装配式路面基层的施工质量控制模型研究

李晓，衣智明 （中国水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410005）

装配式建筑在我国的飞速发展，已表现为从技术终端出发，逐渐带动建筑产业化链条完善的态势[1]。与此同时，基础设施工程的装配化也已提上日程[2]，譬如吉林省率先于2015年发布了地方性的《预制装配式道路基层工程技术规程》（DB22/JT135-2015）,《装配式路面基层工程技术规程》行标的《意见稿》也于2020年初下发。装配式路面基层的推广应用必将在近年内实现。笔者根据在装配式路面基层方面的施工经验，对其施工质量的控制模型问题做以下探讨研究。

1 装配式路面基层施工的类比模型

装配式路面基层，有别于传统路面基层的特征，主要表现在材料、工艺和养护三个方面[3]。在材料方面装配式路面基层使用板块状材料，而传统路面基层使用散体材料；施工工艺方面，装配式路面基层实际上是一种砌筑工艺，而传统路面基层是碾压工艺；差别最大而且对后期质量影响最大的养护方面，装配式路面基层属于部分养护，而传统路面基层属于整体养护。从对比结果而言，装配式路面基层与传统路面基层之间的差别可谓不可以道里计。而在施工质量控制方面，装配式路面基层与传统路面基层的核心原则是不同的：传统的路面施工，路基高程缺陷是可以通过底基层、基层的施工“找平”完善的，即在工程质量角度上，单一环节的个体质量与最终的整体质量之间的关系是一种层积模式；而装配式路面的施工，单一环节的个体质量与最终的整体质量之间的关系是一种加权模式，后一工序对前一工序的弥缝能力不足。如图1、2所示。

图1 传统路面基层质量发展的层积模式

图2 装配式路面基层质量发展的加权模式

但装配式路面基层的施工逻辑，并不是凭空出现的。在实际的工程中有诸多的施工模型可资类比，最简单的例子就是“贴瓷砖”。在吉林省《装配式路面基层工程技术标准》（DB22/T 5006-2018）中，对装配式路面基层的施工规定为进场准备→挂中边线→卸车码放→铺设基块→装配混凝土琮→混凝土封边→填充灌浆料及养生→验收[4]。需要指出的是，装配式路面基层的“进场准备”包括底基层处理和整平层、夹层施工，与传统道路基层施工前的路基处理是有很大区别的。贴瓷砖的工艺流程一般为排砖→找标高→基底处理→铺抹结合层砂浆→铺砖→养护→勾缝→验收。

对比装配式路面基层与“贴瓷砖”的施工工艺，可以得到以下的类比关系。

从表1可以较直观的了解，装配式路面基层的施工工艺模型的蓝本与装饰工程中的“贴瓷砖”其实是具有一致性的。而在质量控制的角度，两者均可归纳为铺前控制、铺中控制、铺后控制三个主要阶段。

2 装配式路面基层的施工质量控制模型

将图2所示的路面基层质量加权模式与下表所示的三个质量控制阶段相结合，就可以得出一个装配式路面基层质量控制模型的基本数学表述：

装配式路面基层与“贴瓷砖”工艺对比

其中：

Z：质量控制系数；

gi：第i阶段的实际质量控制系数；

Gi：第i阶段的设定质量控制系数；

Qi：第i阶段的质量控制权重。

在公式（1）所示的质量控制模型中，任一质量控制阶段的系数都不会得到抵消，从而任一质量控制阶段的失误都将反映到整体的质量缺陷上。因而在理论上讲，装配式路面基层的应用增加了路面基层质量控制的难度，提高了质量风险。但结合施工实践的现状，装配式路面基层使质量控制的细节得到了精细化，实际上有助于降低质量风险。这是由于传统的路面基层施工设计，也是属于公式（1）所示的模型，但在实际施工中由于方式的原始性和构筑物呈现效果的整体性，使其先期环节的质量问题掩盖了后续环节。两种施工方法的工序权重分布如图3所示。

图3 两种施工方法的质量控制权重分布

在传统的路面基层施工中，质量控制主要集中在“摊铺”、“碾压”环节，而路基平整度、高程的误差都可以被一定程度地掩盖或“修复”。但在装配式路面基层施工中，由于基层结构是预制的，其厚度缺乏可调节性，故路基（底基层）的质量要求变得更加突出。这一特征在图3得到了较好的展现。

从另一个角度看，传统的路面基层施工最注重的是工程的功能性，装配式路面基层更注重工程的耐久性，因为在施工工序中相对置后的工序对构筑物的功能性影响更为直接，而相对置前的工序对构筑物的耐久性更为深远。这是装配式路面基层的一个显著优势。

3 装配式路面基层施工质量控制模型的运用

如图3所示，装配式路面基层的工序权重是平均分布的，这一点与公式（1）看似矛盾，其实不然。因为在图3中，笔者默认“工序是横轴上一个平稳均匀变量”，但实际的工程中并不存在一个工序坐标轴。根据施工经验，在装配式路面基层施工中，存在两个管理坐标轴，一个是工期投入坐标轴，一个是资本投入坐标轴。资本投入收到外部性影响较多，不易考虑，故此处仅考虑工期投入情况[5]。将图3中所示的规律，与工期投入相结合，得到图4。

图4 考虑工期投入的质量控制权重分布

如图4所示，是在图3的基础上，质量控制的三个阶段分别获得工期权重0.2、0.3、0.5（这一权重划分主要是以传统的路面基层施工场地清整、摊铺碾压、洒水养护为准，在装配式路面基层施工中，一般情况下前面两个的权重会更高，装配式路面基层的曲线会更趋于水平）的情况下得到的权重分布对比图。

由图4可知，即便在同等工期成本条件下，装配式路面基层与传统的路面基层施工相比，早期的质量控制投入也较大，而后期的质量控制投入较小。在物资相对充足、不受地材限制，且资本投入稳定的条件下，这是一种典型的质量有利、成本不利的施工方式。但如果考虑到综合质量控制成本的问题，情况就会有所不同：在装配式路面基层质量控制中，综合投入更趋稳定，传统的路面基层施工方式的综合投入则存在陡增陡减（考虑到施工的间歇性）现象，因而装配式路面基层施工对施工组织、人员集散的要求偏低，在综合管理成本上占有一定的优势。

而根据笔者多年的施工管理经验，装配式路面基层的质量控制模型在有利于对施工组织设计的优化之外，更直接的体现在工程品质的上游管控方面。工程的前期投入越大，材料来源越多元化，其现场施工的质量管控的效益就越大。因而，装配式路面基层在缓解施工单位质量负担的同时，带动了上游质量管理投入，是一种更具有公益性的工程形式。

4 结论

本文从装配式路面基层与传统路面施工方式的差异分析出发，结合对“贴瓷砖”的类比研究，得到了装配式路面基层质量管控的基本数理模型。并在此基础上，利用数理模型对装配式路面基层和传统路面基层质量管控进行了对比研究，最后引入工程的时间成本概念，对两种质量管控模式的质量后果、管理成本进行了深入的探讨，得到以下结论：

①传统路面基层施工质量控制属于层级模式，而装配式基层的质量控制属于加权模式。两种模式最本质的区别在于，层级模式的终值是每个单层值的累积，加权模式的终值是每个单项值的权值。因而装配式路面基层的质量控制更加强调全工序周期的控制。

②传统路面基层的优势体现在功能取向方面，而装配式路面基层的质量控制模式对构筑物的耐久性更有利。但这并非意味着装配式路面基层在构筑物的功能实现方面存在缺陷，而仅意味着在同等外部作用条件下，装配式路面基层的整体投入中，针对工程耐久性方面的比重更大。

③考虑工期成本的情况下，在理想状态下装配式路面基层是一种典型的质量有利、成本不利的施工方式，但考虑到综合管理成本，装配式路面基层具有一定的优势。

需要注意的是，本文的结论是根据笔者的道路工程管理实践获得，在不同的地域则需要基于多方面的考虑。尤其是在华中、华东等优质地材较充分的地区，装配式路面基层的使用可能会对工程的总体成本不利。因而，笔者认为装配式理念在基础设施工程，尤其是线性工程中的运用尚需慎重的论证，装配式建筑作为一种必然的发展方向是不应改变的，但在具体的应用中应该更多的考虑形式的多元化。