（道路与铁道工程专业论文）公路沥青路面面层工程质量控制系统研究.pdf

摘要 沥青路面施工质量控制方法是一种实时的过程控制方法，通过对沥青路面施 工过程中的各种数据进行分析获得一系列代表这一生产过程的数据检测，然后将 这些统计分析结果随施工进度而变化的情况以图表的形式显示出来，从而达到实 时监测施工过程的目的，是真正的过程控制方法。 沥青路面材料、摊铺、配合比的质量直接影响着路面施工质量，是整个沥青 混凝土路面施工技术与质量控制研究的重要方面。论文在深入研究了沥青路面材 料、摊铺、配合比的基础上，以施工质量控制方法为理论基点，发展了沥青路面 的质量控制理论；系统阐述了沥青路面施工质量控制方法的实用性与可行性，以 及适用于该方法的检测、图表处理方式；深入研究了沥青路面施工质量控制中的 计算机应用技术，开发了沥青路面施工过程的数据处理软件，并将其成功地应用 到了实际施工现场，对沥青路面施工的质量提高有很好的指导作用。 论文还介绍了v c + + 的高级应用技术以及编程技术，对提高v c + + 的应用水平也 有一定的参考价值。 关键词：沥青路面；施工；质量控制；程序；v c + + a bs t r a c t a s p h a l tp a v e m e n tc o n s t r u c t i o nq u a l i t yc o n t r o lm e t h o di sa r e a l - t i m ep r o c e s sc o n t r o l r n e t h o d s ，t h r o u g ht h ec o n s t r u c t i o no fa s p h a l tp a v e m e n ti nt h ep r o c e s s o fd a t aa n a l y s i st o o b t a i nas e r i e so fr e p r e s e n t a t i v e so ft h ep r o d u c t i o np r o c e s so fd a t ad e t e c t i o n ，t h e n d e m o n s t r a t e st h e s es t a t i s t i c a la n a l y s i sr e s u l t sa l o n gw i t ht h ec o n s t r u c t i o np r o g r e s sb y g r a p h ，t h u sa c h i e v e st h eg o a lt om o n i t o r c o n s t r u c t i o np r o c e s s ，i st h et r u ep r o c e s sc o n t r o l m e t h o d a s p h a l tp a v e m e n tm a t e r i a l s ，p a v i n g ，w i t hm o r e t h a nad i r e c ti m p a c to nt h eq u a l i t y o fr o a dc o n s t r u c t i o nq u a l i t y ，t h ew h o l eo fa s p h a l tp a v e m e n tc o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g ya n d q u a l i t yc o n t r o lo fi m p o r t a n ta s p e c t so ft h es t u d y p a p e r si n d e p t hs t u d yo f t h ea s p h a l t p a v e m e n tm a t e r i a l s ，p a v i n g ，w i t ht h er a t i ob a s e d o nc o n s t r u c t i o nq u a l i t yc o n t r o lm e t h o d f o rt h et h e o r e t i c a lb a s i sp o i n t s ，t h ed e v e l o p m e n to ft h ea s p h a l tp a v e m e n tq u a l i t y c o n t r o lt h e o r y ；s y s t e m a t i c a l l ye x p o u n d e dt h ea s p h a l tp a v e m e n tc o n s t r u c t i o nq u a l i t y c o n t r o lm e t h o d so fp r a c t i c a la n df e a s i b l e ，a sw e l la sa p p l i c a b l et o t h em e t h o d so f d e t e c t i o n ，t r e a t m e n tc h a r ta p p r o a c h ；i n - d e p t hs t u d yo ft h ea s p h a l tp a v e m e n tc o n s t r u c t i o n q u a l i t y c o n t r o lo fc o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y ，t h ed e v e l o p m e n t o fa s p h a l t p a v e m e r i tc o n s t m c t i o np r o c e s so ft h ed a t ap r o c e s s i n gs o f t w a r e ，a n ds u c c e s s f u l l ya p p l i e d t ot h ea c t u a lc o n s t r u c t i o ns i t e ，o fa s p h a l tp a v e m e n t t o i m p r o v e t h eq u a l i t yo f c o n s t r u c t i o nh a sav e r yg o o dg u i d e t h ep a p e ra l s oi n t r o d u c e d t h ev c + + s e n i o ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h e p r o g r a m m i n gt e c h n o l o g y ，h a v et h e c e r t a i nr e f e r e n c ev a l u et oe n h a n c et h ev c + + a p p l i c a t i o nl e v e l k e yw o r d s ：a s p h a l tp a v e m e n t ；c o n s t r u c t i o n ；q u a l i t yc o n t r o l ；p r o g r a m ；v c + + 重庆交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 毛卉、 日期：1 口明年中月r z 日 重庆交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重 庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人 学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并进行信息服务( 包括但不限于汇编、复 制、发行、信息网络传播等) ，同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 学位论文作者签名：王尔指导教师签名f 撬堋 三竺篓i 曼0 呈羔一三竺竺 本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社c n k i 系列数据库 中全文发布，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规定享受相关权益。 学位论文作者签名：壬存、 日期： 沙明年l p 月( 乙日 乡 日 芷 陀 稚 嘲 名l 产 鹳净 穆 2 教 一： 导 期 指 日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 问题的提出 公路沥青路面面层工程质量控制是公路工程项目质量管理领域的重要课题， 建立完善的沥青路面工程质量控制体系对于提高公路工程项目质量管理水平，确 保公路工程项目质量具有重要意义。本论文在全面分析沥青路面施工过程管理与 控制技术内涵的基础上，对沥青路面工程质量控制体系相关问题进行了较深入的 理论研究和系统实践。 公路工程项目质量关系着国家经济发展和人民的生活。质量是研究领域的热 点，人们不断探索在国际标准条件下进行技术控制和科学管理的理论及方法，期 望在有限的资源和紧迫的时间内使工程质量达到项目质量总要求。要想高质量、 高水平、高效益地完成公路工程项目建设，公路工程项目质量评价是公路工程项 目质量管理的重要有效手段，是发现质量问题、寻找改进对象以及提高工程质量 的依据。由于公路工程项目投资大、工期长、影响质量的因素复杂，往往出现质 量达不到规划总要求，据专家初步统计，不到2 0 的公司达到超过9 5 的第一次通 过合格率，换句话说，8 0 的公司要完成大量的返工。返工必造成项目工期延长、 成本增加，影响项目的整体绩效。因此，必须要有科学、高效的管理方法和手段， 切实加强对工程建设的管理，才能确保建设任务顺利完成并达到预期目标。 目前，我国现有的一些宏观质量指标或类似指标在反映公路工程项目质量方 面存在一定的局限性和不足。首先，指标大都只能反映施工和竣工阶段部分质量 工程状况，侧重于描述某个阶段的某个方面的质量，对公路工程质量评价仍偏重 于施工、竣工验收阶段，并主要通过对竣工工程实体质量进行实际评价，而无法 形成对质量状况的全面的认识。其次，目前形成的“企业自检、社会监理、政府 监督三级保证体系之间缺乏内在联系，自身监督管理不完善，监督手段和方法 相对滞后，并且三者监督评价主要局限在对施工质量的监督管理。因此，如何更 合理地设置评价指标体系，在全寿命周期内全面系统地对公路工程项目质量进行 评价，正是工程质量管理不断深化研究过程中需要探索的课题，这对于提高我国 目前的公路工程质量管理水平具有重要的意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 第一条天然沥青路面的道路在1 8 5 2 年诞生于法国。1 9 0 0 年，弗雷德华伦为 第一条沥青混合料路面申请了专利，并生产出许多成功的沥青混合料而且在技术 上有一定创新，但是在强大的市场压力下还是失败了。1 9 2 0 年许多关于沥青的专 2第一章绪论 利到期，有的退出了专利市场。此后，沥青作为一种受人们欢迎的混合料在各国 科学家的研究下飞速发展。1 9 3 1 年宾夕法尼亚州的布鲁诺克斯公司推出了第一台 自行式沥青摊铺机，标志着真正意义上的沥青混合料机械化施工开始。1 9 5 7 年， 美国加利福尼亚公路管理局对具有代表性的4 5 项道路工程的机械化施工做出工序 曲线，就施工的时间与生产量的关系进行调查研究，在美国运输交通技术协会年 会的道路会议上，首次提出了香蕉曲线理论，来对施工质量进行控制。 1 9 8 7 年美国设立了著名的战略公路研究项目( s h r p ) 计划，对沥青混凝土路面 中的沥青材料特性、新型沥青混和料、沥青路面施工工艺和设备进行研究，并取 得一系列研究成果。在施工技术方面美国推出的不间断摊铺和二次复拌新工艺在 解决沥青混合料在施工中的材料离析和温度离析问题上取得了突破性的进展，并 开发了热沥青混合料的转运车和多重二次复拌装置。同时美国联邦公路管理局 ( f h w a ) 也对沥青路面的设计、施工和早期破坏进行了研究，提出了许多有用的建 议和管理办法，并联合其他国家对筑路机械计算机集成控制系统进行了研究，其 中一个重要的成果就是运用g p s 系统和局域网解决了公路设计c a d 数据传输到沥 青混凝土路面施工机群中的问题，从而实现了计算机对沥青路面施工质量的控制。 在机群协同作业方面，法国、芬兰、德国、英国、瑞典五个国家的七家单位 合作，在欧盟b r i t e - e u r a m i i i 计划支持下进行了“计算机集成道路建设计划的 研究。该项目运用高精度g p s ( r t k 模式) 定位技术，独立开发激光引导技术，并 融合这两种定位技术，对压路机、摊铺机机群进行精确定位引导。整个控制系统 由地面子系统( g s s ) ，定位子系统( p s s ) 和机载子系统( o b s s ) 组成。摊铺机和压路机 由道路设计c a d 数据得到几何数据，在地面子系统和机载子系统的显示屏上，可 以清楚地看到机群的施工情况。设备施工的准备、进行、以及完成都由计算机控 制系统进行管理和控制。该项目开发了两个原型机：计算机集成压路机( c i r c o m ) 和计算机集成摊铺机( c i r p a v ) 乜3 j 。 1 2 2 国内研究现状 在公路工程管理系统方面，国外的研究始于七十年代，至今，在整个系统的 研究中，较为成熟并己推广使用的只有路面养护管理。对于工程项目施工管理， 一些发达国家已经开发出以计算机信息管理为基础的施工管理软件，比较著名的 有：德国的p l u s e i n e 工程项目管理软件包，美国的f i n eh o u r ，t i m e l i n e 等工程 项目管理软件。目前影响较大的当数美国微软公司开发的p r o j e c t ( 工程项目管理 软件) ，它建立在w i n d o w s 平台上，可将工程施工计划输入后，生成相应的横道图、 网络图及费用、资源强度图等，并可对施工中的进度、费用信息进行及时处理， 反映出工程的进度和费用支付情况，还可进行“工期一费用 优化和“工期资 源”优化。在我国许多世行贷款项目中，已开始应用这一软件。但由于各国公路 第一章绪论 3 工程的质量评定标准不同，该系统中没有关于质量管理的部分，且这一软件应用 范围较窄，使用单位普遍反映操作较为困难，因此迫切需要一套适合国情，操作 方便的施工管理系统h 1 。 当前我国高速公路沥青路面出现了使用寿命短、早期损坏严重的现象，很多 路面通车不久就不得不耗巨资进行维修、改造，大多数高速公路沥青面层虽然已 经使用了优质的材料，先进的施工机械，但仍无法修出高水平的沥青面层。我国 目前路面施工技术总体水平偏低，质量保证体系不完善，尤其对施工过程中影响 质量的各个指标认识不足，没有一个完整的控制指标体系，对路面的施工过程缺 乏系统、深入的研究，施工质量控制方法不科学，是其中主要的原因。 近年来，国内已经在路面养护管理系统方面进行了比较全面的研究，并取得 了一定的成果，在一些省市达到了应用水平。而公路工程施工管理系统的研究则 刚刚起步，但公路施工管理要从主观经验型转变为现代化的客观决策科学系统型， 这一点己被国内公路建设部门所认同，有关这方面的研究越来越被各级公路管理 部门所重视。一些单位结合高等级公路的建设开展了这方面的研究，如1 9 8 8 年1 0 月京津塘高速公路开发了f i d i c 计量支付计算机辅助管理系统；长沙交通学院为 广深珠高速公路项目进行了计算机招标管理系统的开发和研究；湖北省宜黄高速 公路开发了计算机质量辅助管理系统：江西省南九一级公路，则开发了费用管理 的计算机辅助管理软件。国内一些软件公司则开始进行施工管理系统软件的开发 工作，如大连同洲电脑公司开发了基于p r o j e c t 平台上的t z - o s 软件，同样具有 对进度、资源、费用方面的管理功能，且全部为中文界面，使用较为方便。但它 与p r o j e c t 一样，基本上是面对建筑工程的施工管理软件，没有质量管理的内容， 且单项工序的费用限制过小，在公路施工管理中尚不实用。综上所述，计算机管 理已得到了我国公路建设、施工、监理和科研部门的重视，在高等级公路建设中 得到了初步应用，且取得了一定的成果。但诸多的管理系统在功能上有一定的局 限性，不能对整个工程项目施工晦引。 1 3 路面施工计算机辅助管理现状 随着科学技术的发展，目前，沥青路而施工的硬件条件从拌合、摊铺到碾压， 国内外都已达到了很高的水平，其主要标志是机械化、自动化、拌和站计算机控 制化。然而，在软件和现场控制方而，发展很不均衡。 目前，国外许多发达国家已经成功地将计算机管理信息系统应用于沥青路面 和水泥混凝土路而的施工质量控制和组织管理中。计算机管理信息系统旱期在施 工领域中的应用主要是进行施工的组织管理，运用存储在计算机中的管理信息对 组织管理计划进行评价，提出改进建议。1 9 7 7 年，美国研制成功的p c e s t 施工计 4 第一章绪论 算机管理信息系统就属于这种类型，它采用e x s y s 软件作为平台，以反向连锁推 理以及人工对话的方式进行工作，对输入的施工组织计划或模型，应用知识库中 的评判知识进行综合评价，给出改进方案。随着时间的推移，许多研究人员发现 只对施工组织管理采用计算机系统进行优化是不够的，不能解决路面施工中的质 量问题，因此施工计算机系统开始涉及施工质量控制，对施工中出现的复杂问题 进行诊断，给出对策。相应出现了一些施工咨询诊断专家系统，如美国r o a d b ui l d e r 施工专家系统，该系统己经达到实用化，它在i n s t a n te x p e rp l u s 平台中采用混 合推理模式，知识库中将施工实例、描述和图表、图片相联系，可以在程序进行 中辅助施工人员输入施工情况并回答有关的问题，并且考虑了结论的可靠度问题， 因此结论和相应对策都具有一定的可靠度。该系统自投入使用以来，使用效果十 分显著，据统计可达到9 3 以上的准确率，现在己经进入进一步完善和推广阶段。 计算机系统在我国公路领域的应用还处于刚刚起步阶段，研究中的计算机信 息系统也主要是与路面管理系统相结合的路面养护管理系统和相应的系统开发工 具，如同济大学开发的用于路面评价和养护决策的计算机系统开发工具 s p a r e m a s t e r s h e l1 ，主要是利用专家系统技术解决道路养护中的大量经验知识、 地区性差异和路况不完全等问题。 我国台湾地区也已经开发出实用的路面施工专家系统。台北技术学院采用美 国“k n o w l e d g ep r o w i n d o w ”专家系统开发软件，将沥青路面施工的专业知识提取 输入到知识库中，成功研制出沥青路面施工专家系统。该系统不仅具有实时诊断 复杂技术问题的能力，还能够提供咨询功能，可以快速地传播路面施工的专业知 口 7 】 ，、o 1 4 沥青路面施工质量控制因素 一 沥青混凝土的生产和施工质量控制要严格把好“七关”，即： 原材料质量关； 沥青混合料配合比设计关( 沥青混合料配合比由试验室进行，选择最佳配合 比作为“目标配合比”。最后进行“生产配合比”的设计与验证) ； 配料计量关( 拌和站采用全电脑自动化控制的计量系统，精度满足国际要 求) ； 施工温度控制关( 控制好石料加热温度、沥青加热温度、出厂温度、现场温 度、摊铺温度、碾压温度、终压温度等) ； 搅拌时间关； 混合料运输关； 沥青路面施工工艺关( 摊铺、压实、成型、接缝处理、混合料现场取样验证 第一章绪论 5 调整) 。 可以看出，影响沥青路而施工质量的因素和工艺较多，沥青路面无论是内在 质量还是表观质量需要整个施工过程中的材料、配比、设备、施工控制、检验调 整、材料消耗、材料进场等各环节的良性循环和整个施工队伍的相互协调，组成 一个完整的质量保证体系，才能保证沥青面层的施工质量处于最佳状态。那么现 场施工部分的质量控制是辅助软件所无法实现的，先进的机械设备是提高工程质 量的基础；而对先进设备的正确使用，是提高工程质量的根本保证；路面质量的 好坏，主要是靠摊铺、压实机来完成，需要现场人机的协调作业、施工组织管理 和随机调整来保障阳们。 1 5 系统实现思路 选择什么样的开发方式，选择什么样的平台和语言，对于软件开发而言是至 关重要的。随着编程技术的不断进步，每一种语言都有其优势和劣势，关键的是 要考虑软件所要完成的功能，尽可能的使开发过程简单，易于维护。这样才能节 约成本，提高软件的普及率。 在开发的方式上，本系统采用v c + + 进行编辑，由于对v c + + 的掌握程度，在编 辑过程中遇到很多困难，正因为这一点，使程序的功能受到了限制。 在开发平台的选择上，考虑到该软件要处理大量的数据，要完成复杂的数据 处理和绘图等功能，那么首先考虑的是该平台要具有强大的数据处理能力和绘图 能力，其次，在编程方面也要相对简单明了。 v c + + 是在w i n d o w s 平台下构建3 2 位应用程序的强大而复杂的开发工具，是目 前世界上使用最多的开发工具之一。c + + 的应用非常广泛，从桌面应用程序到服务 器端软件，从系统软件到应用软件，从单机程序到分布式应用程序，从图形图像 处理到游戏的开发，v c + + 无所不在。 c + + 是c 的扩充版本。c + + 对c 的扩充首先是由b j a r n es t r o u s t r u p 于1 9 7 9 年 在美国新浙西州m u r r a yh i l l 的贝尔实验室提出的。最初，把他这种新的语言称 为“带类的c ”，到1 9 8 3 年才改名为c + + 。 尽管c 是世界上最受喜爱和应用最广的专业程序设计语言之一。但c + + 的发明 是必须的。这主要是由程序设计的复杂性所决定的。这些年来，计算机程序变得 越来越大、越来越复杂。即使c 语言是相当好的程序设计语言，也有局限性。在c 中，一旦程序代码达到2 5 0 0 0 至1 0 0 0 0 0 行，它就会变得十分复杂，也就很难全面 掌握它了。而c + + 的目的正要扫清这个障碍。c + + 的本质就是让程序员理解和管理 更大、更复杂的程序。 国内的相当部分人使用c + + 都属于初级水平，没有深入的发掘其潜在的功 6 第一章绪论 能。而在国外，c + + 早己成为必不可少的程序编辑语言。并且一些软件公司在其上 进行二次开发，生产应用软件。对于应用程序开发者、最终用户、公司客户和软 件经销商来说，c + + 已经逐渐成为一种越来越重要的语言。 作者正是利用了c + + 强大的编辑功能及面向对象的灵活编程风格，开发了沥青 路面工程质量控制。一方面弥补了现存处理系统的不足，将以往没有被施工单位 重视的拌和数据作了相应的可视化的处理，从而成为施工企业控制沥青路面工程 质量的一个重要的依据，也成为监理单位监测沥青路面工程质量的一个有力工具； 另一方面，在程序不断完善的基础上，也可以继续开发，使软件集成化，甚至可 以作为沥青路面工程质量反馈控制系统的一部分，从而更加完善沥青路面工程质 量的控制系统0 j 。 1 6 完成论文所做的工作和论文内容 1 6 1 研究的必要性 公路工程项目质量关系着国家经济发展和人民的生活，质量是研究领域的热 点。目前一些被鉴定为优良工程的项目，在投入营运后不久即出现质量问题。这 说明工程项目施工各阶段中所存在的质量问题仍然不容忽视。而目前我国施工质 量控制体系仍不发达，施工时几张报告单草草了事，对施工质量的细部控制和一 个时期内施工质量波动等都不能很好地总结和表示。 造成这种情况的原因其不全在于施工监理单位。目前工程质量管理方面已经 有了不少软件，比如说工程造价方面有“同望，施工进度管理方面有“e p m ”，而 在施工质量控制方面软件少之又少。所以本课题的研究是十分必要的，也是我国 道路施工的迫切要求。 1 6 2 主要研究内容 沥青路面施工管理系统研究； 公路沥青路面质量管控软件开发研究； 工程应用。 1 6 3 研究方法及实施方案 参照国内外关于沥青路面施工质量控制的研究成果，进行研习和拓展研究。 研究总结出自己的沥青路面质量控制方法，创建出比较完整的沥青路面施工质量 控制系统； 根据自行研究的沥青路面质量控制方法，开发出一套针对沥青路面质量控制 的软件； 通过以上的研究分析和研究成果，并对沥青路面施工质量控制的好处进行分 析总结，并对其进行经济评价，使沥青路面施工质量控制方法和软件的推广使用 第一章绪论 7 成为可能。 本研究将在老师的指导下，通过阅读大量的相关资料，掌握该项目目前的研 究成果和存在的问题，以沥青路面施工关键环节为突破口，研究沥青路面施工质 量控制的方法的软件，用c + + 开发出一套沥青路面施工质量控制软件，合作完成论 文。 1 6 4 研究中可能遇到的难点和解决方法 国内外对沥青路面施工质量控制的研究不是很系统，因此存在一定的困难。其 一，由于沥青路面施工质量控制涉及的环节较多，因此各环节不同的控制方法和软 件设计成为本设计的最大难点。因此我将对沥青路面施工各环节分开分析最后加 以综合的方法进行评价和应用一些模糊的评价体系是很有必要的，进而减小研究 的复杂性和混乱性；其二，由于我的计算机知识不足，尤其是程序编写方面没有 独立编写的经验，因此软件开发方面可能成较大因难。为此，我将用业余时间多 多学习编程语言，以c + + 为主。一定要通过努力使自己在编程序方面有一个较大的 提高；其三，沥青路面施工质量控制有些环节的质量评价参数较多，有些环节的 质量不能用具体的参数来评价，这会给软件开发带来不小的困难。因此，多借鉴 前人的经验，多钻研才能更好地完成本次研究。 第二章沥青路面施工质量动态管理 第二章沥青路面施工质量动态管理 2 1 沥青路面施工质量动态管理的必要性 纵观我国的工程质量管理体制、方法，包括监理制度在内，除了目测凭经验判 断及注意施工工艺外，材料可以在选料、生产进场之前或开工时对其质量进行试 验，将不合格的材料拒之1 - 1 ；7 1 , ，绝大部分都是对产品进行事后“质量检查 ，还不 能说是过程中进行“质量控制”。施工一开始，由于材料的变异性，连材料质量也 不能做到在线控制了。每天抽检的项目都是在事后得到结果，即使知道不合格， 也已经用到工程上了，有时连用在什么部位都搞不清楚，想返工都不可能。在拌 和厂，沥青混合料的质量采用取样抽提、筛分或者马歇尔试验，现场铺筑的路面 己经向前推进了一大截。也就是说，这些试验结果仅仅起到一个记录和事后反省 的作用。要改变现状，就必须提供一种可以实时在线检测工程质量的手段。 沥青路面施工过程中的质量管理，国外工业发达国家早在2 0 多年前就相当普 及，实践证明，为施工质量管理起到了很好的作用。它主要通过对施工过程中的 各种数据进行统计分析获得一系列代表这一生产过程的概率统计特征值，然后将 这些统计分析结果随施工进度而变化的情况以图表的形式显示出来。通过这些概 率统计特征值的变化可以帮助技术人员判断沥青路面的整个生产过程是否正常， 如出现异常情况可帮助人们分析问题的原因及如何改正，提供改正的思路，还可 以通过这些统计分析数据的变化趋势预测施工过程是否有偏离正常工艺过程的倾 向，以便及时纠正n n 2 i 。 2 2 沥青路面施工质量动态管理的可行性 施工过程质量管理方法通过数理统计方法计算样本均值、标准差、变异系数 等，过程中要处理大量的数据，并且需要绘制大量的图表来直观地说明问题。这 会带来两方面的问题。一是数据的采集，如何连续的采集数据，以便得到各种统 计数值；而是计算的复杂性，如果全部都用人工计算，显然是不可能的。然而， 随着施工技术的进步，现阶段的许多施工机械都已经配备了数据连续采集系统， 尤其是混合料生产过程中，拌和楼的数据都要求连续地采集和打印，这就为施工 过程动态管理方法提供了大量的数据来源；而且随着计算机技术日新月异的发展， 处理大量的数据已经不再是一个问题，这也为动态管理方法提供了技术上的手段。 沥青路面施工过程中的质量管理方法监测的数据就现阶段而言主要集中在沥 青混合料的生产过程中，主要监测的参数可以是沥青、粉料的含量、某筛孔的通 过率、成品料的温度、搅拌设备生产过程总量控制的数据等等影响混合料生产质 量的参数。当然，质量管理方法也可以用于摊铺和碾压的过程控制，例如摊铺层 第二章沥青路面施工质量动态管理 的厚度、高程、碾压后的现场密实度、空隙率的监控等等n 引。 2 3 沥青路面工程施工质量管理的研究内容 沥青路面施工质量管理系统对施工中质量进行综合管理，包含质量评定、对 评定结果进行计算机辅助决策，方便工程技术人员进行质量控制。而任何一个公 路工程建设项目，由于在实施中受到各种自然因素和人为因素的影响，它的内部 和外部条件都随着项目的实施、发展而发生变化，即项目处于动态变化之中。因 此，沥青路面施工质量管理系统是一个动态的管理系统，即及时获取施工中的各 种关于质量方面的信息，针对其中出现的各种问题，采用系统分析的方法，综合 考虑技术、经济、社会与政治等方面因素，控制与协调施工过程中各项管理活动， 为各级管理人员提供分析方法和手段，使他们能全面了解施工状况，帮助他们对 施工中出现的各种问题采取合理的对策，并将施工中各项管理活动的效果及时反 馈。 综上所述，沥青路面施工质量管理系统应是一个动态的管理系统，它能及时 获取施工中的质量信息，并按国家规范的技术要求和标准对其进行评价。为此， 该系统应具有数据输入、数据检测、保存结果、保存数据、读取数据和绘图等功 能。系统的建立也相应分为这六部分。 数据检测是整个系统的基础，是系统进行检查的依据，因此，我们在国家规 范的基础上建立了一个数据检测的数据库。通过数据输入和检查，能合理地检查 出各种技术资料是否符合规范。数据库应根据数据的类型和特点来建立，以达到 储存与调用方便、迅速的目的。 检测结果保存在文本文档里，即对沥青路面工程选择的各种材料指标和沥青 路面铺装的试验项目进行保存，针对施工过程中材料和铺装中需要控制的各种指 标，通过与数据库数据的分析，检测出材料和铺装指标是否符合规范，供施工管 理人员和技术人员参考。 保存数据是将检测的技术资料保存在建立的文件夹里，方便施工管理人员和 技术人员日后对数据的查看和使用。 读取数据部分是系统检测结果的显示，按照施工管理部门的要求，随时显示 出施工过程中的各种技术资料，以便施工管理人员和技术人员及时全面地了解沥 青路面工程的施工情况，从而达到正确指导施工的目的。 绘图部分是对保存的数据进行比较详细的以图像的形式的表现方法，随时显 示并打印出施工过程中的各种技术资料。通过对一段时间内某种指标图像的对比， 可以清楚的显示出这段时间内指标的符合状况。 在理论分析和广泛调查了解的基础上，提出沥青路面施工质量管理系统的模 1 0 第二章沥青路面施工质量动态管理 式，即以计算机为实现手段，编制相应的计算机软件系统，对沥青路面施工中的 质量实行动态管理。首先根据系统功能、沥青路面工程施工特点，建立沥青路面 施工管理系统数据库，数据库可对项目信息、质量标准等各种静态信息进行储存， 对施工时所产生的各种质量等动态信息进行编辑处理。对各种数据信息等都设置 了读取功能，以达到实用、方便的目的 1 4 引。 2 4 沥青路面工程施工工艺 沥青路面施工涉及面十分广泛，牵扯到大量的施工材料、不同的施工机械和 职能不同的施工技术人员，是一个规模庞大、机械化程度高、技术含量高的系统 工程1 钔。 沥青路面面层是车辆直接作用的结构层，路基和基层都是为了给面层提供良 好的支撑，使其可以保证优良的路用性能和达到预期设计的使用寿命。面层质量 的高低实际上决定了路面最终的水平高低，所以必须严格地按照沥青路面施工工 艺进行科学管理、科学施工，才能保证沥青路面的质量满足使用要求。 沥青路面的施工工艺流程图如图2 - 1 所示。 沥青混合料配合比设计 沥青混合料设计的主要任务是选择合格的材料，确定各种粒径矿料和沥青的 配比。沥青混合料使用的沥青和矿料必须满足质量技术要求，否则要马上更换； 沥青混合料配合比设计是以马歇尔试验为主，并通过车辙试验对其抗车辙能力进 行辅助性检验，最后要经过试拌试铺论证决定实际的生产配合比。 施工前准备工作 施工前的准备工作主要包括确定各种料源及进场材料的质量检验、施工机械 选型与配套、沥青混合料拌合厂选址和试验路修筑等多项工作。这些工作都是沥 青路面施工的前期准备工作，直接关系到路面施工是否能正常进行。 沥青混合料的拌和 在正式进行混合料拌和之前，要进行沥青混合料的试拌，以确定实际沥青混 合料拌和的具体工艺和技术要求。沥青混合料的拌和包括材料的供给、沥青混合 料拌和机的工作、检查拌和的沥青混合料等内容。沥青混合料的拌和一般采用大 型的混合料拌和机进行，按照给定的生产配合比进行拌和。 沥青混合料的运输 拌和好的沥青混合料应该及时运往工地，一般使用自卸车进行沥青混合料运 输。车辆数量必须满足拌和设备连续生产的要求，组织好车辆的装料和卸料的顺 序，同时保证车辆的载重和混合料在运输中的质量。 第二章沥青路面施工质量动态管理 图2 - 1 沥青路面的施工工艺流程图 f i g2 - la s p h a l tp a v e m e n tc o n s t r u c t i o np r o c e s sf l o wd i a g r a m 沥青混合料的摊铺 沥青混合料的摊铺作业是沥青路面的关键工序之一，一般包括下承层准备、 施工测量放样、摊铺机各种参数的调整与选择和实际摊铺等内容。要求在合适的 施工环境和摊铺准备工作条件下，采用适当的摊铺工艺，采用符合要求的沥青混 合料，才能摊铺出质量良好的沥青混合料摊铺层。 沥青混合料的压实 沥青混合料的压实是沥青路面施工的最后一道工序，其主要内容有：碾压机械 的选型与组合、压实方法的确定、具体压实作业和特殊路段压实等。压实的目的 是提高混合料的强度、稳定性以及疲劳特性，必须重视沥青混合料的压实工作， 合理安排压实工作。 1 2第二章沥青路面施工质量动态管理 以上只是沥青路面的主要施工流程，实际中在每一施工子步骤中都包含着许 多内容，涉及到许多的沥青路面施工技术和施工管理方法，它们之间既具有相对 独立性，彼此之间又存在着千丝万缕的联系n7 1 1 8 3 。 2 5 沥青路面施工技术特点与质量控制 沥青路面的施工质量关系到路面的使用性能关系到施工企业的信誉和生存。 所以如何有效地对沥青路面施工质量进行控制，科学地分析施工中引起施工质量 事故或缺陷的产生原因，及时正确地提供相应施工对策，是多年来路面施工技术 人员的主要任务。针对沥青路面施工质量控制，出现了许多施工质量控制方法n 。1 。 2 5 1 沥青路面施工技术问题的主要特点 沥青路面由于高标准的质量要求，施工的高度机械化，施工工作面极广等原 因，使其具有与低等级道路施工迥然不同的特点，导致在沥青路面施工中出现了 许多新问题，同时施工技术问题也呈现出新的特点啪2 。 影响因素多 沥青路面施工中技术问题的影响因素往往不止一个，一般是由多种影响因素 组合作用产生的，通常施工人员、材料、施工机械、施工工艺和施工环境都可能 导致质量问题。当然，在这些因素中有的起主导作用，而其它的则可能只起辅助 作用。 模糊性 在施工质量影响因素分析时，有时很难分清主要影响因素和次要因素，二者 的界限不明确，即存在一定的模糊性。此外，在沥青路面施工质量问题分析中， 对于某些施工情况下，施工质量问题症状与施工质量问题的产生原因具有模糊性， 即施工质量问题症状可能会成为另一个质量问题的产生原因，而其产生原因也可 能是别的问题的症状表现。 实时性 沥青路面施工中，采用的是大规模的机械化施工，生产效率高，进度快，同 时也要求对施工中出现的质量问题及时进行解决，否则将导致不合格沥青路面产 生，带来资金和时间上的浪费。因此，施工中质量问题的实时性对问题的解决提 出更高的要求，即及时正确地处理相应的施工质量问题。 与施工机械关系大 沥青路面施工的技术要求高，所以大量采用机械化施工。但是，因为不同的 施工单位配备的施工机械不同，不同施工机械的施工工艺和施工效率也不尽相同， 导致出现的沥青路面施工质量问题也不同。施工中的质量问题与施工机械密切相 关，给质量控制带来了一定的困难，同时也使质量问题的解决更加复杂乜2 】【2 副。 第二章沥青路面施工质量动态管理1 3 2 5 2 沥青路面施工质量控制方法 质量影响因素分析旺邮 如上所述，沥青路面施工中质量问题的影响因素是比较复杂的。因此，针对 具体的施工问题要认真分析所有可能原因，根据具体的施工情况，排除不可能的， 同时在可能的所有原因中确定主次关系，只有这样才能有针对性地提出具体处理 对策。施工质量问题的最终解决，完全依赖于对影响因素的分析是否全面、正确。 沥青路面施工专家系统作为解决施工技术问题的一种工具，也要对具体的施工问 题进行详细的影响因素分析。 常用的质量因素分析方法有：排列图法、因果分析法、相关分析法等。 例如对于沥青混凝土压实过程中出现的横向裂纹问题，进行质量因素分析， 最终目标是获得完整的因果分析图。 首先，要尽量收集可能导致该问题的所有原因。根据专家调查和资料整理结 果，产生横向裂纹问题的原因有： 1 ) 沥青摊铺层过薄且出现过度碾压： 2 ) 施工环境不良引起的沥青混合料碾压温度太低，可能是风、雨或气温低的 影响； 3 ) 压路机存在加速、减速或转向过猛等操作不良现象； 4 ) 特殊路段碾压，如在弯道上碾压较厚的摊铺层： 5 ) 沥青混合料存在材料上的不足，如沥青用量不足，级配不合理，混合料过 细等； 6 ) 压路机线压力过大，或者过早使用了振动压路机； 7 ) 压路机的驱动轮和被动轮位置不正确。 然后，分析上述原因，对其进行简单的分类，可以分为沥青混合料、沥青层 厚度、施工环境和压路机操作四类，将具体的原因划归不同的子类。 最后，根据它们之间的逻辑关系，绘制关于沥青混凝土压实中横向裂纹问题 的因果分析图，如图2 - 2 所示。 质量控制方法暖5 1 现行沥青路面施工控制方法中，绝大部分是依据预先确定的施工质量标准对 施工时的具体技术指标进行控制，通过一定数学方法处理后，得出施工质量是否 符合要求，然后采取相应的技术措施。 对沥青路面施工质量的评价，首先需确定要控制的质量特征和相应的质量标 准。根据施工中不同施工子流程的不同，选用在子流程中最能体现施工质量的技 术指标作为施工质量控制指标。而相应的质量标准一般采用国家颁发的施工及验 收规范、质量评定及检验标准或者招标文件中规定的质量标准。 第二章沥青路面施工质量动态管理 沥青混合料沥青层厚度 搠量二笠支啪上二 气温过 施工环境 风力过大 爿鐾瓣速度、 压路机碾铨 位置不正确7 压路机操作 碾压后的沥青层 出现横向裂缝 图2 - 2 沥青层横向裂缝因果分析图 f i g2 - 2a s p h a l tl a y e ro f h o r i z o n t a lc r a c k si nt h ec a u s a la n a l y s i s 然后，选用一定的数学处理方法或者建立施工指标的数学模型来处理施工检 测到的各种数据，通过把处理后的施工指标与质量标准进行比较，确定施工质量 是否出现异常。常用的数学模型主要有：直方图法、管理图法和以数理统计和概 率论为基础的质量评价方法等。目前开发的些施工管理系统中，采用了基于质 量、成本和进度的综合控制方法，虽然摆脱了传统的施工质量控制模式，但是对 于具体的施工问题，仍然缺乏有效的处理方法。 最后，采用质量因素分析方法对施工问题进行分析，找出主要的影响因素， 从而据此提出具体的施工对策。常用的质量因素分析方法有：排列图法、因果分析 法、相关分析法等。 存在的主要问题乜们瞳7 1 上述沥青路面施工质量控制方法在宏观管理中的作用还是比较显著的，但是 对于具体的，特别是比较特殊的施工质量问题缺乏有效的控制。 对施工中的质量问题进行定量分析，虽然能够在一定程度上反映施工问题的 本质，但是对于具有明显不确定性的施工质量问题只进行定量描述，会忽略许多 有价值的施工信息。因此，在对问题定量分析基础上，进行定性分析是十分必要 的。而且，对施工质量问题的质量分析方法在使用起来也比较复杂，要求现场的 施工技术人员根据具体的施工情况进行分析。当问题比较复杂或者同时出现多种 问题时，往往会得到错误的分析结果和施工处理对策。 第二章沥青路面施工质量动态管理1 5 2 6 沥青路面施工质量控制的主要特点 沥青路面施工质量控制是一个动态变化的，定量分析与定性分析相结合的， 分阶段控制的，具有明显的不确定性的过程，它具有以下特点啪剐： 不确定性 沥青路面施工的质量控制具有明显的不确定性。在施工过程中，由于许多内 部条件的模糊性和施工外部条件的随机性，对施工质量控制产生不确定性影响：同 时在施工质量控制中，往往出现要同时控制多种施工技术指标，而且存在多种施 工方案，使沥青路面施工质量控制出现复杂的不确定性。 定量与定性分析结合 沥青路面施工质量控制中，常使用一些数理统计方法，对施工中的质量指标 进行定量分析，根据分析结果做出施工处理对策。实际上，绝大多数比较复杂的 施工技术问题仅仅通过定量分析是不够的，一般要在定量分析的基础上，由沥青 路面专家根据自己的经验与知识进行定性分析，从而得出合理的施工处理对策。 甚至有些施工问题无法进行定量分析，只能由施工专家进行定性分析解决。 动态变化 沥青路面的施工过程是动态变化过程，许多影响施工质量的因素随着时间发 生变化，而且不同因素随时间的变化方式和大小也存在不同，导致沥青路面施工 质量控制也具有动态变化的特点。在沥青路面施工中，目前广泛使用了定期对施 工质量进行检查的方法，这种方法在一定程度上可以对动态变化的施工质量进行 有效的控制。 分阶段控制 由于沥青路面施工是一个复杂的工作流程，只对施工质量进行整体的控制是 不可行的。为了避免施工质量控制