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摘要：针对目前水稳基层工程建设质量管理方式落后、生产监督管理效率不高等现象，搭建了一种水泥稳定碎石基层施工质量管理的智能化信息技术系统。本文从应用目标、功能要求等方面入手，对水稳信息技术系统作了简单地介绍。为验证水稳基层施工质量信息技术的应用效果，结合353省道海安段建设工程，通过对施工过程中的配合比、摊铺、碾压速度以及智能压实监控等相关指标进行评估分析，达到实时监测、预警的目的，从而提高了水泥稳定碎石基层的施工质量，可为其他工程实践提供借鉴意义。
关键词：水泥稳定碎石；信息技术系统；施工质量；预警；智能压实
引言：目前，在水泥稳定碎石基层施工过程中，施工质量往往受到诸多因素的影响。（1）配合比不能被严格执行；（2）摊铺、碾压速度不能被准确掌握；（3）漏压、过压现象不能及时发现等。如何快速、及时、准确地收集生产拌和过程数据，实时对错误的拌和过程进行指导和调整，是水泥稳定碎石混合料生产过程中亟待解决的问题。搭建水稳拌和楼一体化信息系统，并将其应用在水稳混合料生产和施工阶段，可有效地解决拌和楼质量管理问题，达到提高施工质量的目的。为此，研究水泥稳定碎石施工质量信息化技术具有重要工程实际意义。
1水稳拌和站智能化信息系统简介
1.1系统应用目标
水泥稳定碎石混合料质量信息系统以水稳混合料拌和生产管理的全过程为管理对象，采用质量动态管理的方法和软硬件相结合的手段，通过改造或利用现有的各类设备，充分利用基于物联网架构的传感技术和基于无线网络传输技术，将水泥稳定碎石混合料的生产过程数据信息进行实时采集，并采用无线网络传输，通过通信模块及时上报到服务器，动态、真实地反映工程质量状况，有效防范假数据、假资料等弄虚作假行为，实现对工程质量的动态控制，以达到控制水泥稳定碎石的生产质量，提高施工管理水平的目的。
1.2功能要求
水稳拌和站信息技术系统质量监控主要包括以下功能：（1）生产管理；（2）统计分析；（3）施工管理。具体见图1。
图1水稳拌和楼信息技术系统主要功能示意图
2系统软硬件安装
2.1工程概况
为研究和探讨水稳基层信息技术系统的应用效果，以353省道海安段项目为依托工程。该建设工程起于李堡镇区北侧，沿北凌河北侧向西，部分线位穿过东台境内，经省海安农场南侧，跨越沿海高速公路，与老204国道相交，向西跨越新长铁路和通榆河，在高杨村十九组南侧终止于海安—姜堰市界，顺接规划353省道姜堰段，路线全长45.119公里。
2.2系统实施工作
2014年11月24日，对本项目进行了路面基层摊铺智能信息系统实施工作，并于2014年12月2日对项目试铺阶段进行了系统调试工作。此次安装的水稳拌和楼型号为山东潍坊通用机械WDB-650，包括水稳拌和楼生产管理、水稳混合料运输管理、水稳混合料摊铺管理以及水稳混合料碾压管理四个方面。
2.2.1拌和楼数据采集设备安装
图6摊铺机数据监控系统安装图7压路机数据监控系统安装
3应用效果评价
3.1拌和站应用
由于12月2日项目试铺时本系统处于调试阶段，试铺结束后工作人员及时对拌和站各项参数进行调整，经测试，目前系统能够准确有效运行。系统所设定的预警阈值信息见表1。
图8水稳拌和站预警统计（12月5日~12月20日）
对353省道海安段项目12月5日~12月20日阶段进行预警数据分析，水稳拌和站总产量为30508.44t，总体预警率为17.68%，中级预警率为16.53%，高级预警率16.16%，具体数据见图8。骨料1#~5#没有预警盘数，均在正常稳定生产范围内。其中高级预警率主要体现在水泥剂量，总共有145盘，且高级预警为正偏差。主要源于装载机和运输车辆管理不到位，导致不正常的开关机，进而影响了混合料中的水泥剂量。工作人员已收到预警短信，根据监测数据要求，通过对计量装置、投放设备进行检查标定，调整材料用量，以控制水稳混合料配合比。在安装初期预警率相对较高，在找出产生原因后，及时增加标定、校核次数，在后续运行期间，每天的总预警率整体均呈下降趋势，12月21日~12月30日水稳拌和站预警统计见表9。
图13压路机速度走势图（12月5日）
由图12可见，压路机碾压速度出现忽高忽低现象。通过路面技术人员的指导，在智能化信息技术系统的监控下，12月5日，现场碾压时速度基本控制在3~6km/h（起步阶段速度偏低），确保水稳基层碾压工序满足施工技术要求。
3.3智能压实系统应用
路基压实度的控制是施工的关键环节，而压路机的碾压遍数是影响路基压实效果的重要因素。为实现对路基压实度的智能化监控，进一步确保路基的施工质量和完善信息管理系统，目前初步实现了对压路机碾压遍数的信息化采集。
图15碾压遍数云图（12月5日）
备注：在智能压实系统中，压路机一来一回显示为两遍；左侧颜色区域数字表示碾压遍数。
由压路机碾压遍数云图分析表明，12月2日铺筑水稳基层试验段，压路机碾压遍数局部区域存在漏压现象。主要源于压路机操作手经验缺乏。经技术服务人员培训指导后，12月5日，现场压路机碾压遍数基本处于正常状态，满足施工要求，充分体现了智能压实系统对施工质量管理的重要性。
利用智能压实传感器，可实时监控压路机作业时的碾压遍数并上传至智能化信息系统平台，实时预估路面的压实度是否达到施工要求，以起到指导施工作业的效果。根据徐工土槽实验ECV值与灌砂试验数据对应关系，可以分析得出ECV值与压实度之间存在较好的相关性，随着压实遍数的增加，压实度呈递增趋势。采用最小二乘法对ECV值和压实度的对应关系进行拟合，建立回归分析模型，即可通过测定ECV值，实时监控水稳基层压实度，确保基层施工质量满足要求。
结语：本文以水稳基层施工质量智能化信息系统为研究对象，将其应用于353省道海安段建设工程，建立客户端操作入口，加强了现场水稳基层施工质量控制。通过对该项目工程水稳基层生产施工情况进行分析研究，得出以下结论与建议：
（1）针对水稳拌和站初期预警率较高的现象，主要源于水泥剂量不稳定，在路面技术咨询人员的指导下，施工方加强了对装载机和运输车辆管理工作。在后续运行期间，总预警率整体均呈下降趋势，数据分析表明，系统的安装应用对水稳拌和楼的生产具有监督指导作用，能实现对水稳混合料的级配、水泥剂量过程监控，使得混合料生产质量得到有效保证。
（2）铺筑试验段期间，现场摊铺、碾压设备显示的速度整体偏高，经路面技术人员的培训和指导，现阶段摊铺、碾压速度基本控制在正常范围内。后期应继续加强对摊铺机和压路机操作手的培训和监督工作，以确保路面施工质量达到相应的技术要求。
（3）由碾压云图可看出，前期压路机存在局部漏压现象，经智能压实系统的监控作用，后期碾压遍数基本控制在正常范围内，有效地保证了水稳基层压实度。后期施工方应继续加强管理，压路机驾驶员亦可通过安装在驾驶室中的车载导航指挥终端实时观看碾压情况，以避免漏压、过压现象的发生。
建立水稳基层施工质量智能化信息系统，并应用于353省道海安段建设工程拌和站、摊铺机和压路机、智能压实等方面，达到了实时监测、全程管控的目的，有效地保证水稳基层的施工质量，同时提升了质量管理智能化、科学化水平，可推广应用于其他相关工程实践中。
参考文献：
[1]任永胜.水泥稳定级配碎石配合比设计及施工控制[J].公路交通科技（应用技术版），2015（3）：220-221.
[2]李兵.基于物联网的滑模摊铺机施工远程监控系统设计[D].[长安大学硕士论文]，西安：长安大学，2014，10-16.
[3]雒焕常，朱锦璐，陈晓龙.以物联网和通信技术促进公路路面施工管理信息化[J].公路交通科技（自然科学版），2014（9）：363-365.
[4]唐国奇，刘振清，钟科，等.高速公路路面水稳(底)基层质量监控技术[J].公路交通科技(应用技术版)，2008（4）：25-27.
[5]尹冉.水泥稳定碎石半刚性基层施工与质量控制技术研究[D].[长安大学硕士论文]，西安：长安大学，2007，26-28.
[6]彭真.汝郴高速公路水泥稳定碎石底基层施工质量控制[D].[长沙理工大学硕士论文]，长沙：长沙理工大学，2012，26-30.
[7]董永康.水稳拌和站拌和质量关键技术研究[D].公路交通科技，2010（4）：44-45.
[8]公路路面基层施工技术细则（JTG/TF20-2015）[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2015，40-41.