信息化系统在沥青混凝土功能层施工中的应用

李建合 伍锦智

【摘要：】文章阐述了利用信息化系统监控精准掌握沥青混凝土功能层施工级配、油石比、温度、碾压遍数、摊铺速度等各项施工参数的应用原理及特点，并结合工程实例，提出沥青混凝土功能层信息监控的操作应用方法，通过在试验路段上记录相关的施工技术参数，为施工问题追溯源头、提供基础数据、优化施工工艺，总结出可行的信息化系统监控应用操作技术。

【关键词：】信息化系统特点;操作要点;信息化系统应用方法;监控数据反馈

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0 引言

沥青混凝土应力吸收层主要作为功能层，其承担载荷的能力往往不及沥青面层。并且沥青混凝土功能层设计厚度较薄，施工过程中温度下降较快;对施工的碾压和摊铺速度、温度的掌控，相比8 cm厚沥青下面层、6 cm厚沥青中面层要求更加精准。因此，为了精准地掌握沥青混凝土施工参数，需引进信息化监控系统。

信息化系统主要通过在沥青路面施工过程中的原材料生产、运输以及施工等环节建立远程监控系统的基本框架以及原材料采集监控、路面摊铺和压实等子系统，实现了施工过程实时信息化控制，可以对沥青混凝土功能层拌和、运输、摊铺、碾压过程进行精准监控，最大程度保障施工质量。

近年来，国内外学者针对信息化系统在工程建设中的应用做了一定的研究。吕东轩等[1]分析了当前铁路建设管理中存在的问题，探究了信息化系统在铁路路基施工过程以及质量检测中的应用。辛玉蟾[2]分析了铁路项目建设管理中存在的问题，主要针对信息化系统在其中的应用展开探讨，如施工组织设计系统、工作日志管理系统等，以提高铁路工程领域创新发展。邓蓉[3]在分析高速公路GIS系统内涵的基础上，探讨了GIS系统设计的目标及其功能，并从系统管理、图形显示与管理以及工程管理等方面，提出了GIS系统应用的途径。

目前，国内外学者大多是针对铁路工程建设应用信息化进行研究，但对信息化在公路沥青功能层施工中的应用研究较少。鉴于此，本文通过工程实例研究了信息化系统的应用特点，总结出了一套可行的信息化系统监控应用操作方法，为精准掌握沥青功能层施工参数提供有效方法。

1 信息化系统在沥青混凝土功能层中的施工应用特点

1.1 施工参数精准监控

利用信息化系统对级配、油石比、温度、碾压工艺等各项参数进行实时的精准监控，进而实现对沥青混凝土功能层拌和、运输、摊铺、碾压过程等施工工艺的精准监控，最大程度保障施工质量以及施工的均匀性。

1.2 施工效率高

相较于传统的沥青路面施工工艺，本方法以信息化技术为依托，对施工流程进行可视化处理，管理人员可远程管理，提高了管理效率和施工效率。

1.3 经济性好

采用信息化系统可精准控制材料用量，避免材料用量的不均匀性，同时保障了施工质量。并且，由于施工参数的精准控制，减少了施工过程的无效功，降低了施工过程的碳排放。

1.4 适用性强

信息化系统在沥青混凝土施工中的应用，仅需在现有设备上加装信息监控系统，对操作人员进行简单培训即可上岗操作，相关经验和设备具备良好的可移植性和可推广性。

2 信息化系统操作要点

（1）混合料生产质量监测系统：在拌和站安装通信设备连接拌和站控制电脑和服务器，通过网络传输系统，将拌和站沥青混合料生产过程等数据信息上传至服务器，以监测沥青混合料的生产过程，实时与设计配合比对比，发现偏差及时通过短信及网页报警。

（2）混合料运输监测系统：在运输车辆上安装车辆管理终端，监测混合料运输过程，给前场及后场管理带来极大便利。

（3）摊铺碾压过程监测系统：针对摊铺机进行数字化改造，在不破坏机器的前提下加装GNSS厘米级定位系统、温度传感器、平板电脑、工控系统等组件，基于高精度定位实时监测摊铺温度、速度、厚度与碾压遍数。智能压实导航平板可为压路机操作手提供实时压实导航，避免漏压。

（4）所有數据实时传输至云平台进行存储，分析。

信息化系统工作原理如图1所示。

3 工程实例

3.1 工程概况

都安至巴马高速公路一分部起点桩号为K359+000，路线自东向西经过都安县澄江乡、安阳镇、地苏镇、大化县大化镇，终点桩号为K381+810，主线全长22.81 km。沥青混凝土功能层在施工中利用信息化系统手段进行监控管理，很好地实现了对沥青混凝土功能层拌和、运输、摊铺、碾压过程的精准监控。

3.2 主要电子设备

信息化系统配备的电子设备如表1所示。

3.3 信息化系统在沥青混凝土功能层施工中的应用方法

3.3.1 混合料拌和

混合料的拌和信息监控系统是在拌和站操作间安装通信设备，通信基站安装在拌和站合适位置，连接后台服务器和拌和楼各传感系统。在拌和楼进料处安装流量系统一套（安装在集料进料口、沥青输送管内部，可采集集料、沥青用量），出料口安装温度红外传感器1个，以监控矿料级配、油石比、混合料出料温度变化情况。通过后台系统预先设置级配、油石比、温度波动范围，当混合料生产过程中，级配、油石比、温度等参数波动范围超过阈值时，监控系统将会通过短信、报警灯等形式引导操作员进行纠偏，以保障混合料生产质量。

3.3.2 混凝土运输

在运输车辆货箱安装红外温度传感器，在运输车辆驾驶室安装通信设备1套和定位设备1套，通信设备连接红外温度传感器和后台服务器，调试设备至数据正常后上报到云平台，在云平台将终端ID与车辆进行设置绑定。后台服务器可设置温度变化范围，实时监控运输过程温度变化情况以及运输车辆位置，对运输车辆进行远程调配。运输过程中如发现温度不符合规定要求，后台服务器可通过通信设备对运输车辆下达废弃指令，以保障运输过程混凝土温度始终保持在预定范围。

3.3.3 摊铺

摊铺机内部机手操作处安装有导航平板1个，在摊铺机内部上方合适位置安装数控中心1个和定位设备1套，摊铺机螺旋布料器正前方安装有红外传感器1个。

将高精度GNSS定位天线固定于摊铺机驾驶棚左右驾驶座的中间位置，天线顶部无遮挡的条件下以100 Hz的超高频率实时接收北斗卫星定位信息，结合附近架设的RTK基准站，通过蜂窝网络与超远距离长波电台多路接收的RTK差分信息，实现3 cm内的高精度定位，从而获得精准的摊铺机地理位置信息，同时通过事先导入系统的曲线要素及施工桩号坐标，可以实现地理位置和桩号位置的精确定位，实现摊铺里程、摊铺位置的实时管控。

红外温度传感器采用定制支架进行安装固定，安装时红外温度传感器距摊铺面的高度要保持在20～30 cm并牢固固定，确保采集温度数据精准。

导航平板通过专用支架固定在摊铺机操作台上方，导航平板上设置沥青混凝土功能层混合料摊铺温度波动区间为135 ℃～150 ℃，通过安装在摊铺设备上的红外传感器监控沥青混合料摊铺温度，温度过高或过低，信息监控系统均会发出报警。

将数控中心固定在摊铺机操作平台上方合适的位置后，将红外温度传感器、GNSS接收机、导航平板电脑等通过连接线接入数控中心。最后，将摊铺机电源接入数控中心，启动沥青路面摊铺温度、速度实时监控系统。

将LED大屏固定在摊铺机操作室后上方合适位置，可以实时显示摊铺机的摊铺速度和摊铺温度，方便现场人员实时掌握摊铺数据，把控摊铺质量。

3.3.4 碾压

碾压设备机手操作间安装有导航平板，碾压设备外部正前方安装有LED大屏1块，碾压设备靠近沥青混合料位置安装有红外传感器1个、定位设备1套。碾压过程由信息监控系统进行实时掌控，后台形成碾压云图，方便现场施工人员了解现场情况并实时调整，保障碾压的均匀性。后台还可通过通信设备将信息传输至导航平板上，指导碾压机手进行碾压。对于温度过高区域，导航平板会提示机手等待温度降低到合适的碾压温度后再进行碾压。同时，导航平板上会显示碾压遍数等信息，防止超压和漏压。

3.4 信息化监控系统监控数据反馈

（1）通过在现场机械设备上安装路面质量检测系统及相关硬件设备，对路面摊铺压实质量进行实时检测，然后利用互联网上传至云平台，管理单位可以通过电脑远程进入系统实时了解现场施工过程中机械设备的摊铺碾压遍数、速度、温度等相关数据。经过统计数据分析，编写相关的施工质量报告（见图2）。

通过施工质量數据报告可以直接反映现场施工每段施工技术的参数如级配、油石比、温度、碾压遍数、速度、摊铺速度工艺等，具有一定的指导性。

4 结语

沥青功能层是路面摊铺压实的最底层，是面层的基础，所以对功能层的质量要求相对较高。为了解决现场质量无法及时把控问题，本文结合实际工程对信息化系统的操作应用，通过在现场机械设备上安装路面质量检测系统及相关硬件设备，对路面摊铺压实质量进行实时检测，然后利用互联网上传至云平台，管理单位可以通过电脑远程进入系统，实时了解现场施工过程中机械设备的摊铺碾压遍数、速度、温度等相关数据，此外还对拌和站物料配合比、拌和时间、温度等进行实时的监控，使整个施工过程做到了事前预警、事中把控、事后溯源等施工管控。

参考文献：

[1]吕东轩，鲁文军，班学锋，等.信息化系统在铁路路基施工及质量检测中的应用[J].江西建材，2021（9）：164，166.

[2]辛玉蟾.信息化系统在铁路路基施工过程、质量检测中的应用[J].智能城市，2020，6（23）：101-102.

[3]邓 蓉.高速公路建设信息化系统应用的探讨[J].科技与企业，2012（9）：105.