基于BIM技术的沥青面层施工过程控制研究

发布时间：2020-10-21 03:28

　　 在我国高等级路面中,沥青路面所占比例较高,这主要是因为其具有平整度好、无接缝、施工周期短、行车舒适以及噪声低等优点。然而,随着沥青路面结构的广泛采用,部分沥青路面过早出现病害的问题,逐渐引起了道路研究人员的广泛关注。早期病害不仅显著降低了道路的服务质量和使用寿命,还对车辆行驶构成严重威胁。通过调查发现,引起沥青路面早期病害的原因众多,包括设计、施工和养护等,其中,沥青面层施工质量问题是最为主要的原因之一。沥青面层施工过程控制的好坏直接影响道路服务期限和质量,因此,沥青面层的施工过程控制问题已成为国内外道路研究的热点问题。当前,BIM(Building Information Modeling)模型已较为成熟地应用于建筑施工控制领域,取得了一定的成果。为保证沥青面层施工质量,有必要开展基于BIM技术的沥青面层施工过程控制研究。具体研究内容如下:(1)基于沥青混合料层性能的施工过程控制指标研究。通过室内试验,分析了施工控制指标变异对沥青混合料高温、低温、疲劳和水稳定性能的影响程度。在研究级配离析和温度离析对沥青混合料性能影响时,考虑了非离析区域对离析区域的影响。基于实体工程试验路,利用PQI(Pavement Quality Indicator)检测碾压层密度,分析了特定碾压遍数变异对沥青混合料性能的影响。通过试验结果分析,明确了沥青混合料拌和过程的级配、油石比、级配离析和温度离析对沥青混合料性能的影响程度,确定了针对不同性能需要重点控制的施工指标。(2)基于BIM技术的沥青面层施工指标实时监测。采用基于机器视觉的集料筛分试验方法预估拌和过程的沥青混合料级配。在室内,利用该筛分试验,分析了冷料流速、输送层厚对筛分结果准确性的影响情况。室内试验结果表明,当流速一致时,在一定程度上,筛分结果准确性随着层厚增加而减小;当层厚相同时,整体上,筛分结果准确性随着流速增加而降低。各规格冷料合成级配的准确性要好于各规格冷料级配;各规格冷料适宜的厚度组合有利于获得较为准确的筛分合成级配。实体工程验证结果表明,以对应沥青混合料的抽提筛分结果作为判断标准,基于机器视觉的筛分合成级配准确性要优于沥青混合料拌和楼级配在线检测结果。利用RFID(Radio Frequency Identification)等技术确定一运输车沥青混合料的摊铺位置,用于将施工信息与路面位置对应起来。采用红外温度传感器实时检测初始碾压温度。当施工信息经后台处理后,根据施工各方需求,将施工信息及时发布到InfraWorks软件平台,以方便各方查看和监控施工过程。(3)基于实时监测数据的沥青路面使用性能预估研究。沥青面层施工指标常规控制方法不利于降低路面早期病害发生的风险。选择JTG D50-2017病害预估模型用于沥青路面使用性能实时预估。为建立施工指标检测值与JTG D50-2017病害预估模型之间的联系,基于AC-13和SUP-20两种类型沥青混合料,使用级配、空隙率和有效沥青含量等指标,建立了室内车辙试验永久变形预估模型,回归判定系数较高;利用贝雷参数、油石比和成型温度等,建立了沥青混合料空隙率预估模型,回归判定系数较高;选择Witczak动态模量预估模型预测施工过程中沥青混合料的动态模量,用于路面结构力学响应量计算,并对该模型进行了校正。针对沥青面层施工过程控制,给出了沥青混合料层永久变形和疲劳寿命实时预估方法,并基于实体工程,阐述了预估过程。(4)基于BIM技术的沥青面层施工信息管理研究。将沥青路面使用性能实时预估值发布到InfraWorks平台,并与沥青面层的位置对应起来,便于施工质量控制。拟合优度检测结果表明,拌和阶段的沥青混合料层永久变形预估值和疲劳寿命预估值都属于正态分布。采用单值-移动极差控制图实时检测评估位置处的路面使用性能预估值是否发生异常。动态汇总一定数量的路面使用性能预估数据,采用沥青路面使用性能平均值与设计值的偏差以及变异系数等指标实时评估施工质量。另外,明确了InfraWorks平台需要收集的施工信息种类。当施工信息汇总后,利用InfraWorks平台可以将不同时空条件下的施工信息与路面位置信息关联起来,实现施工信息的溯源功能。而且,当施工结束后,包含相应施工信息的BIM模型可以安全、可靠地保存和交接,以支持沥青路面生命周期的后续阶段。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U416.217
【部分图文】：

图 1-1 沥青路面车辙病害工过程控制的主要任务是保证沥青混合料层性能满足要保施工质量强有力的工具。我国施工技术人员主要按照（JTG F40-2004）[5]要求进行施工质量控制。JTG F40-2项目和频度，给出了检查项目的极值或者范围等要求。哪些施工控制指标与沥青混合料层某一性能有关以及影，施工技术人员不知道所控制指标的作用，不利于有针明确沥青面层施工指标与沥青混合料层性能的关系，有种因素对沥青混合料层性能的影响，明确针对沥青混合指标。另外，当确定需要控制哪些指标之后，随之而来实时监测。所以，为实现施工过程控制，还需要明确施指标检测值之后，后续的问题就是如何进行施工质量控我国 JTGF40-2004[5]给出了施工检测项目的极值或者范一使用性能的施工指标都处于不利情况时或者起主要影

图 1-2 集料颗粒下落过程自身存在级配变异以及各热料仓称重变异，沥计中的级配存在差异。我国沥青路面施工规范各规格热料仓级配波动。已有研究[63, 64]利用数预估每盘沥青混合料的级配。针对冷料仓，邹检测系统；该研究着重解决系统开发的相关问研发现，在冷料输送过程中，集料颗粒存在短仓，该过程不会引起较大的粉尘，而且经过人性带来的影响，能够保证图像质量。目前，机集料级配预估。在对拍摄的图片进行处理时，会出现较为严重的粘连问题，显著影响集料级重的集料颗粒粘连问题，仍缺乏相关研究。针给出基于机器视觉的集料筛分方法，包括试验法。另外，这种筛分试验的准确性及影响因控制，分析基于机器视觉的筛分试验准确性的

图 1-3 冷料仓与传送带位置图摄环境的相对可控性和机器视觉的优势，有必要开展基的冷料级配监控研究，确定冷料粘连颗粒分割算法，分器视觉筛分准确性的影响情况，进而用于预估沥青混合混合料级配和温度检测（拌和阶段以后）合料温度检测，红外线热成像技术和红外温度传感器可可以检测温度离析[66-68]。目前，关于摊铺后沥青混合料的方法。但是，已有研究表明[66, 69]，采用沥青混合料转装料和运输过程产生的级配和温度离析。转运车对沥青到摊铺机。如果摊铺机调试正常，使用转运车后，则可匀的沥青混合料。混合料摊铺和碾压厚度检测混合料层厚度主要依据 JTGF40-2004[5]进行检测并进行于测斜仪、全站仪、激光测距传感器和无线通信技术，统可以自动、精确、连续、实时和视觉化地显示厚度，

本文编号：2849573