长期以来，我国沥青路面施工质量控制方法通常是对已完工的沥青路面进行质量检测的“事后控制”模式，这种检测模式数据反馈时间较长，项目管理者无法及时掌握施工质量情况。当发现质量问题时，只能对问题路段返工重铺，既影响路面质量，又耽误工期，造成国家资源浪费。针对传统沥青路面施工质量控制中存在的不足，通过使用沥青路面施工质量全过程动态监控系统，很大程度上控制了原材料、沥青混合料以及路面的施工质量，并将“事后控制”变为“过程控制”及“提前预警”，极大提高了路面的施工质量及管理水平，完善了公路工程建设管理制度中国沥青网sinoasphalt.com。

G75兰海高速公路临洮～渭源段建设项目路面设计结构为：4cm高性能改性沥青混凝土(SUP-13)+6cm高性能改性沥青混凝土(SUP-20)+8cm密级配沥青碎石(ATB-25)+热熔橡胶沥青碎石封层+34cm水泥稳定碎石基层+18cm水泥稳定碎石底基层。本项目依托临渭高速公路，采用沥青路面施工质量全过程动态监控系统，通过对改性沥青反应温度、改性剂添加量，原材料运输过程GPS全程定位，拌和温度、级配、油石比，摊铺碾压温度、速度、碾压遍数等过程进行实时监控，系统自动对监测到的不合格数据实时自动报警，报警信息以短信方式传递给项目管理者，项目管理者可实时对不合格数据采取相应措施予以纠偏，避免将不合格材料使用到实体工程中，同时对施工过程中的不足进行及时补救，从而确保沥青路面施工质量。

监控系统的内容

在沥青路面施工过程中，影响施工质量的因素繁多，各工序、各环节互相之间又存在紧密的联系。但在众多环节中，最易出现问题的环节主要包含以下几个方面：

(1)原材料的质量控制环节，尤其是集料的加工、基质沥青和改性沥青的加工及运输环节；(2)沥青混合料拌和站的生产环节，尤其是在级配的控制、沥青用量的控制、温度的控制方面；(3)水泥稳定类混合料的生产环节，尤其是混合料级配、水泥用量及含水量方面；(4)混合料的运输、摊铺和碾压的施工环节，尤其是在混合料的拌和、运输、摊铺、碾压各工序的匹配及碾压工艺的控制方面，即碾压温度、碾压遍数、碾压速度等方面的控制。

本监控系统主要监控对象是改性沥青生产、原材料运输、沥青混合料拌和及运输、水稳混合料拌和、沥青混合料及水稳混合料的摊铺碾压过程。

监控系统的工作原理及功能

监控系统工作原理

本监控系统采用3G无线网络作为信息传输模块，在此基础上软硬件相结合，实现数据的实时采集、传输和分析功能。其中硬件部分负责对施工过程关键参数的采集和传输工作，后台软件进行分析并向各项目管理者提供精准的反馈信息。

(1)数据采集。不同的监控模块，采用不同的硬件采集方式。改性沥青加工厂采用温度传感器采集发育温度，采用称量传感器采集改性剂添加量；沥青及石料运输过程通过运输车辆上安装车辆识别卡监控运输起止点、运输路径、运输时间、运输重量等信息，同时按照“电子围栏”的原理设定运输路线区间，即对某一个运输区域进行划分，当运输车辆驶出该区域时进行报警；沥青及水稳拌和站通过安装在拌和设备上的黑匣子，直接从拌和站工控机的本地数据库采集实时数据；摊铺碾压数据采集也是依靠安装在摊铺机、压路机上的黑匣子来完成，黑匣子内部包含高精度GPS定位系统、温度采集模块、速度采集模块、振动采集模块及工控机。

(2)数据传输。工控机将各模块采集到的数据进行汇总并实时上传。工控机类似于微型电脑，具备计算机联网功能，现场通过无线网络将汇总的监控数据及时传输到网络数据库中。以往因施工现场工况复杂多变，易导致数据传输中断，本系统具备自动补传、续传功能，可识别并匹配数据，保证监控数据的实时性和完整性。

监控系统功能

监控系统后台处理器对监控数据分析后，以电脑网页和移动客户端向用户展示。展示网站分为数据统计、数据查询、数据反馈3大功能模块，可根据不同参建单位的职责设置相应的权限进行使用。

(1)数据统计。从各监控模块采集来的数据，通过后台软件对其进行分析，将分析结果展示在系统自带的可操作网页界面。

(2)数据查询。实时数据显示：每30ｓ自动更新显示页面，展示最新数据，查看各模块实时上传的详细数据。历史数据查看：在操作界面上，选择模块、时间、标段等信息，即可查看该时间段相应模块的详细数据。历史数据溯源：系统可将数据存储，在后期可实现施工过程重现与施工质量溯源，为运营期的路面养护工作提供重要的基础数据。

(3)数据反馈。数据以网站页面展示和手机短信的方式来反馈。通常反馈的数据分为两类：一是监控数据分析结果的例行反馈，如每天沥青拌和站拌料数量及质量情况的简要评价；二是异常数据或不合格数据的及时报警。

监控系统的实际应用

本监控系统已在临渭高速公路沥青路面施工中成功应用，对施工质量全过程进行监控和信息反馈，取得了良好的应用效果。

改性沥青生产监控实例

项目使用的改性沥青来自于兰州某生产厂家，对其生产过程中的关键参数进行了实时监控。主要采集指标有改性剂掺量、反应温度和反应时间。以反应温度为例：随机抽取18组反应温度数据进行比较，每一组的反应温度数据均代表当天监控生产数据的平均值。横坐标为数据采集点，纵坐标为反应温度。

通过改性沥青生产过程中反应温度数据可以看出，反应温度的所有样本点均处在波动范围的上下限内，分布基本均匀，变异系数为1.87%，变异性较小。

原材料运输监控实例

根据对临渭高速公路路面1标运料信息的采集，随机抽取10组集料运输数据进行比较，每一组数据代表当天集料运输数据中某一批次的数据。

集料的好坏直接影响着路面混合料的质量，因此对进入项目上的集料必须进行严格把控。根据采集数据情况可以动态地反映出集料运输的情况。信息可以看出，采集到的10批次集料运输起止点、运输时间信息正常，运输路径在设定的电子围栏区间范围内。

沥青拌和站监控实例

沥青拌和站监控是本监控系统的核心，监控指标主要有各热料仓的集料比例、粉料比例、混合料级配、油石比、集料和沥青的加热温度、混合料的出料温度。下面以混合料级配、油石比为例予以说明。

(1)混合料级配。随机抽取15组路面2标上面层SUP-13混合料级配监控数据进行比较，横坐标为关键控制筛孔，纵坐标为通过率百分比。

通过对路面2标上面层SUP-13的数据进行分析可以看出，整体沥青混合料级配变异系数范围为0.18%~1.36%，变异性比中下面层均小。

(2)油石比。通过在路面1标、路面2标各层级拌和站监控数据中随机抽取16组油石比数据进行分析比较。每一组数据均代表当天生产的平均值。

可知：路面1标各层级油石比的所有样本点都处在波动范围的上下限内，分布较均匀，各层级后期的油石比较前期略有增加，变异系数为1.38%~2.52%；路面2标各层级油石比的所有样本点均处在波动范围的上下限内，分布均匀，波动较小，变异系数为0.35%~1.76%。

水稳拌和站监控实例

水稳拌和站重点监控水泥剂量、各冷料仓的进料比例及合成级配、含水量等信息。随机抽取的路面2标2016年7月8日基层水稳混合料生产监控信息。可以明显看出，标准生产配合比中水泥用量为5.0%。在该项目中，设定的水泥用量合理阈值范围为设计值±0.3%。

监控数据可以看出，随机抽取的路面2标2016年7月8日基层水稳混合料的集料掺配比例、含水量变化较小，满足项目要求。但监测到09:33:01时水泥用量仅为3.5%，低于水泥用量阈值下限。这对该混合料的成型强度带来了非常大的隐患。问题出现后，操作人员接到报警，及时停止混合料生产。经现场调查，原因为水泥罐出料口堵塞所致。

摊铺碾压监控实例

沥青混合料摊铺碾压控制重点是对摊铺碾压过程中的速度、温度、碾压遍数、摊铺碾压质量追溯等信息进行采集，将采集到的数据信息通过比较直观的图例在终端进行显示，并以不同的颜色来区分碾压质量的合格与否，这样就能使项目管理人员快速判断施工质量，及时解决施工中出现的相关问题，切实起到“提前预警”的作用。下面以碾压遍数、摊铺碾压质量追溯为例予以说明。

(1)碾压遍数。通过铺筑试验段，确定压实机械组合方式及各层碾压遍数，并确定不同碾压遍数下相对应的压实度。随机抽取路面1标K104+800处中面层复压遍数数据信息。

可以通过颜色，直观地判断压实遍数是否合格，如：该段中面层复压遍数基本均为绿色，表示压实遍数合格；边部个别位置为蓝色，表示欠压。这样项目管理者及压实机械操作手就可快速地判断出某个位置欠压，以便及时进行补充压实。

(2)摊铺碾压质量追溯。可以看出，施工作业完成后，可随时对路面上某处信息进行追溯，其追溯具体信息有：拌和信息、运输信息、摊铺信息和压实质量等信息，将整个路面的施工过程有机地联系在一起，并可对采集到的数据进行相关汇总和分析，能够对相关区域内的施工质量进行评价，实现了路面施工过程的精细化管理。

结语

(1)在临渭项目沥青路面施工过程应用施工质量动态监控系统，对路面施工质量起控制作用的关键原材料、机械设备生产过程的主要参数进行实时自动采集、传输与分析评价，实现了路面施工过程的远程可视化监控与信息化管理。实际应用表明，该动态监控系统运行稳定、数据及时可靠，对保证沥青路面施工质量和提高沥青路面施工管理水平具有重要现实意义。

(2)在施工过程中，对不合格的数据及时报警，项目管理者或机械操作者对出现的问题在施工过程中及时解决，避免了因后期检测不合格造成的返工处治，避免了工期延误及资源浪费。

(3)监控数据可永久保存并追踪溯源，为后期公路养护部门施工质量溯源提供数据，为病害原因分析提供可靠的依据，养护中可对症下药，节约公路养护成本。