透水沥青路面工程中的数字化施工技术

　　郭庆林民航机场建设工程有限公司
　　摘 要： 传统沥青路面施工具有明显的局限性，无法准确获悉碾压过程中各项碾压参数，易出现欠压或过压问题，降低了沥青路面压实均匀性。基于此，以广西贵港至隆安高速公路为项目背景，引入数字化施工技术，创建智能摊铺、压实监控系统，实时获悉到摊铺温度、碾压速度等各项参数，并结合具体数据对其应用效果进一步分析，施工成果表明:运用数字化施工技术提升了施工效率，取得良好的经济效益。
　　关键词： 透水沥青铺面;数字化施工;智能摊铺;智能压实;
　　作为创建海绵生态道路系统的重要环节，透水沥青铺面的质量需得到保障，此环节将直接影响到道路整体施工效果。但是，在施工中受粗集料以及孔隙率较高等多方面因素影响，加大了工程施工难度，无法有效控制各项压实参数，所得透水沥青铺面压实效果欠佳，制约了整个透水沥青铺面的性能。以数字化施工技术为基本支持，创建智能监控系统具有较高可行性，可实现对沥青路面压实参数的全方位监测，保障了施工效率与质量。针对智能监控系统展开探讨也具有高度现实意义，能够帮助工程人员全方位了解到各处工程情况，将实际监控数据输出至客户端，推动了路面压实乃至整个道路工程的开展。   1 工程概况
　　广西贵港至隆安高速公路GLA-路面(K9+909.813 K41+600)工程起点位于贵港市双井村附近梧贵高速公路K146+836.753处，设石排枢纽互通与梧贵高速衔接。本工程设计行驶速度为120km/h，路线整体走向由东向西，经大圩镇以北，沿贵港市区以北的山脚布设，止于贵隆高速桩号K41+600处。   2 沥青混凝土面层施工工艺流程
　　(图1)   3 透水沥青路面工程中智能摊铺监控系统
　　有别于传统沥青路面的是，基于透水沥青混凝土施工作业具有更多突出优势，孔隙率相对较高、可起到排水、降温的效果。首先具有很明显的抗湿滑特性，若采用透水沥青砼路面的方式可在短时间内排出雨水，避免路面积累水雾并消除湿滑现象，保障了路面摩擦力，即便是遇到暴雨天气也可保障行车安全。其次则是优良的降噪性能，车辆运行中所产生的气体会在轮胎作用下压入孔隙之中，大幅减少滚动阻力，有效控制噪音，对于车辆自身而言还可降低轮胎磨损。不仅于此，透水沥青砼路面还具备高度的热稳定性，材料内部的各个大颗粒骨架结构能够达到垂直状态，共同承担荷载，即便是遇到高温环境也有效避免了变形问题，同时这种骨架结构还可加快热量散发，在短时间内降低路面温度。
　　图1 沥青施工工艺流程图 下载原图   3.1 智能摊铺设备的选用
　　适配高精度检测设备，常见有GPS、处理终端、红外温传感器、显示器以及报警器等。值得注意的是，红外温度传感器的设置方式尤为关键，要求呈阵列分布形式(彼此间距控制在1.2 1.5 m)，遵循1次/m的原则稳定采集铺面温度，要求所有的温度测点以均匀的方式置于铺面上，所得温度数据经由映射处理后形成云图，帮助工程人员全方位了解到沥青路面温度情况。   3.2 摊铺机监控设备安装与调试
　　设置温度传感器阵列时，需遵循平行均匀的方式，具体位置在摊铺机后方区域。提升距离传感器稳定性，通过钢架的方式将其稳固于摊铺机侧面区域，在此基础上将光电传感器置于钢架结构上。将处理终端放置在平稳区域，通过数据线将各类传感器所获得的数据传入其中。为数据处理终端适配电源，运行整个监控系统，展开测试以便明确其中不足并做出改进，主要涉及到标段信息、采集频率等方面内容，各项测试项无误后方可正式投入使用。   4 智能压实监控系统4.1 智能压实设备的选用
　　中心控制模块是构成智能压实设备的核心所在，在此基础上辅以电源、卫星定位等多个模块，关于输出显示模块的构成，除了基础的平板显示屏与LED显示屏外，还需要设置高灵敏度蜂鸣报警器，具体如图2所示。在整个系统运行中，中心控制模块起到推动作用，可对传感器所得信息做进一步加工处理，转变为碾压遍数信号，在此基础上进一步传递给显示模块，通过彩图的方式以实时化状态呈现给管理者。
　　图2 硬件模块设计图 下载原图   4.2 智能压实设备安装与调试
　　基站可分为两种形式:(1)固定式基站，此部分需设置在项目部，由主机与GNSS天线两部分构成;(2)移动式基站，此部分由主机与天线构成，伴随设备型号的不同，对应安装位置存在差异。红外温度传感器需要准确安装在车身两侧，即便方向发生变化其位置依然稳定不动，为提升安装稳固性，需要使用支架做进一步固定。局域网路由器也需要安装在摊铺机上，伴随施工持续推进，可将实际碾压数据传递给数据处理终端。   5 透水沥青铺面示范工程应用5.1 压实温度和压实工艺确定
　　(1)压实温度。选定三种目标压实温度，分别对应为140 、160 、180 ，在此基础上探寻透水沥青混凝土料试件性能。经处理后得到二次函数拟合结果，通过对相关数据的分析最终将压实温度选定为162 。但由于透水沥青混合料较为特殊，存在空隙大、温降快的特性，因此扩大了初压温度范围，需控制在150 170 之间。
　　(2)压实工艺。基于对试验段的分析，可得到可行碾压方式，具体为:初压环节引入12t以上钢轮压路机，持续展开2遍碾压作业;进入到复压环节，所需设备与上述一致，此时碾压遍数为3 4遍，将运行速度控制在3.0 4.5km/h;随即进入到终压环节，需得到10t以上钢轮压路机支持，展开1 2遍静压操作。   5.2 智能监控数据分析
　　(1)摊铺作业。借助智能摊铺监控系统可明确施工作业中的各项参数，可以得知平均摊铺速度为3m/min，总体来说摊铺温度大体一致，部分区域超出150 170 范围。
　　(2)碾压作业。(1)碾压遍数。遵循上述提及的工艺方法展开碾压作业，值得注意的是，在碾压过程中监管人员要做好数据分析工作，通过监控系统实时查看碾压参数，以实际情况为准做进一步调整，合理控制各环节压实遍数，确保各环节压实质量，不可出现漏压或是欠压等不良问题，所得路面应达到均匀压实状态。(2)碾压温度。在施工区域内设置了接触式热电偶温度计，在其作用下能够明确混合料内部温度情况。工程中使用到的是钢轮压路机，要求在初压环节温度以160 为宜，进入到复压环节后温度适当降低，需达到135 。施工之前便将高精度红外温度计稳固安装于压路机设备上，以检测各区段实际情况。红外温度所获得的数值反映的是混合料表面温度，在初压环节温度大体保持在155 ，相比于混合料内部温度而言大约降低了5K;关于复压环节，在碾压过程中受到空气流动等因素作用，因此加快了混合料表面散温速度，大约保持在125 ，相较于混合料内部温度而言下降幅度更大，约为10K;最后，终压环节的实测温度约为100 ，尽管在外部环境影响下数值差达到了5 10K，但总体来说各环节温度都保持在许可范围内，工程质量并不会受到影响。
　　(3)工后检测。完成施工作业后，需在次日对各区域桩号做进一步检测，明确渗水系数，通过钻取芯样的方式得到实际密度值，进一步计算出压实度，关于具体内容见表1。
　　基于所给数据分析得知:各标段的碾压参数均与既定规范相符，所得透水沥青路面性能良好，无论是压实度还是渗水系数都满足工程要求。
　　表1 工后检测结果 下载原图
　　5.3 应用效果分析
　　(1)全过程控制。引入智能压实监控系统后，能够将碾压过程中的各项参数实时呈现出来，为工程人员提供便捷查看方式，在第一时间了解到压实作业的实际情况，出现偏差后作出适当调整，有效避免了返工现象，确保了工程质量。
　　(2)提升了施工效率，大幅缩减工程成本。基于实时监控的方式，能够从根本上避免漏压与欠压问题，经施工后所得路面压实度符合要求。不仅于此，机械利用率得到显著提升，缓解了能源过度消耗的问题，所需成本减少。
　　(3)提升管理水平。受惠于智能监控系统，有助于管理人员获得实时施工数据，此方式能够为压实质量提供保障，利于各项管理工作的展开。不仅于此，智能压实监控系统还具备显示各桩号压实状况的能力，创建的质量追踪机制有助于后续维护工作的展开，为其提供可靠的数据支持。   6 结语
　　智能监控系统依托于数字化技术创建所得，应用于沥青路面压实作业中具有较高可行性，可达到质量全方位监控的效果，保障了压实作业的效率与质量，大幅提升路面质量。本文引入实际案例展开探讨，经由试验的方式明确了透水沥青混合料的最佳摊铺温度，并确定了压实工艺，涉及到施工温度、设备与碾压遍数等各项内容。为智能监控系统适配了高精度检测与传输设备，将数据转移至处理终端做进一步分析，通过显示器实时呈现给监管人员，分析其中的不足并做出调整。总体上，依托于智能监控系统，避免了施工过程中参数不透明的问题，在保障施工质量的同时有效提升效率，缩减了工程成本，其应用效果良好，在后续有较大发展空间。   参考文献
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