ERS在公路沥青路面施工质量控制中的应用

'公路交通技术2012年2Techn01oOfHighwayandTranspo~叟．Q2：ERS在公路沥青路面施工质量控制中的应用王火明(招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)摘要：探讨最终产品规范(ERs)的出现背景、国外发展及应用状况和在沥青路面施工质量控制中的应用，介绍其在重庆市绕城高速公路西南段建设工程中的实际应用。实施ERS有利于提高施工单位的质控意识，有利于业主在工程建设过程中的角色转换和工作重心的转移，有利于提高路面施工质量。关键词：沥青路面；施工质量；最终产品规范；优质优价文章编号：1009—6477(2012)01—0007—05中图分类号：U416．217文献标识码：BApplicationofERSinConstructionQualityControlofAsphaltPavementofHighwaysWANGHuoming近20年来，我国道路建设得到了快速发展，一主只负责质量保证试验和产品验收。ERS对路面施直保持高速增长的势头。众所周知，基础设施建设工质量实现了量化评定，在路面施工质量合格(满具有投资大、唯一性、固定性等特点，在施工建设过足国家规范要求)的基础上，对施工单位完成情况程中，稍不注意，就会出现质量问题，最终使国家或进行打分，并根据产品最终得分来计算付款系数，付企业蒙受巨大的经济损失。因此，研究如何对施工款系数乘以合同价便是施工单位最终得到的工程质量进行控制，做到业主和监理“事前监控”；同时款。因此，ERS的实施充分体现了优质优价的理念。充分调动施工单位的主观能动性，充分利用施工单目前，ERS在发达国家如美国、加拿大等已被广泛采位一线实验室进行质量控制(Qc)试验，实现路面施用。在美国，ERS被用于州际公路和主要干道上，以工质量的动态控制是当前急需解决的问题。及沥青混合料用量大于5000t的项目。对施工单位而言，应加强施工质量的过程控制，QC／QA(QA为质量保证)规范是MS向ERS发变“事后检测”为“事前监控”；对业主而言，应淡化展的过渡类型。QC／QA规范调整了业主和施工单施工过程中质量和进度的监管，可以只关注结果，即位的权利与责任，是业主逐渐放权的规范。性能规“最终产品”的完成情况。范制定产品在不同时期的性能要求，与路面不同阶段的性能直接相关。欧洲有些国家使用保证期规范1最终产品规范(ERS)产生及发展应用了性能规范的思想，它规定路面在保证期内在沥青路面施工过程中，方法规范(MS)是目前(通常3—4年)应达到规定的性能。由于目前还没世界各国主要采用的规范形式，我国也采用。一般有真正意义上的路面性能预测模型，因此，性能规范来讲，MS由国家、行业主管部门或业主制定，设计和还只能是努力的方向。施工单位按照其要求进行生产，是包括对原材料采购、设计、施工、验收等一系列活动的控制方法。但2ERS在沥青路面施工质量控制中的应用随着高速公路建设高峰的到来，MS的弊端越来越多沥青路面ERS建立在统计学基础之上，要求沥地显现出来，具体表现在：1)业主风险太大；2)施青路面取样、检测及验收支付符合统计学规律，完全工单位缺乏主观能动性；3)满足规范的路面不一定按照分层随机取样方法进行取样，按照关键指标满是好的路面。而最终产品规范(ERS)对业主需要的足质控范围要求的百分率(PWL)确定产品的付款系产品进行了规定，即定义沥青路面完工后所要达到数等。此外，推广应用ERS，必须建立完整的比对试的质量要求。施工单位对路面质量负全部责任，业验体系，以确保QC／QA试验结果的正确性和可靠收稿日期：2011—07—15作者简介：王火明(1982一)，男，湖北省黄冈市人，在读博士，工程师 8公路交通技术2012丘性。我国高速公路施工资料表明，沥青路面施工过和尸阢由QU、QL、n查质量指标和试验次数确定的程指标分布遵循正态分布。控制界限百分率表得到。统计学应用的前提是假定小概率事件不可能发其中，Q：，Q：。生。对于沥青路面质量控制，只要控制指标满足设计要求的保证率，质量控制结果就可以接受。在美式中，Q为上限质量指数；Q为上限质量指数；几为样本个数；s为标准差。国，沥青路面质量控制按照行业标准差进行，(目对于马氏压实度等单侧质量控制的指标，只有标值±2)是控制过程的警告界限。控制指标如果LSL，故其PWL计算如式(2)所示。超过此范围，应对施工过程及时进行调整。同时，PWL=PWLL。(2)(目标值±3)是控制过程的拒绝接受界限，如果在沥青路面ERS中，采用PWL对路面质量进行控制指标超过此范围，应立即停工调整，直到恢复正评价，符合统计学规律，其打破了过去质量合格率为常为【E。100％的现象，更能反映路面的质量特性。基于PWL对样品进行验收，充分体现了“优质优价”的理念。在对工程质量实行“优质优价”评定时，需重点完成3方面的工作：1)选取表征沥青施工质量的关键指标；2)制定科学合理的取样方法；3)制定付款系数计算方法。所谓“关键指标”，就是决定路面付款系数计算￡卜质量控制上限；，』一质量控制艮。的指标。关键指标制定必须遵循2个最基本的原图1PWL示意则：1)应能反映沥青路面的质量，体现业主的要求；如图l所示，PWL就是USL与LSL之间的区域2)应能合理方便地量测，即关键指标应是量化指面积。PWL可以由试验数据的平均值和标准差计算标，便于支付。笔者对美国各州ERS关键指标及各得到。对于室内空隙率、沥青用量、现场理论压实度自的权重进行了调研，并将美国常用关键指标及权等双侧指标控制，其P阢计算见式(1)。重分配列于表1、表2中。|p脱=(PWLu+P耽)一100。(1)付款系数计算是实施ERS的核心内容，需解决式中，PWL，，为满足质量控制上限要求样本的百分以下几方面的问题：1)以谁的数据作为付款系数计率；PWL，．为满足质控下限要求样本的百分率；PWL算的依据；2)单个指标付款系数如何计算；3)综合表1美国各州沥青路面关键指标选用情况％表2美国各州沥青路面关键指标权重分配％注：由于各州的气候、交通条件不同，施工水平差异等，各州权重取值差别很大，故取样方法是实施ERS的关键之一。如果取样方法不具有代表性，就无法应用统计学知识。在沥青路面工程施工过程中，由于材料和施工存在很大的变异性，同一个样本的沥青路面质量不可能均匀，因此，最科学的取样方法是分层随机取样。 2012年第1期王火明：ERS在公路沥青路面施工质量控制中的应用9付款系数如何计算；4)由PWL如何计算付款系数；近几年，我国高速公路建设中采用了优良的材5)样本的拒绝接受界限。采用P来计算付款系料和先进设备，各项指标也都满足规范要求，但沥青数，能均衡考虑样本的均值和偏差，更好地体现施工路面的使用寿命与发达国家相比还存在差距。在重单位的施工水平，因此，大多数ERS采用关键指标庆市，随着高速公路建设的不断深入，业主承担的质的P耽来计算付款系数PF。量压力越来越大，具体的质量管理工作也很繁重；同根据关键指标的PWL计算PF的方法不尽相时施工单位缺少工作主动性，被动地适应规范。鉴同，概括起来大致有如下2种。于此，在路面咨询单位的提议下，并征得业主、监理1)根据经验制定P的相关图表，采用查表和承包商同意，重庆高速公路发展集团有限公司决或插图法计算关键指标的PF，如加拿大安大略省采定在重庆绕城高速公路西南段沥青面层施工中首次用查表法，美国德州采用查图法进行。运用ERS对施工过程及付款方式进行管理。2)根据PWL公式计算PF。例如，美国AASH—3．1关键指标及权重TO付款系数采用如下公式计算：根据重庆地区沥青路面施工整体水平及沥青路PF=PWL×0．50+55。面使用状况，经专家讨论分析之后，重庆市绕城高速由公式计算PF是个连续曲线，必须确定指标公路西南段选取的关键指标及各自权重见表3、表的拒绝界限。拒绝接受范围的确定是和PWL或PF4。紧密联系的，一般有2种方法来确定关键指标的拒计算沥青混合料级配PF时，是根据0．075、绝接受范围。2．36、4．75、26．5mm4个关键筛孔来确定。4个关1)根据关键指标的PWL来确定，如加拿大安键筛孔中，26．51TI1TI筛孔的权重为10％，其它3个筛大略省ERS中，如果混合料中任何一个PWL<孔的权重都取30％，见表5。50％，则拒绝接受。3．2各关键指标质控范围2)根据关键指标的PF来确定，如美国AASH．重庆市绕城高速公路西南段关键指标控制范围TO的QC／QA规范，当PF<80％时，考虑拒绝接受。参照规范要求，并进行适当微调，见表6。控制范围总的PF计算，大部分规范比较相似，多数采用在第1个试验段落完成后，根据实际情况进行适当各个指标的PF乘各个指标的权重得出总的PF。例如，美国AASHTO规范综合付款系数计算如下：调整。PF综合=0．20×PF沥青用量+0．35×PF空隙率+3．3取样方法及付款单元划分0．10×PF+0．35×PF压实度。重庆市绕城高速公路西南段对沥青混合料取样及路面取芯采用分层随机取样方法。为确保取样公3ERS在重庆市绕城高速公路沥青路面施工质量平、公正，路面取芯时用随机数表来选择具体位置很控制中的应用有必要。此外，根据路面结构层混合料最大公称粒表3重庆市绕城高速公路西南段中下面层关键指标及权重％表4重庆市绕城高速公路西南段上面层关键指标及权重％表5各结构层级配关键筛孔及权重 10公路交通技术2012．维表6重庆市绕城高速公路西南段沥青路面关键指标质控范围注：括号内的数值适用于SMA}昆合料。表7重庆市绕城高速公路西南段沥青下面层(ATB25)计算％注：1．受篇幅限制，原始检测数据不便一一列出，PWL、PWL由Q、Q、n查质量指标和试验次数确定的控制界限百分率表得到，PWL根据本文公式(1)和式(2)计算得到；2．0．075、2．36、4．75、26．5inill为关键筛孔尺寸。径不同来确定子样本大小；根据子样本大小及样本位、业主(监控单位)分别计算PF，双方的权重分别容量来确定付款单元。例如，联结层、下面层每10为30％、70％，总的PF根据双方独立的PF乘以各km作为1个付款单元样本；中面层每15km作为1自的权重叠加得出。个付款单元样本；上面层每20km作为1个付款单3．5算例元样本。根据重庆市绕城高速公路西南段沥青面层“优3．4PF计算质优价”实施细则，PF范围规定为0．99～1．01。各在路面施工质量合格(满足国家规范要求)的单项指标PF采用公式PF=(PWLx0．04+97)／基础上，重庆市绕城高速公路西南段在应用ERS100来计算。以下面层为例，其P综合=0．2×时，对关键指标的PWL最低限作了如下要求：沥青PF油石比+0．3×PF级配+0．3xPF压实度+0．2×混合料级配、油石比、室内空隙率、理论压实度这4PF空隙率，PF最终：0．7×PF业主方+0．3×PF监理方。个关键指标的PF基于相应的尸耽来计算，当上述PF计算步骤如下：1)根据“优质优价”实施细关键指标的PWL低于50％时，该指标被拒绝接受，则编制PF计算程序；2)根据日常抽检资料整理并业主有权选择返工或者低价接受该样本。上面层平录入PF计算所需的检测数据；3)程序根据检测数整度标准差超过1．2时，该样本被拒绝接受，业主有据自动计算P；4)根据“优质优价”实施细则中明权责令施工单位返工或低价接受该样本。面层总厚确的各方PF权重计算最终的PF。以重庆市绕城度小于270mm(设计厚度280mm)，或上面层厚度高速公路西南段沥青下面层(ATB25)业主方某一付小于36mm(设计厚度40mm)，业主有权选择返工款单元为例进行PF计算，计算结果见表7。或者低价接受该样本。对于每个付款单元，监理单3．6竣工质量 2012年第1期王火明：ERS在公路沥青路面施工质量控制中的应用11重庆市绕城高速西南段运用ERS实施“优质优QualityControl／QualityAssuranceProgramsintheUnited价”管理，对沥青面层的施工质量做到了较好控制。States[D]／／The2003AnnumMeetingoftheTransporta·tionResearchBoard．UnitedStates，2002．施工过程中加强对混合料及路面芯样的抽检，确保CelikOzyildirim．End—ResultSpecificationsforHydrau—沥青混合料的级配、油石比满足设计要求，确保路面的压实度、厚度、空隙率等指标满足设计要求。通过licCementConcrete[D]／／VirginiaCenterForTranspor—tationInnovationAndResearch．UnitedStates，2011．前后场的日常巡查，发现问题及时解决，在很大程度CTAA．ImplementationofEnd—ResultSpecificationsin上保证了原材料及施工工艺满足规范要求，确保了TheAtlanticProvinces[R]／／ProceedingsoftheCanadi—施工质量。事实表明，通过运用ERS，重庆市绕城西anTechnicalAsphaltAssociation．Canadian，2002．南段得以顺利通过竣工验收，各项路用性能指标均江苏省交通科学研究院．江苏省高速公路沥青路面最满足国家规范要求，其沥青面层修筑质量有较大提终产品规范的研究[R]．南京：江苏省交通科学研究高院，2005．江苏省交通科学研究院道路所．重庆外环高速公路西4结语南段优质优价实施细则[R]．南京：江苏省交通科学重庆市绕城高速公路ERS是ERS与重庆市高研究院道路所，2007．速公路建设实际情13●况J相结合14j的产物，其15j继承了E16jRS17J江苏省18交J通科学研究院9]J道路所．重庆外环高速公路西的精髓。将ERS的精华引入沥青路面QC／QA体系南段沥青路面监控工作总结汇报[R]．南京：江苏省中，如在取样、质量控制等施工过程中运用统计学知交通科学研究院道路所，2008．识，通过付款调整实现“优质优价”等，是对重庆市WilliamG，Buttlar，MichaelHarrel1．DevelopmentofEnd—乃至我国高速公路建设施工质量管理的有益尝试，ResultandPerformance——RelatedSpecificationsforAs-·且获得了良好的应用效果。phMtPavementConstructioninIllinois[C]／／ProceedingsofTheTRB．1998．参考文献AASHTO．AASHTOQualityAssuranceGuideSpecifica—王毓芳．过程控制与统计技术[M]北京：中国计量tion『C]／／ProceedingsofTheAmericanAssociationof出版社，2001．StateHighwayandTransportationOfficials．Washington，[2]NathanE，Butts，KhaledKsaibati．AsphaltPavementD．C．：AASHTO，1995．<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●(>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>。<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●(上接第3页)[6]邓觐宇．红砂岩的崩解特性研究[J]．中南公路工程，参考文献2003，28(4)：32～35．李健，苏检来，侯运秋．红砂岩筑路材料的工程性质[7]赵明华，邓觐宇，曹文贵．红砂岩崩解特性及其路堤填研究[J]．公路交通科技，1999，16(4)：5—7．筑技术研究[J]．中国公路学报，2003(3)：1—5．[2]刘长武，陆士良泥岩遇水崩解软化机理的研究[J]．[8]中交第二公路勘察设计研究院．JTGE4l—2o05公岩土力学，2000，21(1)：28—31．路工程岩石试验规程[s]．北京：人民交通出版社，[3]邓觐宇．高速公路红砂岩的路用性能及施工工艺研究2005．[J]．岩土工程技术，2003(5)：253—257．[9]张丽萍，张兴昌，孙强．SSA土壤固化剂对黄土击[4]邓觐宇，赵明华．高速公路红砂岩路基修筑技术[M]．北京：外文出版社，2002．实、抗剪及渗透特性的影响[J]．农业工程学报，2009，[5]赵明华，刘晓明，苏永华．含崩解软岩红层材料路用工25(7)：45—49．程特性试验研究[J]．岩土工程学报，2005，27(6)：[10]柯结伟，庞有师，陈志勇．土壤固化剂技术研究与工程667—67】．应用现状[J]．华东公路，2007，30(5)：48—52．'