程質量，需要對參與路面施工的機械設備（攤鋪機、壓路機）進行管理，保證路面碾壓的所有區段達到預設的遍數，同時保證施工機械的運行速度在規定范圍內；在瀝青路面面施工中，還需要測量攤鋪溫度、初壓溫度、復壓溫度、終壓溫度，指揮不同壓路機在油面施工各階段（初壓、復壓、終壓）把握恰當碾壓時機，以達到最佳碾壓效果，確保壓實度滿足規范要求。

但是，由于碾壓施工邊界的移動性、單調性和施工環境的惡劣性，單靠現場人工管理存在諸多困難，實際管理過程中，難以達到規范要求。具體問題如下。

（1）碾壓施工邊界的移動性：碾壓需要多遍才能完成；碾壓區域不斷前移、交疊；壓路機種類不同，同一種壓路機之間也需要分工協調；油面溫度難以持續測量。

（2）無法及時、準確獲取現場數據。

（3）缺乏有效支撐手段，現場管理人員難以有效管理和指揮。

（4）項目部管理人員很難及時了解現場情況。

（5）不能給出有效地實際碾壓效果評估。

鑒于上述情況，現場管理主要依賴管理人員和施工人員的經驗，缺乏必要技術手段支撐和反饋機制以便能及時處理質量問題或調整施工工藝，最終難以實現質量風險的有效控制。

因此，公路建設者期待找到一種可靠、有效地碾壓施工方法，以克服上述問題。物聯網智能管控路面碾壓施工工法，能實時準確獲取現場數據（施工機械運行軌跡、速度、振動強度及油面溫度等），給作業中壓路機提供數據和提示，讓不同壓路機之間能協同作業，使施工現場能按方案運行；同時，記錄并遠程顯示施工過程，并基于獲取的施工數據和設計規范對施工缺陷進行及時處理。

物聯網智能管控路面碾壓施工工法，具有以上優點及良好的社會效益，現已在河南中原大地推廣使用。本文總結了四川川交路橋有限責任公司承建的河南省鄭州機場至周口西華高速公路第二期路第四合同（K30+700～K45+245.062）段全線路面碾壓施工工法。

2 工法特點與工藝原理

2.1 工法特點

（1）壓路機碾壓時碾壓數據等能實時監測，對質量缺陷進行及時處理。

（2）路面溫度、壓路機行駛速度、振動等指標監測預警。

（3）能自動記錄施工過程施工數據，可追溯。

（4）混合料的溫度實施了從后場到前場的監控。

（5）壓實時獲取現場數據，依據施工數據可完成數據的整合分析。

（6）整個施工過程標準、有序、可控。

2.2 工藝原理

通過將高精度北斗GNSS終端和各種傳感器安裝在攤鋪機、壓路機上，實時采集匯總坐標、溫度、速度、振動等指標數據，使用核心算法計算出攤鋪機和壓路機的行進軌跡，在軌跡下根據車身寬度形成碾壓區域，以此累加施工現場的碾壓遍數，同時根據溫度計算出實時折線圖、根據坐標計算出縮略圖，形成一個完整的碾壓施工數據實時展現。本工法適用于各級公路路面施工，特別運用于施工路線長、工程量大的路面工程。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

開始攤鋪時打開APP開始施工→查看施工過程實時監控→攤鋪結束時打開APP結束施工→通過大屏/APP/后臺查看歷史數據。

3.2 施工要點

3.2.1 開始攤鋪時打開APP開始施工

前場攤鋪機開始攤鋪時打開APP設置左幅右幅和施工層數然后開始施工，這樣就會創建一個當前施工區域，施工區域同時只能存在一個，所有在施工區域結束之前產生的硬件數據會歸屬到該區域。

3.2.2 查看施工過程實時監控

在施工區域開啟過程中，通過傳感器傳輸匯總計算的施工數據能直觀看到整個項目情況，從前場情況到后場的匯總數據和詳細數據在大屏、手機及后臺上展現出來。

（1）APP查看實時碾壓統計數據。正在進行的施工區域可通過APP查看統計數據，圖1為實時碾壓遍數統計表，顯示從0～20的遍數百分比統計數值，圖2為實時碾壓遍數統計圖，顯示當前攤鋪機攤鋪區域的最終結果圖。

（2）屏查看實時碾壓情況。打開大屏可查看前場實時碾壓情況，碾壓展示區域內展示的內容有攤鋪機、單鋼輪、雙鋼輪和膠輪的碾壓動畫效果。右下角有自動跟蹤和手動跟蹤模式的切換，自動模式下選擇壓路機自動跟蹤某個壓路機的移動，手動模式下不會自動跟蹤壓路機，只能手動拖動施工區域查看碾壓情況。下方有起到區域左右幅施工的綠化隔離帶，綠化隔離帶上有樁號刻度作為參照。右側為壓路機碾壓對應的碾壓遍數色值，相應的遍數顯示出相應的顏色，高遍數覆蓋低遍數的顏色。綠化隔離帶下方為攤鋪機樁號和其他壓路機距離攤鋪機的距離。相對距離欄下為整體施工區域縮略圖，縮略圖比例所展現的距離為攤鋪機后300m。縮略圖下為施工區域的基本信息，有固定數據也有變化數據。基本信息下左側為壓路機的狀態，右上角顏色灰色為設備不在線，綠色為設備在線；同時在自動模式下點擊壓路機能起到切換壓路機跟蹤的效果。壓路機狀態欄右側為攤鋪機及壓路機的速度、振動強度以及路面溫度等指標的實時數據滾動展示。各壓路機按分配任務進行碾壓，及時發現漏壓區域進行補壓。根據不同階段的作業溫度要求，針對性的調整壓路機的工作狀態。

圖1 實時碾壓遍數統計圖

圖2 實時碾壓遍數統計表

3.2.3 攤鋪結束時打開APP結束施工

在攤鋪機攤鋪結束時打開APP結束施工，此時會自動記錄下攤鋪機結束攤鋪時的樁號位置。

3.2.4 通過大屏/APP/后臺查看歷史數據

（1）大屏查看歷史碾壓回放：通過選擇相應時間段的施工區域記錄，點擊右下角的下載和開始進行回放查看，播放前可以在跟蹤模式旁選擇播放倍數，從正常到6倍多種選擇，播放期間可以通過暫停按鈕仔細查看碾壓情況。

（2）APP查看歷史碾壓統計:在首頁點擊歷史碾壓菜單，進入歷史碾壓列表頁，點擊單個碾壓區域的展開按鈕，在列表上查看該區域的基本情況，點擊查看統計圖進入碾壓遍數統計圖界面。

（3）控制臺查看：在信息化公路施工平臺的控制臺上能進行公路基本信息設置、實時碾壓數據查看、歷史碾壓數據查看、拌和站拌和比數據查看等。

3.2.5 溫度控制

根據不同的路面結構層不同的溫度要求，可在控制臺溫度設置界面進行設置。

3.2.6 混合料的碾壓

（1）在混合料完成攤鋪和刮平后立即對路面進行檢查，對不規則之處及時用人工進行調整，隨后進行充分均勻地壓實。（2）瀝青混合料壓實采用輪胎壓路機與振動壓路機組合的方式。（3）壓十分初壓、復壓和終壓三個階段。

①初壓應在混合料不產生推移、開裂等情況下盡量在攤鋪后較高溫度下進行，初壓時鋼輪壓路機的軌跡應重疊10cm～20cm碾壓寬度。

②對攤鋪后初始壓實度較大，可免去初壓，直接進入復壓階段，由兩臺13t以上的雙鋼輪壓路機緊跟攤鋪機進行碾壓，兩臺30t以上的輪胎壓路機緊跟其后同步碾壓，共同進退，前進后退均采用高頻低幅進行強振，即鋼輪壓路機與輪胎壓路機同時前進及后退，共碾壓16遍（輪胎壓路機8遍，雙鋼輪壓路機8遍）。另外一臺30t以上的輪胎壓路機和一臺13t以上的雙鋼輪壓路機全幅終壓，以消除軌跡及調整平整度。

③碾壓時，直線段由兩側向中間，曲線段由低側向高側進行。在一個往返的過程中，振動壓路機頻率保持一致（輪胎壓路機速度一致）。振動壓路機必須先行駛后起振、先停振后停駛。碾壓過程中為避免混合料粘輪現象，可用裝有噴水裝置的雙鋼輪壓路機進行噴水碾壓，噴水方式采用間歇式，且嚴格控制噴水間歇時間，以不粘輪為原則。

④整個碾壓過程中經常對碾壓順序、壓路機組合、碾壓遍數、碾壓速度、碾壓溫度進行檢查并建立溫度檢測及碾壓遍數臺賬，做到各碾壓開始時間適時、壓實均勻、密實的效果。

⑤為避免碾壓時混合料推擠產生擁包，碾壓時應將驅動輪朝向攤鋪機；碾壓路線及方向不應該突然改變；壓路機啟動、停止必須減速緩行，不準剎車制動。壓路機折回不應處在同一橫斷面上，嚴禁在已壓實成型的路面上開啟振動及錯車。

⑥當天碾壓完成后，攤鋪機、壓路機或其他車輛應停放在規定的位置，下方鋪設塑料布等防止礦料/油料和雜物撒落在表面。

⑦在終壓前用6m鋁合金梁量檢測平整度，對不合理的路段及時進行處理。

⑧壓路機每次由兩端折回的位置應成階梯形的隨攤鋪機向前推進，禁止折回處于同一橫斷面上。

⑨瀝青混合料的碾壓應遵循“高溫、強振、緊跟、慢壓、成型時間短”的原則，做到高溫碾壓、及時碾壓。壓路機的碾壓路線及方向不應突然改變而導致混合料推移。

4 綜合效益

4.1 質量效益

該法對碾壓質量進行了量化管理，減少了傳統碾壓質量模糊管理的局面，且可以進行事中質量管理，及時處理不合格部分，避免了以往的事后無法補救的局面。

4.2 社會效益

公路質量的提升，彰顯國家基礎設施建設實力，也為國家的交通運輸、人民群眾的出行帶來更大的便利。保證路面壓實度質量，為社會提供舒適的行駛路面。施工過程中大大減少安全事故的發生。

4.3 經濟效益

提高路面壓實質量，減少或杜絕質量問題帶來的返工成本，及時糾偏調整從而避免隱性問題對施工質量的持續影響，提高路面的耐久性，使用壽命周期長，經濟效益顯著。