信息化系統在瀝青混凝土功能層施工中的應用

李建合 伍錦智

【摘要：】文章闡述了利用信息化系統監控精準掌握瀝青混凝土功能層施工級配、油石比、溫度、碾壓遍數、攤鋪速度等各項施工參數的應用原理及特點，并結合工程實例，提出瀝青混凝土功能層信息監控的操作應用方法，通過在試驗路段上記錄相關的施工技術參數，為施工問題追溯源頭、提供基礎數據、優化施工工藝，總結出可行的信息化系統監控應用操作技術。

【關鍵詞：】信息化系統特點;操作要點;信息化系統應用方法;監控數據反饋

U415.6A140433

0 引言

瀝青混凝土應力吸收層主要作為功能層，其承擔載荷的能力往往不及瀝青面層。并且瀝青混凝土功能層設計厚度較薄，施工過程中溫度下降較快;對施工的碾壓和攤鋪速度、溫度的掌控，相比8 cm厚瀝青下面層、6 cm厚瀝青中面層要求更加精準。因此，為了精準地掌握瀝青混凝土施工參數，需引進信息化監控系統。

信息化系統主要通過在瀝青路面施工過程中的原材料生產、運輸以及施工等環節建立遠程監控系統的基本框架以及原材料采集監控、路面攤鋪和壓實等子系統，實現了施工過程實時信息化控制，可以對瀝青混凝土功能層拌和、運輸、攤鋪、碾壓過程進行精準監控，最大程度保障施工質量。

近年來，國內外學者針對信息化系統在工程建設中的應用做了一定的研究。呂東軒等[1]分析了當前鐵路建設管理中存在的問題，探究了信息化系統在鐵路路基施工過程以及質量檢測中的應用。辛玉蟾[2]分析了鐵路項目建設管理中存在的問題，主要針對信息化系統在其中的應用展開探討，如施工組織設計系統、工作日志管理系統等，以提高鐵路工程領域創新發展。鄧蓉[3]在分析高速公路GIS系統內涵的基礎上，探討了GIS系統設計的目標及其功能，并從系統管理、圖形顯示與管理以及工程管理等方面，提出了GIS系統應用的途徑。

目前，國內外學者大多是針對鐵路工程建設應用信息化進行研究，但對信息化在公路瀝青功能層施工中的應用研究較少。鑒于此，本文通過工程實例研究了信息化系統的應用特點，總結出了一套可行的信息化系統監控應用操作方法，為精準掌握瀝青功能層施工參數提供有效方法。

1 信息化系統在瀝青混凝土功能層中的施工應用特點

1.1 施工參數精準監控

利用信息化系統對級配、油石比、溫度、碾壓工藝等各項參數進行實時的精準監控，進而實現對瀝青混凝土功能層拌和、運輸、攤鋪、碾壓過程等施工工藝的精準監控，最大程度保障施工質量以及施工的均勻性。

1.2 施工效率高

相較于傳統的瀝青路面施工工藝，本方法以信息化技術為依托，對施工流程進行可視化處理，管理人員可遠程管理，提高了管理效率和施工效率。

1.3 經濟性好

采用信息化系統可精準控制材料用量，避免材料用量的不均勻性，同時保障了施工質量。并且，由于施工參數的精準控制，減少了施工過程的無效功，降低了施工過程的碳排放。

1.4 適用性強

信息化系統在瀝青混凝土施工中的應用，僅需在現有設備上加裝信息監控系統，對操作人員進行簡單培訓即可上崗操作，相關經驗和設備具備良好的可移植性和可推廣性。

2 信息化系統操作要點

（1）混合料生產質量監測系統：在拌和站安裝通信設備連接拌和站控制電腦和服務器，通過網絡傳輸系統，將拌和站瀝青混合料生產過程等數據信息上傳至服務器，以監測瀝青混合料的生產過程，實時與設計配合比對比，發現偏差及時通過短信及網頁報警。

（2）混合料運輸監測系統：在運輸車輛上安裝車輛管理終端，監測混合料運輸過程，給前場及后場管理帶來極大便利。

（3）攤鋪碾壓過程監測系統：針對攤鋪機進行數字化改造，在不破壞機器的前提下加裝GNSS厘米級定位系統、溫度傳感器、平板電腦、工控系統等組件，基于高精度定位實時監測攤鋪溫度、速度、厚度與碾壓遍數。智能壓實導航平板可為壓路機操作手提供實時壓實導航，避免漏壓。

（4）所有數據實時傳輸至云平臺進行存儲，分析。

信息化系統工作原理如圖1所示。

3 工程實例

3.1 工程概況

都安至巴馬高速公路一分部起點樁號為K359+000，路線自東向西經過都安縣澄江鄉、安陽鎮、地蘇鎮、大化縣大化鎮，終點樁號為K381+810，主線全長22.81 km。瀝青混凝土功能層在施工中利用信息化系統手段進行監控管理，很好地實現了對瀝青混凝土功能層拌和、運輸、攤鋪、碾壓過程的精準監控。

3.2 主要電子設備

信息化系統配備的電子設備如表1所示。

3.3 信息化系統在瀝青混凝土功能層施工中的應用方法

3.3.1 混合料拌和

混合料的拌和信息監控系統是在拌和站操作間安裝通信設備，通信基站安裝在拌和站合適位置，連接后臺服務器和拌和樓各傳感系統。在拌和樓進料處安裝流量系統一套（安裝在集料進料口、瀝青輸送管內部，可采集集料、瀝青用量），出料口安裝溫度紅外傳感器1個，以監控礦料級配、油石比、混合料出料溫度變化情況。通過后臺系統預先設置級配、油石比、溫度波動范圍，當混合料生產過程中，級配、油石比、溫度等參數波動范圍超過閾值時，監控系統將會通過短信、報警燈等形式引導操作員進行糾偏，以保障混合料生產質量。

3.3.2 混凝土運輸

在運輸車輛貨箱安裝紅外溫度傳感器，在運輸車輛駕駛室安裝通信設備1套和定位設備1套，通信設備連接紅外溫度傳感器和后臺服務器，調試設備至數據正常后上報到云平臺，在云平臺將終端ID與車輛進行設置綁定。后臺服務器可設置溫度變化范圍，實時監控運輸過程溫度變化情況以及運輸車輛位置，對運輸車輛進行遠程調配。運輸過程中如發現溫度不符合規定要求，后臺服務器可通過通信設備對運輸車輛下達廢棄指令，以保障運輸過程混凝土溫度始終保持在預定范圍。

3.3.3 攤鋪

攤鋪機內部機手操作處安裝有導航平板1個，在攤鋪機內部上方合適位置安裝數控中心1個和定位設備1套，攤鋪機螺旋布料器正前方安裝有紅外傳感器1個。

將高精度GNSS定位天線固定于攤鋪機駕駛棚左右駕駛座的中間位置，天線頂部無遮擋的條件下以100 Hz的超高頻率實時接收北斗衛星定位信息，結合附近架設的RTK基準站，通過蜂窩網絡與超遠距離長波電臺多路接收的RTK差分信息，實現3 cm內的高精度定位，從而獲得精準的攤鋪機地理位置信息，同時通過事先導入系統的曲線要素及施工樁號坐標，可以實現地理位置和樁號位置的精確定位，實現攤鋪里程、攤鋪位置的實時管控。

紅外溫度傳感器采用定制支架進行安裝固定，安裝時紅外溫度傳感器距攤鋪面的高度要保持在20～30 cm并牢固固定，確保采集溫度數據精準。

導航平板通過專用支架固定在攤鋪機操作臺上方，導航平板上設置瀝青混凝土功能層混合料攤鋪溫度波動區間為135 ℃～150 ℃，通過安裝在攤鋪設備上的紅外傳感器監控瀝青混合料攤鋪溫度，溫度過高或過低，信息監控系統均會發出報警。

將數控中心固定在攤鋪機操作平臺上方合適的位置后，將紅外溫度傳感器、GNSS接收機、導航平板電腦等通過連接線接入數控中心。最后，將攤鋪機電源接入數控中心，啟動瀝青路面攤鋪溫度、速度實時監控系統。

將LED大屏固定在攤鋪機操作室后上方合適位置，可以實時顯示攤鋪機的攤鋪速度和攤鋪溫度，方便現場人員實時掌握攤鋪數據，把控攤鋪質量。

3.3.4 碾壓

碾壓設備機手操作間安裝有導航平板，碾壓設備外部正前方安裝有LED大屏1塊，碾壓設備靠近瀝青混合料位置安裝有紅外傳感器1個、定位設備1套。碾壓過程由信息監控系統進行實時掌控，后臺形成碾壓云圖，方便現場施工人員了解現場情況并實時調整，保障碾壓的均勻性。后臺還可通過通信設備將信息傳輸至導航平板上，指導碾壓機手進行碾壓。對于溫度過高區域，導航平板會提示機手等待溫度降低到合適的碾壓溫度后再進行碾壓。同時，導航平板上會顯示碾壓遍數等信息，防止超壓和漏壓。

3.4 信息化監控系統監控數據反饋

（1）通過在現場機械設備上安裝路面質量檢測系統及相關硬件設備，對路面攤鋪壓實質量進行實時檢測，然后利用互聯網上傳至云平臺，管理單位可以通過電腦遠程進入系統實時了解現場施工過程中機械設備的攤鋪碾壓遍數、速度、溫度等相關數據。經過統計數據分析，編寫相關的施工質量報告（見圖2）。

通過施工質量數據報告可以直接反映現場施工每段施工技術的參數如級配、油石比、溫度、碾壓遍數、速度、攤鋪速度工藝等，具有一定的指導性。

4 結語

瀝青功能層是路面攤鋪壓實的最底層，是面層的基礎，所以對功能層的質量要求相對較高。為了解決現場質量無法及時把控問題，本文結合實際工程對信息化系統的操作應用，通過在現場機械設備上安裝路面質量檢測系統及相關硬件設備，對路面攤鋪壓實質量進行實時檢測，然后利用互聯網上傳至云平臺，管理單位可以通過電腦遠程進入系統，實時了解現場施工過程中機械設備的攤鋪碾壓遍數、速度、溫度等相關數據，此外還對拌和站物料配合比、拌和時間、溫度等進行實時的監控，使整個施工過程做到了事前預警、事中把控、事后溯源等施工管控。

參考文獻：

[1]呂東軒，魯文軍，班學鋒，等.信息化系統在鐵路路基施工及質量檢測中的應用[J].江西建材，2021（9）：164，166.

[2]辛玉蟾.信息化系統在鐵路路基施工過程、質量檢測中的應用[J].智能城市，2020，6（23）：101-102.

[3]鄧 蓉.高速公路建設信息化系統應用的探討[J].科技與企業，2012（9）：105.