沥青混凝土路面施工过程智能化控制研究与应用

畅浩浩

摘  要：近年以来，我国经济快速发展，国内生产总值已经跃居世界第二。各地区之间经济往来的频率也随之不断增加，交通运输的发展是联系不同区域的一个重要因素，同时也是衡量一个国家经济发展的标志之一。本文主要分析沥青混凝土路面施工过程智能化控制研究与应用。

关键词：控制措施;施工过程;智能化施工

引言

我国沥青道路施工现场检测方法和结果的反馈存在滞后性，其检测结果往往在施工结束后才出来，无法在施工过程中获得有效数据并做出及时调整;还有人为影响因素容易造成偏差;因此，通过物联网、北斗导航、传感器等先进技术，结合控制图与GPS等方法，建立一套完整的施工过程智能化控制系统，实现沥青混凝土路面从混合料的拌合到材料的运输、摊铺、碾压等过程的可视化引导与管控、提高沥青混凝土路面质量、延长使用寿命是非常有必要的。

1、系统整体设计

1.1系统设计原则

沥青路面智能化控制系统建设应当采用当前技术成熟、先进和符合技术发展趋势的设备和系统。系统选用分布式结构设计，可以实现系统的分阶段建设或者扩容;整个系统结构应该设计合理，结构设计简单易懂，实现提高工作效率的功能，满足施工中压实质量管控的需求;此外，该控制系统还应满足高效性、可维护性、网络化、人性化等特点。压实业务应采用行业主流基于服务构架，与行业主流一致，以保证业务与需求的快速应用和无缝接入拓展，更好的实现对现场作业进行指导和管理。除上述的原则外，系统设计还符合有关规范及施工工艺的管理和使用要求，充分考虑设备的性能与产值之间的关系，综合考虑一次性购置所需的安装成本和长期运行维护所需的成本。

1.2系统设计目标

沥青混合生产控制系统在沥青混合料生产过程中，容易出现多种质量问题，如：拌合易出现废料的问题、料仓出现超尺寸颗粒、沥青和骨料加热没达到规定温度及混合料级配不符合设计要求等等。对生产沥青混合料拌和生产过程进行实时监控并对生产过程中出现的问题及时处理是系统的主要功能。沥青混合料运输控制系统，施工生产过程中，即使搅拌站生产的混合料质量优良，如果措施不得当、路面状况及外界环境影响等因素，在运输过程中，拌和料如果出现离析和温度离析的状况，将严重降低沥青路面的使用性能和使用寿命。通过安装在沥青运输车上的各类传感器和监控设备，实现对沥青运输过程中行驶轨迹以及混合料状态的实时监控是系统的功能之一。路面摊铺现场控制系统，目前在沥青摊铺现场进行监控管理，特别是对沥青温度和摊铺机行走速度的实时控制是很难做到的。路面摊铺现场控制系统，通过摄像设备、3G/4G数据采集模块和通讯终端实现对摊铺现场的实时监控、数据采集并将现场各类数据及时反馈至监控中心，综合分析以指引施工。路面压实控制系统，对沥青混合料压实过程进行实时监控，通过将数据采集模块用于碾压遍数、压实轨迹、压实温度等现场施工数据的采集，并将现场数据通过无线网络发送至监控中心综合分析，对现场作业质量和流程进行积极的指导和管理。

1.3系统整体构架

管理系统的接入通过统一的门户网站或者项目管理平台，整个系统包括沥青拌和生成监控子系统、车辆运输监控子系统、路面摊铺监控子系统、路面压实监控子系统。沥青混凝土路面施工过程智能化控制系统包含多种类型的数据监控，比如监控现场的视频流、北斗/GPS终端采集的车辆定位信息、温度传感器采集的温度信息、压实智能终端采集的压实质量信息，以及拌和生产的拌料参数信息等。这些数据的信息量大，频率高，经过网络智能模块接入公路现场智能网络方案，发送至各种类型服务器。

2、系统主要组成模块

2.1沥青混合料拌和生产控制系统

道路施工建设所需的沥青混合料等材料都是通过拌和站集中生产的。这些材料的质量直接影响到公路的质量。所以要对这些材料的生产过程进行监控，该系统主要针对原料的配合比和温度进行监控。并且实时通过智能网络传输模块送达沥青拌和生产监控服务中心。如果有参数不达标，系统会发短信至业主手机进行报警，以便业主及时处理。结合沥青的物理特性，在气候温度较高的地区，应选择标号较小的沥青，提升路面硬度，反之则应选择延度更好的高标号沥青。设计单位需要充分考虑高速公路所处区域的气候条件和地质状况，做好沥青标号的合理选择。施工单位采购沥青材料时，应制订可靠的材料检测方案，做好对应的功能检测，明确沥青材料的延度、针入度等指标;集料，要求施工单位在选择集料生产厂家时，能够确保其生产规格统一，以此确保集料来源的一致性，并且安排专人做好集料加工监督，要求加工企业定期对生产设备进行检查，避免设备故障引发的集料供应不及时的问题。

2.2沥青摊铺控制系统

通过对现有设备的改造或者直接使用，充分利用基于物联网架构的传感技术和基于3G的传输技术，将沥青混合料在路面摊铺施工过程中产生的关键控制参数，通过通信模块及时上报到沥青摊铺监控服务中心，实时地反映路面摊铺状况，有效避免数据造假、资料造假等行为，实现各参与方对路面摊铺的動态控制，设计分析预警机制，实时分析摊铺质量问题，发现质量波动状况形成质量追溯档案，确保工程质量目标实现。

2.3运输系统

在工程运输领域，工程施工材料如何及时安全的送达施工现场，取决于工程运输车的运行情况，以及企业对车辆的统一调度管理和后期车辆运输的费用结算等，因此建立一套对工程运输车辆进行实时统一监控调度系统显得十分必要。

2.4应用效果

对压实质量进行实时控制。使用智能化压实控制系统对压实质量进行检测，可对时间、碾压检测日期、碾压温度以及碾压次数等施工参数进行实时控制，进而减少返工等问题。加快施工进度，减少施工工期。驾驶员可以通过控制箱上的显示屏对碾压次数等相关参数进行实时监控，避免出现欠压和过压现象。由于该系统不受日照的影响，因此可以24h对施工过程进行监控，从而达到提高施工效率的目的。节约成本。该系统的显示界面比较直观，即使驾驶员的施工经验不丰富也可以对其进行精准控制，能够在提高机械效率的同时减少人员的投入，从而达到降低人员成本的目的。与此同时，当道路存在压实薄弱区域时，施工单位可对其进行有针对性的检测，不仅可以提高报检的合格率，还可以降低检测成本。存在的主要问题。①当路基细颗粒填料较多时，可以使用智能化压实技术，但是在GPS基站的使用过程中，会受天气、外界电磁以及现场地形等因素影响，导致信号传送出现问题，从而影响数据的完整性和连续性。②每个压路机之间不能实时共享数据，限制了压路机之间的调配，可能会产生压实设备闲置时间较多等问题，影响施工效率。③如果驾驶员操作技术不够熟练，在其碾压开始和结束的时候，可能忘记开关机，进而影响到控制效果。因此，施工单位应对驾驶员进行操作培训，进一步提高控制效果。

结束语

沥青混凝土路面施工过程质量控制对路面质量影响非常大，混合料的拌和、运输、摊铺、压实等施工工艺是控制路面质量的关键步骤。由于施工过程控制是整个质量控制的难点，因此，提出了沥青混凝土路面智能化施工控制系统，包括系统的整体设计、主要组成、主要组成模块等。最后，根据具体工程案例，实现主要负责人对工程整体的控制，现场施工人员也可以及时了解施工作业情况，通过最后的质量检测结果可以说明，智能化施工可以保证路面施工质量，解决传统施工过程中的控制缺陷与不足。

参考文献

[1] 刘敏.纤维素酶系在大大肠杆菌中的构建及改造[D].浙江大学，2021.

[2] 刘文杰.我国路面发展现状[J].中国公路，2021（7）.

[3] 李岩.基于无线宽带网络的物联网设计与应用[D].吉林大学，2021.

[4] 朱志国.沥青混合料拌和过程动态监控系统研究与应用[J].中国公路，2020（38）.

[5] 曹亚东.沥青混凝土路面智能压实监控系统的设计与应用[J].筑路机械与施工机械化，2020（34）.

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