高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究

'河北工业大学工程硕士学位论文高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究摘要从可靠度的角度来看，沥青路面早期破坏原因除超载外，主要是反映施工质量的各指标均值不足或不均造成。现行的质量控制注重事后检验，因此需要建立一种新的控制方法来实现事先控制，提高施工质量。本文利用可靠度理论结合现代质量控制理论，对施工期可靠度进行了分析，提出了基于可靠度的控制原理，在此基础上通过引进常规控制图，建立过程控制方法，确保各指标实测均值达到设计值，变异控制在允许变异范围内，最终使实际可靠度达到设计要求。最后提出了合适的取样方法是过程监控质量的保障，对工程应用中取样方法进行了探讨。关键词：可靠度，沥青路面，质量控制，常规控制图，过程控制i 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究ResearchofTechniqueforConstructionQualityProcessControlOfAsphaltPavementsOnTheHighwayABSTRACTFromthepointofviewofreliability,themaincausesoftheearlydistressesofasphaltpavement,besidesoverload,areinadequatenessandunevennessofallkindsofindexesreflectingonconstructionquality.Thecurrentqualitycontrolemphasizesparticularlyonpostmortemcheckout,toimproveconstruction,anewcontrolmethodmustbesetuptoimplementaforehandcontrol.Usingreliabilitytheoryandqualitycontroltheory,thedissertationanalyzedthereliabilityintimelimitforaproject,putforwardtheprincipleofcontrolbasedonreliability,establishedprocesscontrolmethodthroughintroducingintoShewhartcontrolcharts,assuredthatthemeanvalueofactualtestvalueexceededthedesignvalueandthevariabilitywasinallowablerangetomakesurethatthereliabilitysatisfiedwiththerequireofdesign.Intheend,carriedouttheexploitationofsuitablesamplingdeviceisguaranteeofConstructionProcessQuality,inquiryintosamplingmethodinengineeringappliedcase.KEYWORDS:reliability,asphaltpavement,qualitycontrol,shewhartcontrolcharts,processcontrolii 河北工业大学工程硕士学位论文第一章绪论§1-1研究的目的和意义1-1-1研究目的广义的讲，沥青路面施工动态控制属于“统计过程控制”的范畴，它是将沥青路面视为一种产品，科学地利用统计知识，对沥青路面施工过程进行“实时监控”。统计过程控制（SPC）是StatisticalProcessControl的简称，由美国贝尔实验室休哈特博士在20世纪二、三十年代创立，是运用数理统计分析理论，对（生产）过程中的各（工序）要素进行监控，科学地区分出生产过程中产品质量的偶然波动与异常波动，从而对生产过程的异常及时告警，以便采取措施，消除异常，恢复过程的过程。作为现代企业生产过程控制的重要手段，统计过程控制（SPC）早已深入人心，并在各行各业中得到广泛应用。当前，我国建成的高速公路沥青路面的使用寿命偏短，早期损坏现象普遍，在某些地方甚至很严重，大多数沥青路面在未达到设计使用寿命的情况下就已出现了各种早期病害：车辙、拥包、松散、剥落、推移、裂缝等。目前，就我省高速公路建设现状而言，集料总体质量水平较高，建设过程中，也越来越多的采用高质量沥青或改性沥青，施工机械也是一流的，应该说，在硬件方面我们完全具备了修好路的条件，但沥青路面早期破坏的问题仍然存在。近年来，国家有关部门对沥青路面早期破坏问题非常重视，组织力量进行调查和专项研究，如“沥青路面设计指标的研究”、“沥青路面柔性基层的研究”等。然而，对于道路建设的一个重要环节，“沥青路面施工质量控制和质量保证系统（QC/QA）”的研究一直没有引起足够的重视。因此，开展沥青路面施工过程质量动态控制研究，提高沥青路面施工技术水平，完善QC/QA体系已成为目前高速公路建设中亟需解决的课题。沥青路面QC/QA体系中，，质量控制QC是指承包商为控制产品的生产工艺并决定产品质量而进行的试验，质量保证QA是指业主或业主代表为了评价产品的质量能否满足业主规范的要求，并决定验收一个项目而进行的试验。在沥青路面QC/QA体系中，施工动态控制属于QC(质量控制)的范畴，是沥青路面QC/QA体系的基础环节，也是最为关键的一环，没有有效的质量控制QC，质量保证QA就无从谈起。研究沥青路面施工过程质量动态控制的目的，就是科学的运用数理统计学知识，结合施工资料，帮助承包商建立一套合理有效的质量控制(QC)体系。路面施工质量动态控制的核心是建立一套科学1 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究的过程控制方法，并依据统计学知识和历史资料确定更为合理的质量控制指标，对施工过程中的关键指标进行实时监控，使路面施工过程一直处于“受控”状态，不至于产生大的波动；同时及时发现施工过程中的异常现象，及时采取有力措施加以消除，使得施工过程尽快纳入正轨，避免施工过程“失控”，从而有效的提高路面的施工水平。路面施工变异是必然也是不可避免的，影响沥青路面质量的因素很多，从对路面最终产品质量的影响来看，可以分成偶然因素和系统因素两类。偶然因素是在路面施工过程中随机发生的，而系统因素则是系统内部的原因影响路面质量的一些因素。例如：引起沥青混合料质量变异的因素很多，一方面可能是因为装载机不定点装料，另一方面可能因为筛板上有了漏洞或冷料传送带的设定没有正确调整。前者即为偶然因素，后者即为系统因素。当过程仅受偶然因素影响时，过程处于统计控制状态(简称受控状态)；当过程中存在系统因素的影响时，过程处于统计失控状态(简称失控状态)。由于过程波动具有统计规律性，当过程受控时，过程特性一般服从稳定的随机分布；过程控制失控时，过程分布将发生改变。SPC正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制的，它强调过程在受控状态下运行，从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。影响路面质量的偶然因素在施工过程中尽管可以减少，但一般是不能消除的，它对质量波动影响微小。系统因素则不然，它对质量波动的影响大，如果及时采取措施不难消除，但若不能有效的采取措施则可能导致路面质量控制失调，沥青路面质量会出现大问题。国外QC/QA体系研究表明，当施工过程中只存在偶然因素时，路面质量将形成典型分布，如果施工过程中影响路面的质量因素存在系统因素，路面质量分布将偏离原来的典型分布。沥青路面质量动态控制的目的并不是消除施工过程的变异，而是区分引起变异的因素是系统原因或偶然原因，根据典型分布是否偏离判断系统因素是否发生，当系统发生告警时，及时采取措施消除影响质量的系统因素，恢复系统稳定。它对生产过程进行分析评价，根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆，并采取措施消除其影响，使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到控制质量的目的。1-1-2研究意义路面施工过程中应用质量动态控制图可以对生产过程实时监控，使得路面施工始终处于受控状态，当异常因素刚刚出现尚未造成质量问题之前就能及时被发现。从而及时消除施工过程的异常因素，起到预防的作用。统计学意义表明，如果施工过程中只存在偶然因素而不存在异常因素的状态，这种状态称为路面施工受控状态或“稳态”。“稳态”是沥青路面施工过程追求的目标，根据统计规律，在“稳态”下进行沥青路面施工，路面质量特性值有99．73％落在控制范围内，我们对路面质量有完全的把握。在动态控制图中，质控上限和质控下限范围越大，水平越低，因此，利用质量动态控制图(其中的均值—极差图)还可以直观的比较施工单位的控制水平。2 河北工业大学工程硕士学位论文广义而言，作为沥青路面质量动态控制/质量保证（QA/QC）的重要内容，沥青路面质量动态控制和目前国内外正在研究的沥青路面最终产品规范息息相关。实施沥青路面施工过程动态控制，可以帮助企业在质量控制上真正做到“事前”预防，及时消除异常因素，保证施工质量。施工动态控制的推广，可以确保质量控制(QC)过程，有力的推动最终产品规范的实施。此外，IS02000提出了关于质量管理的八项原则，对于质量管理实践具有深刻的指导意义。其中，“过程方法”、“基于事实”的决策的原则都和过程控制等管理工具的使用有着密切的联系。在现代化企业制度深入人心的今天，推行沥青路面施工过程动态控制，对于施工企业完善质量管理体系具有深远的影响。§1-2国内外研究现状[2]1-2-1沥青路面可靠度早在五十年代末、六十年代初，美国就开始对路面工程的可靠性进行研究。在这方面做研究较早的有凯恩(RameshK.Kher)、弗兰克(B．FrankMcCullough)和米歇尔·戴特(MichaelI．Darter)等人。1966年，美国加州公路局和沥清研究所在制定铺面设计程序时就开始考虑了材料的变异性，引用了可靠性的概念。1971年，A．C．Lemer和F．Moavenzadeh比较科学地提出了路面可靠性的概念，用数学方法描述了可靠性的意义，介绍了蒙特卡洛法(MonteCarloSimulation)和马尔卡夫模型(MarkovModels)在路面可靠性中的一些应用情况。1972年至1973年，MichaelI．Darter，B．FrankMcCullough以及RameshK．Kher等人分别把可靠性理论引入了德克萨斯州柔性路面设计法以及AASHO的刚性路面法中。1983年及1987年，M．W．Witzack和Y．Tchon等人分别把可靠性理论引入了美国空军机场道面设计法和柔性机场道面CBR法中。1984年，美国在修订AASHO路面设计临时指南1972年版时增加了有关可靠性的一些内容。1987年，在第六届国际沥青路面结构设计会议上，P．Trick等人发表了“可靠性概念在路面设计中的应用”一文，对路面工程可靠性理论的应用研究作了综述，还提出了选择可靠水平的原则及可靠性概念在路面设计中的应用方法。在我国路面工程领域，路面设计经历了凭经验决定路面厚度到以线弹性理论为基础的综合设计的发展过程。公路沥青路面设计规范（JTJ032－94）是假设路面为弹性层状体，各层在水平方向为无限，垂直方向有一定的厚度，材料为各向同性，按线弹性理论考虑荷载的综合效应，建立以路表3 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究弯沉为设计指标和整体性材料层底面的弯拉应力为验算指标的弹性体系计算方法。在此种设计方法中，各设计参数都选用一定值，没有考虑其变异性。而实际上，路面设计和施工都涉及环境、材料、工艺和行车荷载等因素。严格地讲，所以这些因素和与这些因素相关的参数都具有随机性和不稳定性。随着公路工程结构设计思想的发展，由定值型向概率型转变的新的路面设计方法正在研究之中。沥青路面可靠度设计，就充分反映了设计参数的变异性和不确定性对设计结果的影响，把沥青路面设计建立在考虑变异水平和可靠水平的基础之上。它克服了传统的安全系数法设计路面的缺陷，把路面结构的抗力和荷载效应都看成是符合某一分布规律的可变函数。用可靠概率（或失效概率）来度量路面结构的可靠性。以结构可靠性理论为基础，以失效概率为标志的概率极限状态设计理论和方法正在逐渐取代容许应力或定值极限状态等传统工程结构设计方法，使我国公路路面的设计理论能够达到个相当的水平。可靠度的设计方法与现行的沥青路面设计方法主要不同在于将室内设计和室外施工有机地结合在一起，设计中充分考虑到施工过程中各种因素的变化对路面结构的影响，既能根据施工不同的方法和不同的管理水平提出不同的设计和要求，又便于在施工中通过控制这些技术参数使路面结构达到设计要求。1980年，有人在研究水泥混凝土路面板疲劳分析过程中采用了概率统计法中的某些方法。1985年，朱照宏、郭忠印发表了“水泥混凝土路面设计可靠性分析”一文，1988年，王秉纲等人发表了“可靠性理论和方法在公路水泥混凝土路面设计中的应用的研究”一文。两者都是在当时规范的基础上，引入可靠性理论，提出了可靠性的分析方法，两者都对部分设计参数作了一定的概率统计分析。1988年，张国栋以公路水泥混凝土路面新规范为基础，假设混凝土面板的疲劳寿命和预估当量标准轴载作用次数分别服从两参数威布尔分布和正态分布，并推导出了可靠度理论公式，建立了相应的概率设计法。公路沥青路面的设计参数较多，设计理论复杂，其可靠性的应用研究晚于刚性路面。1988年，刘向荣根据规范，以弯沉为控制指标对柔性路面设计作了可靠性分析。1989年，张起森、李运根据规范建立了多指标的可靠度模型及计算公式。对部分主要设计参数进行了概率统计分析，并利用蒙特卡洛模拟法对设计指标进行了概率模拟分析，得出了它们的概率分布。此外，对可靠度设计法在施工控制和质量检测等方面的应用作了一定的探讨。1989年9月我国颁布的《公路工程结构设计统一标淮(征求意见稿)》，引入了可靠性理论，并于l989年12月把路面可靠度研究列入了部级课题。80年代后期，同济大学、东南大学、西安公路交通大学等先后对柔性路面结构的可靠性分析进行了探索性研究。1991年4月，交通部正式立题“沥青路面结构的可靠性研究”对沥青路面结构可靠度设计，特别是对设计参数的可靠度进行了较为系统的研究。[3]1999年，交通部在以往研究基础上，颁布了《公路工程结构可靠度设计统一标准》。4 河北工业大学工程硕士学位论文总之，我国在路面工程领域进行可靠性研究还属起步阶段，离实用阶段还有一定距离，有很多问题亟待解决。在今后的工作里，应系统地收集、整理路面施工和试验的数据，为可靠性的理论及应用研究作好准备。此外，在柔性路面可靠度计算方面，一次二阶矩法的理论和计算方法目前在国际上已进入实用[3]阶段，许多国家将其写入设计规范。我国《工程结构可靠度设计统一标准(GB50153－92)》推荐的JC法(或称一次二阶矩理论的验算点法)就属于一次二阶矩法，该法能够考虑非正态随机变量在计算工作量增加不多的条件下，可以得到精度较高的可靠指标结果，同时，可以得出验算点的结果。因此JC法被国际安全度联合委员会(JCSS)所推荐。[4,5]1-2-2质量控制任何一项工程结构的设计无论怎样严谨细致，都要通过施工来实现。公路工程质量控制是为了达到规范、合同、图纸要求所采取的一系列监管措施、手段和方法，它要求对工程建设所涉及的所有因素进行控制，籍以提高工作质量进而保证项目质量。[4]1-2-2-1质量控制的发展对质量进行控制大致经历了三个发展过程：质量检验阶段、统计质量管理阶段和全面质量管理阶段。从中世纪到本世纪30年代，是以事后检验为主体的质量检验阶段。美国工程师泰勒（F.W.Taylor）提出了科学管理理论，主要采用各种测试，对生成产品进行检查，做出合格与不合格的判断，不允许不合格产品进入下一道工序或出成品，起到了质量把关的作用。但这一阶段只能被动地事后检验，对不合格品的产生缺乏控制手段。1924年，美国休哈特（W.A.Shewhart）将数理统计方法引入，发明了控制图，从而开始了统计质量控制的阶段。在这之前，虽然已有了公差配合、标准化等雏形概念和做法，但无法预料质量变动。休哈特及其他科学家所提出的一整套统计方法使质量控制成了一门独立的科学，使质量控制由单纯依靠质量检验事后把关，发展到工序管理，突出了质量的预防性控制与事后检验相结合的管理方式。但是，影响质量的因素是多种多样的，不可能全依靠统计方法解决。1961年，美国费根堡姆（A.V.Feigonbaum）首先提出全面质量的观点。全面质量管理，简称TQC（TotalQualityControl），是以质量为中心，建立全员参与基础上的管理，其基本内容是“三全”：全面质量的质量管理；全过程的质量管理；全员性的质量管理。“三全”是系统科学中“全局观点”和“全局最优”原则的反映。1-2-2-2公路工程施工质量控制现状公路工程质量控制是基于全面质量管理理论建立起来的。由于工程施工是一个形成项目质量，并逐步体现其使用价值的过程，是决定最终产品实体质量的重要阶段，所以对施工阶段进行质量控制具有很重要的现实意义。施工质量控制一般分为事前控制（正式施工前进行的质量控制），事中控5 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究制（施工过程中进行的质量控制）和事后控制（对施工各阶段产品进行的质量控制）三种基本方式，体现了全面质量管理的全过程管理特点。[6]我国现行的《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）、《公路沥青路面施工技术规范》[7]（JTJ032-94）等标准中对施工质量的控制主要分为施工准备阶段质量控制、正式施工质量控制和竣工阶段质量控制。施工准备阶段的主要工作对材料和制品的质量进行控制，并确定合理的材料组成和工艺参数。正式施工阶段则根据规定的质量控制标准，对材料和制品的性能进行经常性验收，保持施工过程中的质量。竣工阶段主要是根据规定的质量检验标准对制品质量进行合格新验收，保证符合要求。要进行公路工程质量控制，必须明确整个建设过程各个阶段、各道工序、各项工作的质量要求。我国在《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）、《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ[8]032-94）以及《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-98）等中目前的质量要求主要分为两类：第一，定性质量要求。这类要求通常受判断者的主观影响较大。如对拌和均匀性的判断，很大程度上是凭经验而定。还有些质量要求如对无机结合料稳定基层整体性，要求应能在根据不同种类在不同龄期时完整取芯，这些相对受经验影响较小，但它受操作者的取芯水平影响较大。第二，定量质量要求。主要分为两种。第一种体现最早质量检验阶段合格与不合格的判断观点，它要求检查项目必须在一段范围之内，一定值之上或之下。如对高速或一级公路的土方路基纵断高程，要求必须在相应设计值的+10～-15之间；对土方路基的宽度要求不小于设计值；对边坡要求不大于设计值。第二种体现统计质量管理的特点，包括三种标准：标准一，规定一个低限L，并规定了缺陷比例P，当X−ZPS≥L（X为均值，为标准差，下同）时符合要求。如《公路路面基层施S工技术规范》（JTJ034-2000）中规定用做高速公路路面基层的水泥粒料的标准强度为3MPa，同时要求个混合料试件的平均抗压强度nRn≥Rd(1−ZαCV)，并采用Zα＝1.645；标准二，规定一个高限U，当X+ZPS≤U时符合要求。如路基路面要求代表弯沉值lr（=l+Zα）≤ld（ld为设计弯沉值）；标准三，同时规定了高限U和低限L，要求在缺陷比例要求下，必须在高限和低限范围之[9]内或之外。如《沥青路面施工及验收规范》（GB50092-96）中规定沥青混合料中沥青含量的容许误差为±0.5％，同时规定X−2S≥L，X+2S≤U。国外在质量控制要求上与国内相类似。如日本在对沥青路面施工阶段的质量要求方面有下列一些规定[8]：平整度单点测值要求在2.4mm以下（平整度仪）或1.75mm以下（3m直尺）；宽度单点测值要求在-2.5cm以上；厚度、压实度随机抽查15个，要求X−kS≥规定值，k＝1.10；沥青混合料的级配和沥青用量按X−kS和X±kS计算符合相应要求。6 河北工业大学工程硕士学位论文1-2-3基于可靠度的施工质量控制初步发展在引入了结构可靠度理论后，公路路面设计发展到可靠度设计法后，公路工程施工质量控制也出现了新发展。我国从90年代初起，广泛地开展了路面结构可靠性的研究，但迄今尚限于研究单指标状态下的路面结构可靠性。在《沥青路面施工及验收规范》（GB50092）提出施工单位应以试验检测质量指标的变异系数（或标准差）作为施工水平的主要评价指标。《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GB/T50283－1999）要求在进行质量控制时质量要求应以目标可靠指标为依据来制定。在对路面结构施工质量控制时，提出评价路面质量水平的数量指标是材料性能的质量和路面的厚度的平均值和标准差或变异系数。并提出了结合我国施工管理水平的水泥混凝土路面质量控制标准。[8]谈至明指出对于多设计指标的路面结构，仅仅孤立地研究单一指标的路面结构可靠性是不够的，应该研究多指标下的路面结构系统可靠性，才能真正地起到指导工程实践的作用。[11]余培宽、崔国喜提出以可靠度来体现质量状况。[12,13]沙庆林、郭进英等提出路面使用性能的优劣、使用寿命的长短，不但与设计方法和设计人员的操作水平有关，与路面工程的施工更为密切，如施工的均匀性就是一个主要方面。均匀性不但对强度有影响，而且对结构的疲劳寿命及路面结构的可靠度都有重要影响。[14,15,16]查旭东、张起森、方晓睿等根据沥青路面结构可靠性随各设计参数变异性变化的敏感性分析，对施工中质量控制提出了一些建议：（1）厚度的变异水平应控制在0.15以内，模量与极限抗弯拉强度的变异水平宜在0.3以内，交通量的变异水平不必精确地计算，建议设计时取0.5即可；（2）对于较厚的结构层，施工中应严格进行质量控制，不应因其是底下的层次不易测试而忽视施工质量，必须保证其结构坚实及质量均匀；（3）土基对可靠度的影响较大，必须严格控制施工，保证达到稳定压实的要求。[17]美国在AASHTO1986年路面设计指南资料中，对沥青路面主要技术指标的标准差或变异系数也提出了标准。随着高速公路、一级公路施工中质量管理水平的不断提高，国内外广泛通过绘制管理图、直方图、建立变异系数标准来等进行动态管理。1-2-4目前发展的主要局限设计参数中除交通量之外都直接或间接地受到施工水平、设备技术、材料来源、工程管理以及建设队伍等因素的影响，因而保证路面设计可靠度，提高路面质量的关键在于如何减小由于施工造7 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究成设计参数的变异性。施工质量控制问题一直以来都是工程技术人员所重点关注的问题之一。任何工程，其最终使用性能的好坏都直接取决于施工质量的高低。大多数工程失败的原因都是因为质量控制体系不够完善，导致施工质量控制失去重点或成为形式，这些情况都严重影响了路面结构性能。从查阅的大量资料来看，路面设计理论在不断发展。但是，很多还只是停留在设计阶段，特别是可靠度概念。对施工过程中按可靠度理论控制质量指标的研究很少有相关资料。沥青路面施工技术规范中对路面结构施工过程中的质量参数如：厚度、平整度、平面尺寸等都有详细的规定，但是如何控制施工过程的均匀性，按照可靠度方法保证公路建设过程中质量控制指标的变异程度不超过一定范围，在实践中很少应用。而且规范仅是提到要用质量检测指标的变异系数作为施工水平的主要评价指标，并没有提出具体的变异性指标，尽管目前已经开始这方面的发展，但还只是初步的探索，没有形成体系。因此，目前可靠度研究成果主要是设计成果，没有明确地应用到施工质量控制中去。同时，由于路面性能与质量的不均匀性，采用现行的质量评定方法无法正确评价这种不均匀性给路面性能带来的影响，会产生某一检测路段总评分合格，但一些变异性大的地方先出现破坏，而影响了整个路面质量与性能的情况。1-2-5目前质量控制方法与论文采用方法的区别在前面公路工程施工质量控制现状中已经提到目前质量控制主要是通过对施工检测是否符合质量要求的方法进行。这种方法是一种事后检验，只是一种对已有结果的接受与否，对后继施工没有任何指导意义。已有控制方法中虽然有些指标控制如弯沉、压实度等在评定时通过在分析一定保证率下的代表值是否符合要求，只是初步达到了评定均匀性的目的。从达到质量均匀性的目的出发，施工质量控制的目标是追求稳定性。这是一个包含时间的概念，是一个阶段施工的走势是否稳定，包括一次施工完成后，质控指标的质量均匀性。因此论文采用的控制方法是从在施工过程中分析关键质量指标的走势（稳定性），如果有不稳定现象出现或是有这种趋势出现，则通知施工单位在后继的施工中进行相应施工工艺的调整，使控制图常常处于“稳态”。一旦出现异常，可以通过对提供的控制图进行分析，以帮助承包商尽快找到需调整的环节，采取合适的纠错措施，达到控制要求。这种方法通过对过程进行控制，实现了事先控制。§1-3研究的主要内容路面的实际可靠度能否达到设计要求即设计可靠度，很重要一部分是取决于施工水平的。在施工控制中，应利用可靠度理论并结合现代质量控制理论，建立基于可靠度的控制原理，利用过程控制方法，确保各设计参数的实测均值达到设计值要求的基础上，将它们的变异系数控制在设计时所8 河北工业大学工程硕士学位论文考虑的变异范围内，这样才能控制施工，使实际可靠度达到设计要求。1-3-1基于可靠度的沥青路面施工质量控制原理研究主要是对目前沥青路面结构可靠度研究成果的归纳，并在归纳基础上对施工期这个与施工直接相关的时段进行研究，分析路面结构可靠度在这个时段的特点，提出施工期可靠度概念体系。在此基础上，将现代质量控制和可靠度有机结合并进行分析研究。1-3-2施工质量控制指标选择研究在施工期可靠度概念基础上进行进一步分析，在此基础上提出质控指标选择的基本原理。通过分析施工对沥青路面结构可靠度的影响，得出因施工对可靠度影响的规律，在此基础上采用一定的方法进行指标选择，最终得出沥青路面各结构层原材料和施工过程控制指标。1-3-3沥青路面施工质量过程控制方法研究结合公路工程检测实际状况和实际应用的需要，在前面理论分析的基础上，通过引进常规控制图这种控制工具建立质量控制指标的均值和变异过程控制方法。同时对控制的关键技术：控制图判断准则和质量改进等进行研究。1-3-4取样方法研究沥青混合料和沥青路面取样方法是沥青路面质量控制的第—步，取样是否具有代表性，能否反映路面实际情况是质量控制的关键。9 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究第二章基于可靠度的沥青路面施工质量控制原理§2-1引言沥青路面结构是由混合材料在现场铺筑而成，因而，材料性质的不均匀性，路面结构（包括几何尺寸和特性）的不均匀性，使得沥青路面的物理力学性能和使用性能等带来不确定性。在结构可靠性理论基础上建立的沥青路面结构可靠度理论和设计方法对这种不确定性因素都加以合理考虑，使其结构设计更加符合实际。然而，任何一项设计最终都要通过施工来实现。施工质量的好坏直接影响路面的使用性能。如[18]当施工造成面层厚度和刚度的不均时，根据面层的数值模拟结果显示，在面层较薄和相对刚度（相对于基层）较小的地方，面层底面可能出现压应力，在面层较厚和相对刚度较大的地方出现拉应力，这样如果两个区域相邻时，受压应力和拉应力的反复作用，便会出现裂缝等破坏。因此有必要将可靠度引入到施工中去控制施工质量，并结合现代质量控制方法，进行基于可靠度的沥青路面施工质量控制。而在这之前，首先应该对这种控制的原理进行分析。§2-2沥青路面结构可靠度[19~25]2-2-1结构可靠度无论什么物质产品都有一个质量问题，工程结构也不例外。为了保证工程结构的质量，必须规定它的质量指标，通常称为性能指标。工程结构的性能指标有三个：安全性、适用性和耐久性。如果一个结构具有安全、适用和耐久这些性能，人们就认为它是可靠的。结构可靠性的定义为：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。结构的可靠性数量度量指标用可靠度来描述。结构可靠度的定义为：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。“规定的时间”指分析结构可靠度时考虑各项基本变量与时间关系所用的时间参数，称为设计基准期。若结构的使用时间超过了设计基准期，并不是等于结构丧失了功能或不能使用了，只是说明所计算的完成预定功能的概率改变了。“规定的条件”是指结构设计时所确定的正常设计、正常施工和正常使用的条件。10 河北工业大学工程硕士学位论文“预定功能”是指下面四项功能：（a）能承受在正常施工和正常使用期间可能出现的各种作用；（b）在正常使用时，结构及其组成构件具有良好的工作性能；（c）在正常维护下具有足够的耐久性；（d）在发生规定的偶然事件情况下，结构能保持必要的整体稳定性。[2,24]2-2-2沥青路面结构可靠度定义和表达式沥青路面是沥青材料作结合料修筑面层与各类基层和垫层等所组成的组合结构。沥青路面结构的承载和服务能力方面均要求防止产生疲劳开裂和过大的弯沉。根据这个要求，按工程结构可靠度的定义原则可以将沥青路面结构可靠度定义为：对于正常设计、正常施工和正常使用的路面结构，在路面达到规定的设计累计标准轴载作用次数的时间内，表面最大弯沉和层底最大弯拉应力分别不超过其容许值的概率。具体来说，某个路面结构可靠度的大小等于容许弯沉大于实际弯沉的概率和容许弯拉应力大于实际弯拉应力的概率。其数学表达式为：p=P(l>l)（2－1）s1RSp=P(σ>σ)（2－2）s2Rm式中：l——容许弯沉；Rl——实际弯沉；Sσ——容许弯拉应力；Rσ——实际弯拉应力；mpps1、s2——路面结构可靠度。上述计算可靠度的表达式，是指某个路面结构中针对某个设计指标建立的极限状态函数，采用某种计算方法计算的可靠度值。对于一个路面结构来说，计算可靠度值往往不止一个。如路面有四层结构体系（面层、基层、底基层和路基），则可靠度计算值会有四个：弯沉指标可靠度、面层底面弯拉应力可靠度、基层底面弯拉应力可靠度和底基层底面弯拉应力可靠度。因此，沥青路面结构可靠度是一个系统可靠度，最终还需要用体系可靠性分析方法才能确定路面结构体系可靠度。[24]2-2-3可靠度设计指标及其计算沥青路面结构可靠度计算与设计时，根据定义，其设计指标归纳起来主要有容许弯沉（设计弯沉）、实际弯沉（实测弯沉）、容许弯拉应力、实际弯拉应力（验算弯拉应力）等四大指标。下面分别介绍各个指标及其标准差的计算公式。2-2-3-1设计弯沉11 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究设计弯沉的计算公式为：−2.0l=600N⋅A⋅A⋅A（2－3）decsbl式中：d——设计弯沉（0.01mm）；Ne——累计轴载作用次数；Ac——公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0；As——面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；Ab——基层类型系数，对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm时为1.0；若面层与半刚性基层间设置等于或小于15cm级配碎石层、沥青贯入碎石、沥青碎石的半刚性基层结构时为1.0；柔性基层、底基层为1.6；当柔性基层厚度大于15cm、底基层为半刚性下卧层时为1.6。设计弯沉的标准差计算式为：σ=μ⋅δldldld（2－4）σ式中：ld——设计弯沉标准差；μlld——设计弯沉R的平均值；δ.020δδld——设计弯沉变异系数，约等于Ne，Ne为标准轴载累计作用次数的变异系数。2.2.3.2实际弯沉实际弯沉计算式按实测路表弯沉计算公式为：2Pδl=1000⋅αF（2－5）scE0⎛hhhEEE⎞⎜12n−1230⎟α=f,,Λ,,,,Λ,（2－6）c⎜δδδEEE⎟⎝12n−1⎠12 河北工业大学工程硕士学位论文.038.036⎛ls⎞⎛E0⎞F=.163⎜⎟⎜⎟（2－7）⎝2000δ⎠⎝P⎠l式中：s——路面实测弯沉值（0.01mm）；MPP——标准车型的轮胎接地压强（a）；δ——当量圆半径（cm）；αc——理论弯沉系数；F——弯沉综合修正系数；EMP0——土基回弹模量值（a）；E1、E2、En−1——各层材料回弹模量值（MPa）；h1、h2、hn−1——各结构层厚度（cm）。实际弯沉的标准差计算公式为：2222⎛2⎞2⎛∂lS⎞1⎛⎜∂lS⎞⎟4⎜∂lS⎟22σlS=∑⎜⎜σx1⎟⎟+∑⎜2⎟σx1+∑⎜⎟σxiσxj（2－8）⎝∂x1⎠2⎝∂1⎠ilsdS⎛μ−μ⎞⎜ldlS⎟=Φ（2－19）⎜⎜σ2+σ2⎟⎟⎝ldlS⎠p′式中：s——施工期沥青路面结构可靠度；16 河北工业大学工程硕士学位论文ld、μlR、σlR——设计弯沉、均值及标准差；lS、μlS、σlS——实际弯沉、均值及标准差。从前面可靠度设计指标的介绍可以看出，要进行沥青路面结构设计可靠度的计算还是比较复杂，不易为一般技术人员掌握。其实沥青路面结构进行可靠度设计时考虑因素较多，而在施工后，很多影响因素经过设计阶段已经确定下来，不再需要考虑，因此对施工期可靠度的计算可相对简化。这种简化主要是通过对简化指标值的确定进行。2-3-3施工期可靠度计算指标值的确定由于只需计算表面弯沉指标可靠度，因此施工期可靠度相应指标选择为各结构层设计弯沉和实际弯沉。经过可靠度设计的路面，设计弯沉及其标准差值已经确定。若路面设计时未采用可靠度设计方法，从前面的概念分析可知应按式（2－8）进行标准差的计算。实际弯沉和标准差可以按式（2－5）和（2－8）计算。而实际各结构层的回弹模量和厚度往往很难获取，因此可以通过收集足够的实测数据，使得实际弯沉和标准差可以按实测数据分析确定，而不需经过烦琐的计算。这种取值严格意义上并不符合可靠度设计指标取值和可靠度计算要求，因为无法确定实测弯沉分布是否符合正态或对数正态分布。但是，对于正常施工的路面，如果计算95％保证率下的弯沉代表值符合设计要求，其实际弯沉值及其标准差应该在统计分布范围内。因此用这种相对的可靠度计算值可以大致的反映出该段的施工水平。事实上，用实测数据分析值，更能体现实际可靠度的含义，更能体现施工后结构实际的可靠度即施工期可靠度。因为，利用式（2－5）和（2－8）计算的实际弯沉和标准差在算法上也是一种近似计算，弯沉与模量及厚度等的关系函数也是一种简化，无法涵盖所有影响因素，而且对模量、厚度等值还受检测因素的影响。采用弯沉实测值，只受检测因素影响，同时只要确定合适的划分段，使数据足够多，那么这种计算值更接近于理论值。2-3-4沥青路面结构施工期可靠度目标值确定目标值就是在施工结束后沥青路面结构应该达到的可靠度值。通过对已建沥青路面数据的收集计算，目前已建高速公路沥青路面的实际可靠度为90～99％，[3]对现行沥青路面设计规范重交通高速公路经过计算也可得隐含可靠度为90～94％。因此，若施工质量限于满足设计要求，其可靠度在90～94％之间；若施工质量从严要求，其可靠度最高可达99％。在《公路工程结构可靠度设计统一标准》中对路面结构的目标可靠度（见表2－1）按结构安全等级分为三级，高速公路通常取一级安全等级，要求目标可靠度为95％。表2－1路面结构的目标可靠度[3]Table2-1thetargetreliabilityofroadsurfacestructure17 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究结构安全等级一级二级三级目标可靠度95％90％85％因此，从提高质量，防止早期破坏的目的出发，应把施工期可靠度目标值定为95～99％。2-3-5沥青路面结构施工期可靠度分析从施工期可靠度的概念及其计算式可知，要保证施工期可靠度需要控制实际弯沉（表面最大弯沉）的均值和标准差。由于表面最大弯沉是指施工实际所形成的路面结构层表面弯沉，它由施工后的实际各结构层的回弹模量和厚度决定。因此，要保证施工期可靠度就是要控制实际各结构层的回弹模量和厚度。这是后面进行质量控制的根据。§2-4基于可靠度的沥青路面施工质量控制[4,6,7,27,28,29]2-4-1公路工程施工质量控制ISO9000把质量定义为“产品、过程或服务满足规定或潜在要求（或需求）的特征和特性的综合”。对于公路工程来说，质量是指通过建设过程形成的实体，它既满足业主从事生产、生活所需的功能和使用价值，又符合设计要求、合同规定的所有性质和特点，具有多层次、多方面的要求。公路工程质量控制是为了达到规范、合同、图纸所采取的一系列监管措施、手段和方法，它要求对工程建设涉及的所有影响因素进行控制，藉以提高工程质量。公路工程质量控制是基于全面质量管理理论建立起来的。由于工程施工是一个形成项目质量，并逐步体现其使用价值的过程，是决定最终产品实体质量的重要阶段，所以对施工阶段进行质量控制具有很重要的现实意义。施工质量控制一般分为事前控制（正式施工前进行的质量控制），事中控制（施工过程中进行的质量控制）和事后控制（对施工各阶段产品进行的质量控制）三种基本方式。为了使质量控制工作能够有计划按步骤进行，本世纪60年代，美国质量管理专家戴明首先将[27]质量控制总结成四个密切相关的工作阶段，即：计划（Plan）阶段、执行（Do）阶段、检查（Check）阶段和处理（Action）阶段，这就是质量控制的PDCA循环，也称戴明环。PDCA循环是质量控制活动所应遵循的科学工作程序。通过周而复始，循环不已，使质量不断改进（如图2－1）。18 河北工业大学工程硕士学位论文AP处理制定计划CD检查执行执行结果图2－1PDCA循环Fig2-1PDCAcircle根据PDCA循环可以制定出公路工程质量控制的一般流程图（如图2－2）。质量检查数据处理执行决策质量决策图2－2公路工程质量控制流程图Fig2-2Thehighwayengineeringqualitycontrolflowchart2-4-2基于可靠度的沥青路面施工质量控制2-4-2-1概念根据公路工程质量控制的定义，可以定义基于可靠度的沥青路面施工质量控制为：在施工阶段，为了达到要求的沥青路面结构可靠度，采取一定的方法对可靠度的影响因素进行控制，藉以提高沥青路面的施工质量。从前面的施工可靠度分析可知，为了保证施工可靠度目标值，基于可靠度的沥青路面施工质量控制要对原材料和施工工序影响可靠度的测试指标进行控制，并对这些测试指标的数据进行分析，以便进行质量改进。这种质量控制方法主要是根据影响材料质量的各项技术标准和工艺参数在施工过程中的测试数据，借助控制图（管理图）之类的统计工具，对生产过程进行测试及统计分析研究，探求测试数据的变化原因，对那些明显影响质量的因素，应采取措施加以控制，并不断建立新的施工标准，来保证今后不要发生严重的质量事故，使施工能长期保持在稳定的质量状态。ISO9000标准是在总结国际质量管理经验的基础上发展起来的，是从成功的管理实践中提炼出来的精华，其目标是促进全面质量管理。作为贯穿于ISO9000标准的基本原理之一的质量控制原理19 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究指必须使影响产品质量的全部因素在生产全过程中始终处于受控状态。因此基于可靠度的沥青路面施工质量控制的基本原理可概括为：利用沥青路面可靠度研究成果，使影响沥青路面结构可靠度的主要因素在施工过程中始终处于受控状态。要保证沥青路面设计可靠度，关键是对质量控制指标进行控制。质控指标大致可以分为两类，[16]对应两种控制方法。第一类指标与施工可靠度概念直接相关，如土基回弹模量、各层材料回弹模量以及各结构层厚度，可通过建立体系可靠度评价模型，计算不同结构层的可靠度来评估参数水平，并通过在后期参数水平不变的情况下预算路面可靠度，在当前参数水平不够的情况，通过对后继施工水平的提高，保证路面设计可靠度，减少返工，实现动态控制。第二类指标是与施工可靠度概念间接相关，它们直接影响第一类参数水平，可以利用常规控制图实现过程控制来控制其变异水平。然而，在施工过程中不可能把土基回弹模量和各层材料回弹模量作为常规检测指标，只能选择一些对其影响比较关键的常规检测指标来替代。这就是说，就目前来说对第一类质控指标的控制还不是很可行，只能对第二类指标进行控制，间接保证可靠度。由于沥青路面施工是在已有路基基础上进行，可以认为土基回弹模量变异对路面施工过程质量无影响。因此，对沥青路面施工最终只需控制各层材料回弹模量的替代指标以及各结构层厚度，而其中各结构层的厚度可以直接作为控制指标。故质控指标的选择研究主要是对各层回弹模量的替代指标选择研究。因此，基于可靠度的沥青路面施工质量控制是通过控制各层材料回弹模量的替代指标以及各结构层厚度，间接来控制各层材料回弹模量和各结构层厚度质量，从而达到控制施工质量，使沥青路面结构的可靠度得到保证。[27,30]2-4-2-2可靠度与质量过程控制的关系分析在现代质量管理方法中，利用常规控制图作为控制工具的过程控制方法通过对过程顺次地抽取样本，计算每次相应的样本统计量（如均值、极差和标准差等）的取值并在图上描点，通过对图上描点变化的分析，观察均值、极差和标准差等变化状况，进而区分出偶然与系统所造成的质量差异。控制图通过对过程随时间的延续而发生的波动进行监控，从数理统计理论角度上讲，就是指标均值和标准差等不能发生显著性变化。由于可靠度计算公式为正态分布函数，故而可靠度与作用和应力的均值和标准差密切相关。正态分布均值主要影响其中心分布，均值变化，分布中心发生移动；而标准差影响其分散度，随着而标准差越大，其分布越散。因此，在施工中要保证可靠度，必须对影响可靠度的主要因素的均值和标准差进行控制，要求均值和标准差不能变化太大。由于可靠度和过程控制同是对均值和标准差提出要求，因此在施工中可以选用过程控制方法对施工过程进行质量控制，通过控制各指标的均值和标准差，减小因施工原因造成对可靠度的影响，从而使结构的可靠度得到保证。§2-5本章小结1、系统介绍了沥青路面结构可靠度的一些基本概念，包括定义、计算指标和计算方法。这是后面进行施工期可靠度分析的基础，同时也是后面基于可靠度的控制原理建立和分析需要了解的相关内容。20 河北工业大学工程硕士学位论文2、通过对施工期可靠度进行分析，提出施工期可靠度概念及计算公式，并通过对计算指标值的处理简化了计算；提出把施工期可靠度目标值定为95～99％。3、介绍了质量控制的一些基本内容，建立了基于可靠度的施工质量控制概念：在施工阶段，为了达到要求的沥青路面结构可靠度，采取一定的方法对可靠度的影响因素进行控制，藉以提高沥青路面的施工质量。同时根据质量控制的原理，建立了基于可靠度的沥青路面施工质量控制原理：利用沥青路面可靠度研究成果，使影响沥青路面结构可靠度的主要因素在施工过程中始终处于受控状态。4、利用过程控制和可靠度同是有对均值和标准差要求的共同点，提出利用过程控制方法进行质量控制，从而使结构的可靠度得到保证。21 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究第三章施工质量控制指标及变异性分析§3-1基于可靠度的施工质量控制指标选择原理施工质量控制指标选择是进行控制的前提。l从前面第二章分析可知，沥青路面在施工期选择以表面弯沉为控制指标，假设设计弯沉（d）和实际弯沉（lS）相互独立，且服从正态分布，并有平均值μlR、μlS和标准差σlR、σlS时，其施p′工期可靠度s计算式为（2－19）。从施工的过程看，在各个结构层同样存在设计弯沉和实际弯沉的关系，因此，可以将施工期可靠度的概念进一步扩大，即是：对于正常设计的路面结构，其各结构p′′层最大弯沉不超过设计弯沉的概率。因此扩大的施工期可靠度s计算公式为：⎡μ−μ⎤⎢ldlS⎥p′′=Φ（3－1）s⎢σ2+σ2⎥⎣lRlS⎦式中各符号含义同（2－19），但各参数对应于各结构层。μσ由于设计弯沉平均值ld和标准差ld在进行可靠度设计时已经选定，因此要提高可靠度，根据μσ正态函数分布的规律，就必须减小实际弯沉平均值lS和标准差lS。从这一点说，只要控制弯沉的均值和变异就可以保证结构的可靠度。然而，弯沉是一个结构层完全铺筑或相当长一段后（数据代表性要求）才能得到，并且此时只是通过其确定以弯沉为控制指标的可靠度，是一种事后检验和对已完成路段的评定，属于传统质量控制的范畴。从现代质量控制的角度讲，这种控制不是真正意义上的过程控制。因为一旦可靠度不合格，已经较难补救。因此，必须对沥青路面的施工过程进行控制，做到以预防为主。这就要求结合现代质量控制中的统计质量控制，运用数理统计技术，对生产过程的波动找出规律，并使施工过程处于一个正常的生产状态。22 河北工业大学工程硕士学位论文μσ要对施工过程进行控制，就是要对平均值lS和标准差lS的产生过程进行控制。由实际弯沉计算公式及其方差计算公式（式2－6和2－9）可知，平均值μlS和标准差σlS主要与土基回弹模量E0、各层材料回弹模量E以及各结构层厚度有关。所以要想保证弯沉的可靠度，只需对上述指标控制h即可。在沥青路面结构的可靠性分析研究报告[2]中，通过可靠度的计算模型对控制指标敏感性的分析也认为模量和厚度的均值与变异对可靠度的影响很大，并且影响程度不同。[3]以某路面结构（如图3－1）的模量变化为例，利用JC法计算可靠度分析这种变化对可靠度产生的影响，结果见表3－1。计算时，厚度假定不变化，各层变异均取低变异值0.05；土基模量取50Mpa，变异取0.15模量均值和变异变化，某一值发生变化时，其它值不变（均取设计值和低变异值）。面层E1=2000MPah1=16cm基层E2=1200MPah2=25cm底基层E3=500MPah3＝15cm土基E0=50MPa图3－1某路面结构层参数示意图Fig3-1Theparameterdiagramofcertainroadsurfacestructurestorey表3－1路面材料回弹模量变化对路面可靠度的影响Table3-1Theeffectofmaterialreboundmodulechangeonroadsurfacereliability均值面层（2000MPa）基层（1200MPa）底基层（500MPa）变化低变异中变异高变异低变异中变异高变异低变异中变异高变异（MPa）（0.10）（0.20）（0.30）（0.25）（0.35）（0.45）（0.25）（0.35）（0.45）-5000.9250.8940.81323 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究-4000.9360.9040.8250.9120.8800.798-3000.9440.9130.8350.9310.8980.8160.8330.8150.737-2000.9510.9200.8440.9440.9120.8340.9030.8720.791-1000.9570.9270.8520.9540.9240.8480.9400.9080.83000.9620.9330.8590.9620.9330.8590.9620.9330.8591000.9660.9380.8660.9680.9400.8690.9750.9490.8822000.9700.9420.9720.9720.9460.8780.9830.9610.9003000.9730.9460.8780.9760.9510.8850.9880.9690.9144000.9750.9500.8840.9790.9560.8925000.9780.9530.888从表中可知：（1）模量减少可导致可靠度的降低，并且其降低的值明显大于模量增大同一幅度导致可靠度的增加；变异水平高低对可靠度值也有较大影响。因此，由于施工后沥青路面各结构层厚度和模量实际值与设计值不一样，并且具有一定的变异性，而这种变化对可靠度会产生提高或降低的影响。所以施工要能保证均值满足要求，在此基础上尽量降低变异水平，这对保证路面结构的可靠度有很重要的意义。同时，由计算结果也可知，要提高结构可靠度，防止早期破坏，必须提高施工质量。施工质量差，造成均值低和变异高，结构可靠度低，必然会出现早期破坏的情况。（2）模量均值变化对可靠度的影响依次是底基层、基层和面层，均值减少导致可靠度的降低明显大于增大导致可靠度的增加。厚度均值对可靠度的影响依次是面层、基层和底基层。（3）模量和厚度变异对可靠度的影响依次都是底基层、基层和面层。模量的变异性对可靠度的影响要大于厚度变异的影响。根据这些研究成果要求在施工必须控制模量的均值必须不能低于设计值，并且要从底基层开始严格控制；对厚度控制越到上层结构越从严控制。同时要在减少模量变异的条件下再进一步降低各层厚度的变异性。§3-2沥青路面施工质量控制指标选择在上一节中，得到以弯沉为控制指标的路面可靠度保证的前提是获得好的各层模量和均值。其中厚度可以直接通过检测来控制；对于模量，则不是检测指标，根据目前的沥青路面检测实际发展水平和经济的角度，在施工过程中不可能把土基回弹模量和各层材料回弹模量作为常规检测指标。从理论上讲，路面各层材料回弹模量的影响取决于材料类型，密实度和水稳性（半刚性材料）或温度稳定性（沥青结合料），模量的变异受材料的均匀性影响，因此只要控制这些影响因素就能控制模24 河北工业大学工程硕士学位论文量的影响。目前对回弹模量对路面各性能影响研究较多，而对回弹模量的影响因素分析较少。资料[31]中给出了水泥稳定基层模量与无侧限抗压强度的关系（如图3－2）以及沥青面层与稳定度之间的关系（如图3－3）。[31]图3－2水泥稳定基层模量与抗压强度关系图Fig3-2Theconnectionchartofcementstabilizationgrassrootsmoduleandcompressiveresisstance[31]图3－3沥青面层模量与稳定度关系图Fig3-3TheconnectionchartofasphaltPavementmoduleandstabilizationdegree因此，对于影响水泥稳定基层模量的常规检测指标选择，可以从影响无侧限抗压强度的影响因素中分析得出，如级配、水泥剂量等；对于影响沥青面层模量的常规检测指标可以从稳定度的影响25 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究因素中分析，如视密度、空隙率、沥青用量等。经验表明，经过选择的常规检测指标控制好了，各层材料回弹模量也能满足要求。3-2-1指标选择指导思想及原则指标的选择原则应依据控制原理，并结合沥青路面检测实际制定，具体指导思想及原则如下（厚度指标已经选定）：（1）根据基于可靠度的质量控制基本原理，必须是影响各层材料回弹模量的指标；（2）指标是沥青路面施工质量常规检测指标，或必要补充检测指标；指标一般应为工地实验室能够进行或机械设备自动提供等；（3）从过程控制的角度出发，为达到及时控制的目的，指标的检测应具有快速性。3-2-2指标选择已有研究是通过可靠度计算模型影响因素敏感性分析进行指标选择，其局限性已经在前面分析过。论文提出采用因果分析法进行指标选择。这种方法是从控制的目的出发反推指标。结构可靠度低会导致沥青路面早期破坏，因此分析早期破坏的成因，从中找出与可靠度相关的成因，并依据此类成因找出相关的施工相关指标。最终指标的确定是在因果分析法的基础上进行进一步分析，结合专家经验法综合确定。3-2-2-1利用因果分析法的指标初步选择论文通过调查和分析[1,18,32～37]对沥青路面的主要病害成因进行了归纳总结，去除了与可靠度分析不相关的因素以及路基方面的影响因素，保留了与沥青路面施工相关的因素，同时列出了与成因相关的指标选择结果，具体内容见表3－2。在具体工程控制指标确定时，就可以在初步选择结果进行。表3－2沥青路面早期病害部分成因与相关指标Table3-2certainreasonsofearlydamageandcorrelationtargetofasphaltpavement病害类型病害成因相关指标1．基层局部强度不足，基层上下分层，上基层厚基层强度、厚度；龟裂度太薄2．面层结构强度不均匀。面层压实度不足，面层面层强度、压实度、厚度厚度不足26 河北工业大学工程硕士学位论文3．沥青混合料集料级配不合格，混合料拌和不均沥青混合料级配、油石比、原匀，原材料不合格材料性能指标1．基层压实不均匀基层压实度纵裂2．面层混合料摊铺时纵向搭接质量不好，碾压不面层平整度、压实度密实1．半刚性基层的收缩反射裂缝灰剂量2．沥青混凝土低温收缩、硬化脆点横裂3．基层施工时横向接缝处处理不当基层平整度4．构造物处压实不足各结构层压实度1．水沿着纵横向裂缝、龟裂下渗到基层进一步恶龟裂、纵裂相关指标化的结果2．集料级配不合格，原材料不合格，面层压实度基层和面层级配、原材料性能不足，空隙率偏大指标面层压实度、空隙率唧浆3．基层强度不足，基层上下分层，上基层厚度太基层强度、厚度薄，二灰碎石中石灰消解而鼓胀石灰细度4．面层结构强度不均匀，厚度不足，整体水稳性面层强度、厚度、空隙率差1．原材料不合格，沥青稠度偏低，沥青与集料间粗集料粘附性、针入度粘结性能差2．矿料级配偏粗或嵌缝料规格不当矿料级配、粗集料细长扁平颗松散粒含量麻面3．施工时混合料加热温度过高致使沥青老化混合料出料时温度4．低温、雨季施工时路面不成型致使粒料脱落碾压时初压温度、成型温度5．油石比偏低，空隙率偏大油石比、空隙率1．松散、龟裂等病害进一步恶化松散、龟裂相关指标2．混合料级配不当，油石比偏低，面层压实度不混合料级配、油石比、面层压足实度坑槽3．骨料等原材料差，含泥料过高粗集料压碎值、含泥量4．二灰碎石中石灰消解而鼓胀石灰细度1．基层局部强度不足，基层上下分层时上层厚度基层强度、厚度太薄沉陷2．面层压实不足，强度不足等面层压实度、强度3．构造物处压实不足各结构层压实度27 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究1．混合料压实不足混合料压实度2．面层强度不足面层强度车辙3．基层厚度不足，破碎未形成整体强度基层厚度、灰剂量4．纵缝纵缝相关指标1．面层强度不足，压实不均匀面层强度、压实度推移2．高温稳定性差，抗塑性变形能力低油石比、稳定度、流值、级配、粗集料细长扁平颗粒含量波浪3．细料偏多粉胶比拥包4．基层含水量扩大基层混合料含水量1．油石比偏大，混合料的空隙过小油石比、空隙率泛油2．沥青混合料的高温稳定性差油石比、稳定度、流值、级配、粗集料细长扁平颗粒含量3-2-2-2质控指标的进一步分析（一）底基层和基层质控指标1.原材料（1）水泥细度水泥细度与水化过程有着直接的关系，不同细度的水泥水化速度及水化程度差别很大。对相同矿物组成的水泥，其活性及强度随着水泥颗粒尺寸的变小和比表面积的增大而提高，尤其是对早期强度的影响更为显著。因此，对水泥细度进行控制，是提高和保证水泥强度尤其是早期强度的有效途径之一。（2）石灰有效钙镁含量石灰中产生胶结性的是有效氧化钙和氧化镁，有效氧化钙不仅可以进行消化反应，而且可以提供Ca2+使土的性能得到改善。因此，石灰中有效氧化钙和氧化镁的含量是评价石灰质量的主要指标。（3）石灰残渣含量未消化残渣通常是没有消化能力或消化能力极弱的石灰组成，未消化残渣含量增大，将降低有效氧化钙的含量，影响石灰的性能，因此对其必须加以严格控制。（4）碎石集料压碎值碎石集料主要是压碎值指标，通常用来表征石料抵抗压碎的能力。压碎值的大小对试件的抗压强度、弯拉强度和劈裂强度等有影响。2.施工控制28 河北工业大学工程硕士学位论文（1）灰剂量在稳定材料中，灰剂量是影响稳定集料性能的重要因素，增加灰剂量可使水化产物相应增加，提高了胶结材料所占的比例和胶结强度。如在常用的水泥剂量范围内，水泥稳定土的强度随水泥剂量的增加而增加。但是，灰剂量的大小要以技术和经济两方面综合考虑。从技术上讲，要保证稳定集料达到设计要求如强度等；从经济上讲，要求尽可能采用最低水泥剂量。而且除去经济原因外，灰剂量也不是越大越好，如当水泥剂量超过一定量后，水泥稳定土基层的裂缝会增多，裂缝宽度也明显增大。因此对灰剂量应严格控制，确保其值在设计含量附近。（2）含水量和压实度在稳定集料中，水首先是被大颗粒吸附，然后，结合料颗粒借助本身的水化过程，不断由土颗粒之间吸附水分，进行水化。当土中含水量较多时，结合料颗粒获得并不困难，但当混合料水分不足时，绝大多数的水分都被土颗粒所紧密吸附，水泥无法获得必需的水分，从而造成了水泥水化不充分，降低了水泥稳定集料的强度和耐久性。在一定的压实功下，稳定集料的含水量不同，压实后所能达到的干密度和压实度也不同。干密度是稳定集料密实程度的反应，对于相同的材料，干密度越大，压实度越大，表明混合料的密实程度也就越高，相应的强度也就越高。当含水量达到某特定的值时，混合料在压实功作用下，最易形成较高的密实度相应的干密度称为最大干密度。当处于最佳含水量和最大干密度时，稳定集料的性能也往往是最佳状态。因此应严格控制混合料的含水量，使其值尽量控制在最佳含水量附近。（二）面层质控指标1.沥青与沥青混合料性能要求沥青的物理性质对混合料抗车辙性能有影响。在一定温度和加载速率下，沥青粘度越大，混合料的粘滞阻力也越大，抗剪切变形能力越强，沥青混合料抗车辙性能越好。沥青粘度随温度变化而变化，沥青的温度敏感性越低，则形成的沥青混合料相应具有更好的高温稳定性能。通常选择沥青针入度和软化点表征沥青高温性能。沥青混合料一般由粗集料、细集料、填料及沥青组成，粗集料在沥青混合料结构中形成骨架，在路面面层结构中提供摩阻力。沥青混合料中的细集料可以增加颗粒间的嵌锁作用并减少粗集料间的孔隙，从而可以增加沥青混合料的稳定性。填料主要指矿物质粒末，在沥青路面施工中，通常使用石灰岩等强基性岩石磨制的矿粉，矿粉的加入可使沥青结合料变为细质沥青胶砂，并使其变硬，从而使沥青结合料的粘结力增强。矿粉的使用，增加了沥青混合料结构强度，但矿粉用量过多，则起到反作用，影响沥青混合料的耐久性与水稳性。集料级配决定了矿料颗粒间嵌挤力的大小及混合料密实程度，关键是形成良好的骨架嵌挤结构，并保持一定密实度。各个筛孔通过率是影响沥青混合料结构组成形态的重要因素。2.沥青混合料室内试验指标29 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究矿料间隙率对沥青混合料强度、耐久性和高温稳定性有很高的敏感度，是沥青混合料配合比设计的重要参数之一，矿料间隙率过大或过小都会对沥青混合料的路用性能产生不利影响。矿料间隙率过小主要是由于沥青混合料的剩余空隙率和沥青用量过小造成的，这样的沥青混合料耐久性较差，抗疲劳能力弱，使用寿命短。在实际施工时，部分矿料颗粒的表面仍未被沥青完全裹覆，混合料过于干涩，施工和易性差。有水分作用时，沥青与矿料容易剥离，使混合料松散、解体；矿料间隙率过大主要是由于沥青用量过大、细集料用量偏多等原因造成的，这对沥青混合料路用性能的影响既有有利的方面，又有不利的方面．有利的一面是沥青混合料的抗疲劳性能较好，不易出现疲劳开裂。不利的一面是沥青混合料的高温稳定性差，容易出现车辙、拥包、推挤等形式的病害。空隙率是沥青混合料最重要的体积指标，直接决定沥青混合料的质量和最终沥青路面的质量，如果沥青混合料室内空隙率太大，沥青混合料难以压实，最终沥青路面压实度和路面渗水将很难保证。如果沥青混合料室内空隙率太小，沥青混合料非常敏感，存在潜在的路面车辙、泛油等一系列病害。尽管马歇尔设计方法存在一些弊端，但仍然是规范中沥青混合料的标准设计方法。目前，在建高速公路普遍采用改性沥青，因此规范上规定的马歇尔试验指标很容易满足，这更加削弱了马歇尔试验在沥青路面施工控制过程中的作用。但是，在生产实践中，稳定度和流值还是可以作为衡量生产过程是否稳定的依据，因此，马歇尔试验指标（如稳定度和流值等）仍然可以作为质控指标。沥青混合料抽提试验用来评价沥青混合料的稳定性，是拌和楼调整的基础，在施工过程中至关重要，其中沥青用量及关键筛孔(0.075mm、2.36mm、4.75mm、最大工程粒径一半尺寸、最大工程粒径尺寸)的通过率最为重要。3.沥青路面现场检测指标沥青路面现场检测指标很多，如压实度、高程、平整度、厚度、渗水系数等。其中压实度和路面渗水系数是决定响沥青路面质量的两个重要指标。经验证明，施工过程有效的控制路面压实度和渗水系数能够有效的保证路面质量，提高路面使用寿命。3-2-2-3指标选择最终结果论文按前面确定的指标选择原则和方法，最终按结构层确定控制指标如下(见表3-3,表3-4,表3-5)：表3－3底基层质量控制指标Table3-3Thequalitycontroltargetofbottomsubbasecourse原材料检测指标施工控制指标石灰有效钙＋氧化镁含量灰剂量（%）石灰细度（消石灰）混合料含水量(%)残渣含量（生石灰）压实度(%)水泥细度厚度（cm）30 河北工业大学工程硕士学位论文表3－4基层质量控制指标Table3-4Thequalitycontroltargetofsubbasecourse原材料检测指标施工控制指标石灰有效钙＋氧化镁含量灰剂量（%）石灰细度（消石灰）混合料含水量(%)残渣含量（生石灰）压实度(%)水泥细度厚度（cm）粗集料压碎值平整度表3－5面层质量控制指标Table3-5Thequalitycontroltargetofsurfacecourse原材料检测指标施工控制指标沥青软化点油石比60℃绝对粘度空隙率沥青针入度（25℃,100g,5s）矿料间隙率沥青针入度指数9.5筛孔通过率，%沥青动力粘度（60℃）4.75筛孔通过率，%沥青弹性恢复（25℃）2.36筛孔通过率，%各档材料级配0.075筛孔通过率，%粗集料压碎值厚度（cm）粗集料细长扁平颗粒含量平整度粗集料抗剥落性初压温度粗集料磨耗值碾压终了温度粗集料磨光值马氏压实度细集料砂当量渗水系数矿粉视密度弯沉(0.01mm)31 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究§3-3控制指标变异性分析影响路面结构施工质量的因素众多，在进行施工质量控制时，必须有所侧重。对于不同指标的重视程度应有差别。按可靠度理论控制路面结构施工，必须对各控制指标的范围做出限制，将太多的参数作为控制内容，既不经济也不现实。所以，有必要首先按不同参数的重要程度加以取舍，在此基础上对这些控制指标的偏差范围做出限制，重要性较高的控制指标应作较为严格的限制，使施工偏差满足更严格的限制条件，而对于较为次要的控制指标，对其做出的限制可较重要指标为宽。这样才能把握重点，切实可行。最终提出的偏差要求都是根据我国已建成的高速公路测试资料并结合青银高速公路的实际情况确定。路面结构可以分为基层和面层两种类型，更详细些分还可有底基层、基层、下面层、中面层、上面层之分。对于不同的结构层，相同的参数应有不同的要求。对底基层、基层施工控制指标的要求应低于对面层的指标要求。前文对施工控制指标进行了分类和重要性排序。按照这一顺序，选取关键指标，对于常规方式可以较好控制的一些指标，如：沥青性能指标等就不再作为可靠度控制体系中的一部分。按可靠度进行施工质量控制时，应以基本的设计指标为准，重点在于控制各指标的变异范围，以控制整个路面结构建成后的质量偏差。以下对各个不同控制指标的偏差范围进行讨论。3-3-1回弹弯沉弯沉可以在底基层、基层、及面层等各种结构层顶面进行测定。也就可以评定这些层次的施工质量。3-3-1-1对底基层的弯沉偏差范围要求一些已建成的高速公路底基层的弯沉偏差实测结果如表3-6:表3－6高速公路底基层弯沉偏差的实测结果Table3-6Themeasureresultsofbendtosinkverticaldeviationonbottomsubbasecourseofhighway道路名称容量均值（1/100mm）变异系数京石路河北段1378219.6（底基层下层）4310416.51198617.8988229.11238028.832 河北工业大学工程硕士学位论文869226.41356019.0405213.21235314.8京石路河北段995724.8（底基层中层）1235419.1907722.7609936.51373622.8393527.41183920.3京石路河北段983217.5（底基层中层）1313322.1923124.9915917.41026718.932911722.42959620.0京石公路北京四期26012426.825513325.2广深高速路25980~12715.1~17.17712620.8广深高速10312820.7根据一些已建成的高速公路的实测结果，底基层的回弹弯沉偏差应控制在20％以内。3-3-1-2对基层的弯沉偏差范围要求一些已建成的高速公路基层的弯沉偏差实测结果如表3-7:33 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究表3－7高速公路基层弯沉偏差的实测结果Table3-7Themeasureresultsofbendtosinkverticaldeviationonsubbasecourseofhighway道路名称容量均值(1/100mm)变异系数1351322.3441223.71211119.0901843.71201636.3京石路河北段832335.9892917.7912725.7995220.61064026.2济青路742325.01661537.2济青路1341432.78702625.32363231.4京石路北京四期2644621.32672234.8196722.4464731.7广深高速234325.3941935.8963839.4根据一些已建成的高速公路的实测结果，基层的回弹弯沉偏差也应控制在20％以内。3-3-1-3对面层的弯沉偏差范围要求一些已建成的高速公路面层的弯沉偏差实测结果如表3-8:34 河北工业大学工程硕士学位论文表3－8高速公路面层弯沉偏差的实测结果Table3-8Themeasureresultsofbendtosinkverticaldeviationonsurfacecourseofhighway道路名称容量均值(1/100mm)变异系数13812.026.04611.633.313712.330.610415.649.112414.039.1京石路河北段11115.336.210613.037.59723.832.89618.536.67313.327.57310.831.3775.837.8济青路潍坊段1088.834.81717.840.8135542.2~46.63474.241.8京石路北京四期3213.941.12264.143.22544.539.18517.256.0联结层8330.037.8广深高速8735.826.2下面层8225.433.1根据已建成的一些高速公路的实测结果，面层的回弹弯沉偏差要大于底基层和基层顶面的回弹弯沉偏差，这是因为各结构层的质量偏差最终都反映在面层回弹弯沉上的缘故。面层的回弹弯沉偏35 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究差也应控制在30％以内。3-3-2压实度3-3-2-1底基层压实度偏差范围一些已建成的高速公路底基层的压实度偏差实测结果如表3-9:表3－9高速公路底基层压实度偏差的实测结果Table3-9Themeasureresultsofdegreeofcompactiondeviationonbottomsubbasecourseofhighway道路名称样本容量平均值(%)变异系数2896.01.3三铜观测段2896.01.12396.01.410896.30.8京榆路15396.00.9京石四期33106.54.47396.71.4通黄路7096.11.415497.12.8京津唐高速11699.83.77797.72.4根据已建成的一些高速公路的实测结果，底基层的压实度偏差应控制在1.5％以内。3-3-2-2基层压实度偏差范围一些已建成的高速公路基层的压实度偏差实测结果如表3-10:表3－10高速公路基层压实度偏差的实测结果Table3-10Themeasureresultsofdegreeofcompactiondeviationonsubbasecourseofhighway道路名称样本数量均值(%)变异系数三铜观测段二灰砾石53971.336 河北工业大学工程硕士学位论文二灰砂砾66992.3西临实体工程水泥砂砾68981.8西三实验路水泥砂砾651013.3二灰砂砾47991.4京榆路二灰砂砾591002.9二灰砂砾461022.9京石四期二灰砂砾261033.8水泥稳定砂通黄路50991.2砾1361033.0水泥稳定砂京津唐高速1171022.6砾501011.8根据一些已建成的高速公路的实测结果，基层的压实度偏差也应控制在1.5％以内。3-3-2-3面层压实度偏差范围一些已建成的高速公路面层的压实度偏差实测结果如表3-11:表3－11高速公路面层压实度偏差的实测结果Table3-11Themeasureresultsofdegreeofcompactiondeviationonsurfacecourseofhighway道路名称层次样品数量均值（％）变异系数沥青碎石3198.41.8京榆路沥青砼表面495.70.6层沥青碎石2297.64.0沥青砼底面2994.73.4京石四期层沥青砼表面1991.92.8层底面层10097.61.7通黄路中面层10796.81.1表面层16597.71.3京津唐高速底面层12398.21.837 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究7499.23.01496.90.550098.01.3中面层42097.51.332097.50.68797.10.7表面层6696.50.44397.30.4根据一些已建成的高速公路的实测结果，面层的压实度偏差也应控制在1％以内。3-3-3油层抽提油石比和配比3-3-3-1油石比偏差范围一些已建成的高速公路油石比偏差实测结果如表3-12:表3－12高速公路油石比偏差的实测结果Table3-12Themeasureresultsofhonedeviationofhighway道路名称层次样本数量均值（％）变异系数京津唐高速273.387.0河北段I段373.496.5下面层京津唐高速273.355.8河北段II段423.455.8164.863.9中面层京津唐高速354.804.8河北段265.373.8表面层295.293.6根据一些已建成的高速公路的实测结果，抽提油石比偏差也应控制在5％以内。3-3-3-2配比偏差范围一些已建成的高速公路配比偏差实测结果如表3-13:38 河北工业大学工程硕士学位论文表3－13高速公路配比偏差的实测结果Table3-13Themeasureresultsofcomponddeviationofhighway筛孔尺寸层次道路名称样本数量均值（％）变异系数(mm)底面京I2698.381.7层津段3798.801.540唐II2799.401.6高段4298.702.1速I2690.683.4公段3791.003.730路II2789.454.1河段4285.905.0北I2673.065.0段段3773.905.220II2771.205.6段42I2652.699.8段3752.368.010II2748.769.2段4251.7011.3I2637.6013.8段3737.919.95II2733.7312.8段4238.8017.4I2623.7014.7段3722.8710.72.5II2720.0013.8段4223.0416.2I0.62610.3712.939 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究段3710.7814.8II279.5115.4段4210.7211.9I266.8116.7段377.7315.8京0.3II276.4217.5津段427.5412.8底面唐层I264.0522.1高速段374.8914.5河北0.075段II274.0221.1段424.6816.81698.601.3403598.201.51687.562.8京303587.103.4津1663.247.8唐203564.505.2高1648.796.9速103550.056.1中面公层1640.649.5路2.53540.807.2河1625.2511.7北0.63524.0110.6段1613.4319.90.33514.257.6165.3124.40.075356.558.6上面京2697.500.9层津2995.201.240 河北工业大学工程硕士学位论文唐2688.562.4高2987.702.3速2676.203.3河2974.603.5北2657.604.6段2954.906.12643.384.22941.568.22635.836.02934.208.52627.868.32926.409.82615.3910.32915.169.3269.7211.2229.5013.5266.3614.0根据已建成的一些高速公路的实测结果，因为取样过程中会是集料产生各种破碎现象，抽提配比偏差应控制在10％以内。3-3-4抗压强度3-3-4-1底基层偏差范围一些已建成的高速公路底基层抗压强度偏差实测结果如表3-14:表3－14某些高速底基层抗压强度偏差实测结果Table3-14Themeasureresultsofcompressiveresisstancedeviationonbottomsubbasecourseofhighway材料组成龄期道路名称容量均值(Mpa)变异系数石灰土10％6月1171.6129.8京石高速路（河北段）石灰土12％6月1.9326.4石灰土12％6月济青高速路（潍坊西段）172.6414.041 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究石灰土10％6月京石高速路中下层971.4021.8石灰土12％6月保定观测段上层581.7127.3石灰土10％6月下层202.399.2京石高速路石灰土10％6月中层102.856.7徐水观测段石灰土12％6月上层201.7118.494.3713.293.1212.6石灰土12％6月312苏州段93.719.882.668.192.5713.7101.0119.6100.797.9石灰土12％7天312苏州段101.0221.9101.1313.591.0111.6520.9727.7石灰土10％7天312镇江段1021.6027.4601.6324.1石灰土10％7天312常州段461.3640.7根据一些已建成的高速公路的实测结果，底基层的抗压强度偏差应控制在15％以内。3-3-4-2基层偏差范围一些已建成的高速公路基层抗压强度偏差实测结果如表3-15:表3－15某些高速基层抗压强度偏差实测结果Table3-15Themeasureresultsofcompressiveresisstancedeviationonsubbasecourseofhighway材料组成龄期道路名称容量均值(Mpa)变异系数二灰碎石6月京石高速路（河北段）853.5638.66月京石高速路中下层494.4135.5二灰碎石保定徐水观测6月上层363.3829.1段水泥碎石3月广深高速公路63.656.7水泥稳定碎石3月广深高速63.656.742 河北工业大学工程硕士学位论文水泥稳定碎石7天广深高速63.004.9水泥稳定碎石7天广深高速63.989.9根据已建成的一些高速公路的实测结果，基层的抗压强度偏差应控制在10％以内。3-3-4-3面层偏差范围一些已建成的高速公路面层抗压强度偏差实测结果如表3-16:表3－16某些高速面层抗压强度偏差实测结果Table3-16Themeasureresultsofcompressiveresisstancedeviationonsurfacecourseofhighway均值层次道路名称容量变异系数(MPa)下面层京石高速路（河北段）285.6618.5下面层京石高速路徐水段195.1816.2下面层广深高速63.646.965.379.0下面层京石高速路保定段96.699.555.007.8上面层京石高速路（河北段）395.8319.5上面层京石高速路徐水段335.7020.255.137.4上面层京石高速路保定段66.5811.765.047.5面层897.4~20.7沥青碎石312国道济青合同段94.158.1粗沥青混凝土94.437.7根据一些已建成的高速公路的实测结果，面层的抗压强度偏差也应控制在10％以内。3-3-5厚度3-3-5-1底基层厚度偏差范围一些已建成的高速公路底基层厚度偏差实测结果如表3-17:43 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究表3－17某些高速底基层厚度偏差实测结果Table3-17设计厚度道路名称容量均值(cm)变异系数(%)（cm）下层144913.019.5京石路河北段中层144814.016.4上层124912.918.0青岛环海路266326.38.0陕西三铜线225821.53.6下层154215.34.8京津唐高速路上层152315.03.922882.4~5.8131171.3~14.1131129.8~10.8221223.1~5.8济青高速公路111911.2~12.611188.4~18.7203134.1~5.8131672.0~9.511308.14539.18.41538.16.63938.77.6京石路保定段3339.58.03940.05.53040.87.36539.93.0京石路徐水段4040.04.5926.93.4京津唐河北段3315.02.1~3.944 河北工业大学工程硕士学位论文5014.32.6~3.34215.34.81921.53.5三铜观测段2021.63.41921.33.8西临实体工程7426.210.6151615.54.4京榆路184318.33.8京石四期208120.14.6157215.14.6通黄路156015.14.3157614.421.5京津唐高速124812.32.2184318.534.92023.910.92024.68.9广深高速2028.89.12032.911.2根据一些已建成的高速公路的实测结果，底基层的厚度偏差应控制在10％以内。3-3-5-2基层厚度偏差范围一些已建成的高速公路基层厚度偏差实测结果如表3-18:表3－18某些高速基层厚度偏差实测结果Table3-18Themeasureresultsofthicknessdeviationonsubbasecourseofhighway设计厚度道路名称容量均值(cm)变异系数（cm）京石路河北段153914.59.3青岛环海路208019.56.7陕西三铜线215820.63.6京津唐高速路206321.14.145 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究201882.8~13.6204633.1~8.2济青高速公路206741~86201662.6~7.64814.614.91516.74.83913.515.5京石路保定段3314.716.93914.412.63014.319.75815.19.0京石路徐水段3914.59.31220.311.4京津唐河北段6321.14.1三铜观测段5820.63.012318.915.3西三实验路5521.120.53721.38.8西临实体工程4522.18.1164018.05.5京榆路163118.43.62016420.75.7京石四期2016019.77.2通黄路205020.21.3208520.52.0京津唐高速北京段202520.40.9204420.41.51923.69.9广深高速1927.89.446 河北工业大学工程硕士学位论文根据已建成的一些高速公路的实测结果，基层的厚度偏差应控制在10％以内。3-3-5-3面层厚度偏差范围A上面层一些已建成的高速公路上面层厚度偏差实测结果如表3-19:表3－19某些高速上面层厚度偏差实测结果Table3-19Themeasureresultsofthicknessdeviationonlastsurfacecourseofhighway道路名称设计厚度（cm）容量均值(cm)变异系数7612.302.7京津唐高速126012.282.14812.292.22111.919.9京津唐河北段111411.607.159.6714.3济青高速8228.2613.9238.7520.8济青高速7237.5717.5177.3518.2137.5013.2307.6713.6387.1321.2187.5212.957.8722.8127.5017.7237.3514.4197.4017.2127.4919.6306.6815.0407.1519.5107.0024.147 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究197.1711.27.8512.9378.3012.2广花路7227.5020.3西安76.9915.9京石四期72086.261.096.3117.487.6118.3127.0013.0197.7120.466.957.9436.8017.3137.1012.21376.5218.4266.717.7105.9020.665.6316.3济青高速6156.6812.0116.8715.0146.5409.696.4517.5346.094.3386.237.6326.287.8335.957.8255.908.1326.7417.0307.0615.8京津唐河北段6356.356.348 河北工业大学工程硕士学位论文156.519.1324.869.3125.0916.2294.859.7环海路5145.5911.8125.0916.385.4118.1通黄路5655.253.2197.636.0199.0915.699.583.4广深高速1910.379.51910.677.91110.475.8B中面层一些已建成的高速公路中面层厚度偏差实测结果如表3-20:表3－20某些高速中面层厚度偏差实测结果Table3-20Themeasureresultsofthicknessdeviationonmediumsurfacecourseofhighway道路名称设计厚度（cm）容量均值(cm)变异系数686.583.8京津唐高速6886.583.7（北京段）266.634.266.577.4京津唐高速656.053.166.558.6济青高速6186.3415.71036.1817.9726.2617.249 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究636.1521.3566.2419.8266.4510.8506.7615.687.3124.3296.1617.7396.2715.4526.2717.6205.8218.7145.518.6356.092.4236.2512.8176.0712.1126.066.8136.1512.2395.7815.56396.469.7306.6712.5115.2513.3344.873.875.296.0175.075.7124.913.1济青高速5254.974.6444.968.7144.913.9455.048.795.138.6京津唐5275.085.150 河北工业大学工程硕士学位论文河北段256.133.6315.163.9226.274.8京石四期4.51017.623.8京榆路4264.145.0通黄路4564.162.8C表面层一些已建成的高速公路表面层厚度偏差实测结果如表3-21:表3－21某些高速表面层厚度偏差实测结果Table3-21Themeasureresultsofthicknessdeviationontablesurfacecourseofhighway道路名称设计厚度（cm）容量均值(cm)变异系数7612.32.7京津唐高速126012.282.1（北京段）4812.292.2465.2712.5195.9519.4104.3617.8京津唐5155.9520.4185.9415.9195.326.1185.343.6134.0512.9143.957.7京津唐464.3015.3204.296.1164.244.8京石四期3.51014.3126.3京榆路2192.054.151 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究通黄路2662.155.2195.304.8185.503.6京津唐河北段184.306.1164.204.8D合并层一些已建成的高速公路合并层厚度偏差实测结果如表3-22:表3－22某些高速合并层厚度偏差实测结果Table3-22Themeasureresultsofthicknessdeviationonmergestoreyofhighway道路名称设计厚度（cm）容量均值(cm)变异系数济青131813.861.1612.645.2京津唐12.575.612612.4411.8中、底层189.317.5合并229.238.1环海路9209.347.29.0410.19.289.6济青181819.806.623.744.2表、中、底层合并京津唐624.282.923624.042.2E其它一些已建成的公路其它结构层厚度偏差实测结果如表3-23:52 河北工业大学工程硕士学位论文表3－23某些公路其它结构层厚度偏差实测结果Table3-23Themeasureresultsofthicknessdeviationonstructurestoreyofhighway道路名称设计厚度（cm）容量均值(cm)变异系数404.8518.6河北段徐水段395.4416.7345.4225.3三铜观测408.809.8段粗粒式西临实体337.4017.7三铜观测504.507.7段中粒式西临实体176.5027.5根据一些已建成的高速公路的实测结果，面层的厚度偏差应控制在10％以内。3-3-6高程3-3-6-1底基层高程偏差范围一些已建成的公路底基层高程偏差实测结果如表3-24:表3－24某些公路底基层高程偏差实测结果Table3-24Themeasureresultsofhighdistancedeviationonbottomsubbasecourseofhighway道路名称样本容量平均值(mm)变异系数712-7.61-91.7津京唐高速520-8.45-54.8381-8.09-81.3根据已建成的一些高速公路的实测结果，底基层的高程偏差平均值应控制在10mm以内。3-3-6-2基层高程偏差范围一些已建成的公路基层高程偏差实测结果如表3-25:表3－25某些公路基层高程偏差实测结果Table3-25Themeasureresultsofhighdistancedeviationonsubbasecourseofhighway道路名称样本容量平均值(mm)变异系数53 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究933-5.10-113.4津京唐高速713-5.10-65.1327-4.61-134.8根据一些已建成的高速公路的实测结果，基层的高程偏差平均值应控制在5mm以内。3-3-6-3面层高程偏差范围一些已建成的公路面层高程偏差实测结果如表3-26:表3－26某些公路面层高程偏差实测结果Table3-26Themeasureresultsofhighdistancedeviationonsurfacecourseofhighway道路名称样本容量平均值（mm）变异系数5331.40376.8底面层486-2.21-216.7津267-2.54-161.8京5792.6167.8唐中面层4703.8274.1高2963.5053.6速7482.9450.8表面层5290.85558.91851.13-439.9根据一些已建成的高速公路的实测结果，面层的高程偏差平均值应控制在2mm以内。54 河北工业大学工程硕士学位论文第四章沥青路面施工质量过程控制方法§4-1引言施工质量控制问题一直以来都是工程技术人员所重点关注的问题之一。任何工程，其最终使用性能的好坏都直接取决于施工质量的高低。大多数工程失败的原因都是因为质量控制体系不够完善，导致施工质量控制失去重点或成为形式。传统的质量控制是一种事后检验。要提高沥青路面建设质量，防止早期破坏，必须将基于可靠度的沥青路面质量理论落到实处，建立过程控制方法，对过程进行控制，实现及时控制和事先预防。目前，我省高速公路质量控制的方法主要采用单点控制，统计理论应用较少。按照统计学理沦，沥青路面正常生产过程中，各控制指标的波动应符合正态分布。有些传统的控制方法不符合统计学规律，科学的控制方法应根据统计学知识按照一定的保证度对施工过程进行控制。沥青路面施工过程动态控制的核心是运用质量动态控制图，运用统计学知识，通过控制图的波动情况判断沥青路面质量控制过程是否“受控”。在前面的原理分析中已经提出选用控制图实现对沥青路面施工控制指标的简便直观化，因此本章主要就是在介绍常规控制图的基础上建立，应用前面的研究成果建立沥青路面施工质量过程控制方法，并对控制的关键技术如质控指标选择、过程判断准则和过程改进等进行详细论述。§4-2常规控制图简介[27,38]4-2-1控制图理论的发展控制图又称管理图，它是由美国贝尔电话研究所休哈特博士于1924年创立的，因此原称休哈特控制图，简称控制图。休哈特控制图主要用于判断生产过程是否处于稳定状态，及时发现异常，从而贯彻预防为主的原则。根据生产的需要，控制图的理论也在不断地发展，除休哈特控制图（ShewhartControlChart）以外，近年来又提出验收控制图（AcceptanceControlChart）与适应性控制图（AdaptiveControlChart）。验收控制图主要用于过程验收，而适应性控制图则通过预测倾向并根据这种预测进行事先调整来校正过程。1979年我国学者张公绪提出一类新型控制图——选控控制图（CauseSelectingControl55 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究Chart），简称选控图。选控图是用于控制全面质量管理中的工作质量，类似于控制图用于控制产品质量。控制图是对生产过程中产品质量状态进行控制的工具，是统计过程控制（SPC）中最重要的方法。人们对控制图的评价是：“质量管理始于控制图，亦终于控制图。”由于它把产品质量控制从事后检验改变为事前预防，对于保证产品质量、降低生产成本、提高生产效率开辟了广阔的前景，因此它在世界各国得到了广泛的应用。对于公路工程过程控制来说，主要是利用常规控制图（休哈特控制图）对施工过程进行控制，实现事前预防。[28,38,39,40]4-2-2控制图的原理统计理论表明，产品质量过程控制正常情况下符合正态分布。正态分布有一个对质量管控制很重要结论，即无论均值μ和标准差σ取何值，产品质量特性值落在μ±3σ之间的概率为99.73％，落在μ±3σ之外的概率为100％－99.73％＝0.27％，而超过一侧，即大于μ+3σ或小于μ－3σ的概率为0.27％/2＝0.135％≈1‰。受到正态分布这一重要结论的影响，美国贝尔实验室的休哈特博士，于1927年发明了质量过程控制图，为质量控制由传统的质量检验阶段发展到统计质量控制阶段提供了有效的工具。休哈特认为对质量数据控制实施100％质量控制是不可能实现的，只要产品质量特性值落在μ±3σ范围内，可以认为生产过程是“可控”的，只有偶然原因(承包商不能控制的变异)对系统有作用。这就是质量控制理论中著名的“6σ”和“3σ”原理，如图4—1所示。0.135%99.73%0.135%μ-3σμμ+3σ图4－1质量分布的正态分布图Fig4-1Thenormalschoolfigofqualitydistributingo控制图的演变过程见图4－2。先把正态分布曲线图按顺时针方向转90成图4－2（a），由于上o下的数值正负不合常规，再把图4－2（a）上下翻转180成图4－2（b），这样就得到一个单值控制图，称μ+3σ为上控制线，记为UCL，称μ为中心线，记为CL，称μ－3σ为下控制线，记为LCL，这三者统称为控制线。规定中心线用实线绘制，上下控制限用虚线绘制，见图4－3。56 河北工业大学工程硕士学位论文μ-3σμ+3σμμμ+3σμ-3σ(a)(b)图4－2统计过程图的演变Fig4-2evolvementofstat.process综合上述，过程控制图是基于统计学而形成的，对过程质量数据测定、记录从而进行质量控制。图上有中心线（CL）、上控制限（UCL）和下控制限（LCL），见图4－3。UCL样本警告上限统计CL量警告下限数值LCL时间或样本号图4－3控制图示例Fig4-3demonstrationofcontrolchart[μ−3σ,μ+3σ]正态分布有一个结论是：不论均值和标准差如何取值，落在范围内的概率始终为99.73％。这就意味着只要总体的均值和标准差没有发生异常变化，则从总体上抽取的样本参数（包括均值和标准差）不应超过这个范围，超过这个范围的概率仅为0.27％。休哈特利用这一性[]μ−3σ,μ+3σ质取范围作为控制界限构造了控制图，称为休哈特控制图，它实际上是一种显著性水平α＝0.0027的统计检验图。如果建立了某项参数的控制图，在不出现异常的情况下，其检测数据应处于受控状态。若控制57 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究图中的描点落在UCL与LCL之外或在UCL与LCL之间排列不随机时（表示过程出现异常），或当在位于中心线两侧的2σ建立警告限，描点偏离至警告限附近时（表示过程有出现异常的征兆），则应对该参数生成过程进行检查并改进，从而实现过程控制，达到控制变异的目的。[27,38,40]4-2-3控制图的作用对质量的影响分为偶然原因和异常原因。偶然原因是过程所固有的，始终存在。而异常原因则非过程所固有，可以去除。当过程只有偶然原因时，系统处于稳态。稳态时，控制图中描点无异常，检测值有至少99.73％是合格的，同时过程变异最小，这是过程控制追求的目标。当过程出现异常原因时，控制图中的描点落在UCL与LCL之外或在UCL与LCL之间排列不随机，需要对过程进行调整。因此，控制图的作用就是分析判断过程的稳定性，及时发现过程中的异常现象和缓慢变异。同时，若过程稳定，处于受控状态，还可以通过对控制图的比较以及过程能力的分析为评定质量提供依据。[28,38]4-2-4控制图分类质量过程控制图表有很多，有平均值－标准差控制图、平均值－极值控制图、中位数－极差控制图、单值－移动平均控制图、不合格品控制图等等。沥青路面质量动态控制过程中，最常用的是平均值－标准差控制图、平均值－极值控制图以及单值－移动平均控制图。4-2-4-1平均值－标准差控制图（X−s图）采用平均值－标准差控制图对沥青路面施工质量进行动态控制，是建立在以往施工统计资料的基础上的，需要对以往的施工变异性进行分析，得到各项试验指标的标准差。平均值－标准差控制图由五条线组成，如图4－4（沥青用量控制图）。图中各线条的意义如下：目标值——生产配合比确定的施工参数，或施工规范确定的参数UAL——质量控制上限（UpperActionLimits）,目标值＋3σ除以动态平均值的试样数的平方根；LAL——质量控制下限（LowerActionLimits）,目标值－3σ除以动态平均值的试样数的平方根；UWL——警告控制上限（UpperWarningLimits），目标值＋2σ除以动态平均值的试样数的平方根；LWL——警告控制上限（LowerWarningLimits），目标值－2σ除以动态平均值的试样数的平方根。58 河北工业大学工程硕士学位论文试验值移动平均值6.1目标值UWL5.6UAL沥青用量，％LWL5.1LWL13579试验序号图4－4沥青用量动态控制X−s图Fig4-4theX−sfigofasphaltdosagedynamiccontrol在平均值－标准差控制图中，质量控制上下限分别代表试验指标的拒绝界限，如果试验指标超过控制上下限，必须立即停产检修，待所有故障消除后方能重新生产。警告上限UWL和警告下限LWL之间的区域为允许的施工正常波动的范围。当有超出警告控制上、下限范围时（UWL、LWL），承包商应检查施工环节，以减小施工变异。目前，我国沥青路面质量动态控制尚处于萌芽状态，整个沥青界没有一个统一的标准差。结合沥青路面动态质量控制及最终产品规范课题的研究，获得我省沥青路面施工各项指标的标准差不仅仅是必要的，也是必须的。但因为过去没有一个规范、统一的资料收集程序，并且历史数据中有许多数据的准确性有待商榷。承包商将质量控制过程看作自己的事情，并将沥青路面施工动态控制体系自觉的纳入沥青路面施工过程可能需要很长的时间，因此，目前收集省内沥青路面行业中各项指标的标准差是困难的，甚至是不可能的。在这种情况下，平均值－标准差控制图的应用时机尚不成熟。4-2-4-2平均值－极差控制图（X−R图）理论上讲，只要各项指标的行业标准偏差已知，采用平均值－标准差控制图控制沥青路面施工过程可以提供一个很好的尺度，对于评价施工单位的施工水平，统一控制沥青路面质量起到很好的作用，但如前文所述，要获得行业指标的标准偏差目前是困难的。在没有以往施工数据统计的情况下，可以采用平均值－极差控制图（X−R图）进行沥青路面施工质量的动态控制。在X−R管理图中应以平均值X作为中心线CL，并标出质控上限UCL和质控下限LCL，表示允许的施工正常波动范围。当有超出质控上、下限范围时，应视为施工异常或试验数据异常，及时采取措施进行处理，使系统恢复稳定，避免系统出现大的问题。中心线、质控上59 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究限、质控下限按下式计算。X图中：CL=XUCL=X+A2RLCL=X−A2RR图中：CL=XUCL=D4RLCL=D3R式中CL－一X−R管理图中中心线，一个阶段各组检测结果或极差的平均值；UCL－一X−R管理图中的质量控制上限（UpperControlLimits）；LCL－一X−R管理图中的质量控制下限（LowerControlLimits）；标准上限－规范或者业主施工指导意见提供的接受上限；标准下限－规范或者业主施工指导意见提供的接受下限；X－一个阶段各组检测结果平均值X的平均值；R－一个阶段各组检测结果平均值R的平均值；A2，D3，D4－一由一组检测结果的试验次数决定的管理图用的系数，见表4－1。60 河北工业大学工程硕士学位论文表4－1管理图用系数Table4-1Thecoefficientofusingbymanagechart一组检测结果的试验d2d3A2D3D4次数n21.1280.8531.8803.267-31.6930.8881.0232.575-42.0590.8800.7292.828-52.3260.8640.5772.115-62.5340.8480.4832.004-72.7040.8330.4191.9240.07682.8470.8200.3731.8640.13692.9700.8080.3371.8160.184103.0780.7970.3081.7770.2233d3d3∞--1+31−d2nd2d2目前，由于我国暂时没有沥青施工行业各个控制指标的标准差，沥青路面施工动态控制更多的采用平均值－极差控制图。需要注意的是，平均值－极差控制图中的控制界限和平均值－标准差的拒绝界限是截然不同的。行业的标准差是技术术语、质量标准的范畴，直接决定产品能否被拒绝，是判断产品“合格”和“不合格”的依据。平均值－极差中的质量控制界限是不同的，代表不同施工单位的技术水平和管理能力，质量控制图反映施工过程的波动情况，是判断施工过程正常和异常的依据，不能决定产品的“合格”与：不合格“。在X−R管理图中，如果试验指标超过质量控制界限，则表明施工水平下降时，应研究对策。§4-3沥青路面施工质量过程控制方法沥青路面施工质量过程控制方法是通过建立各种指标的控制图，在施工中按进程将检测数据信息绘入控制图，进行异常判断。当过程无异常时，表明过程受控；当过程出现异常，进行分析，提出改进。61 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究4-3-1控制主要步骤沥青路面施工质量过程控制主要分为两个阶段：过程分析和过程监控。第一阶段工作主要是建立控制图，包括控制图的选择、参数选择、质控标准确定等；第二阶段主要是应用控制图，利用控制图对过程进行控制，判断过程是否受控，当出现异常要进行分析并改进。[27,28,38,40,41,42]4-3-1-1选择控制图由于控制的要求和指标性能特点，对不同的指标应选用不同的控制图。这种选择应以控制图的功能结合控制的要求和指标性能特点为依据。X−R图以检测值动态均值±极差×管理系数，作为质控上限（UCL），作为质控下限（LCL）；以规范或设计时确定的接受上下限，作为标准上限（USL）和标准下限（LSL）。当有超出UCL和LCL范围时，视为施工异常或试验数据异常，应及时采取措施进行处理，使系统恢复稳定，避免系统出现大的问题。当有超出USL和LSL范围时，应视为施工质量不合格。X−s图以规范或设计时确定的参数值（目标值）±2σ作为警告限（UWL、LWL），以规范或设计时确定的参数值（目标值）±3σ作为标准限，检测值落在警告范围内则表明质量合格，落在警告限和标准限之间则表明需要承包商应检查施工环节，调整工艺，以减小施工变异保证后续施工不要继续波动超出质控限制，一旦超出标准限则表明施工质量不合格，通过上述方法发现施工过程是否出现异常，以便及时采取纠错措施，使系统恢复稳定，达到控制施工质量稳定性和均匀性的目的。为了降低质控标准不精确带来的控制偏差，保证过程控制的可行性，在控制原材料质量采用X−R图；在具体施工控制过程中除使用X−s图外，可采用X−R图作为均值——标准差图的补充和校验。4-3-1-2质控指标选择所选择的质控指标，必须是对施工质量具有决定性影响，并且它们的被控能保证过程的稳定性。具体选择已在上一章的质控指标选择研究中详细论述。4-3-1-3质控标准建立若采用X−s图，控制限的计算需要知道指标的均值和标准差。均值可以以设计值确定，而标准差目前国内业内还没有统一的标准。因此条件许可的条件下，可以对国内沥青路面施工数据的收集确定初步指标参照值，与具体工程预备数据收集结果相比较确定。比较确定的原则如下：（1）预备数据标准范围小于参照值范围低限值时，取检测标准范围为最终标准；62 河北工业大学工程硕士学位论文（2）预备数据标准范围与参照值范围相交时，取相交范围为最终标准；（3）预备数据标准范围大于参照值范围高限值时，则调整施工参数重新施工，直至不出现这种情况。事实上，由于施工管理、人员素质以及机械等影响施工质量的因素水平不断提高，特别是在高速公路通常选用高水平承包商的情况下，预备数据标准肯定会高于参照值。因此，X−R图与X−s图控制标准一般都可以由预备数据收集结果确定。预备数据的收集涉及到子组频数和子组大小的问题。子组频数指预备数据组数m，m的大小可由国家标准规定，沥青路面施工数据收集采用m=20；对于子组大小结合沥青路面检测频率，确定为子组大小为4，这符合国家标准规定的4或5的原则。对于沥青路面施工来说，预备数据通常是通过试验路收集。因此控制标准的确定包含两步：第一步是，通过对试验路进行数据检测，获得预备数据；第二步，在对预备数据进行简单的数理统计计算，按照表4－1未给定标准值的相关公式进行计算控制限，即可确定控制标准。从提高整条路施工质量角度出发，应选择高水平的施工队伍来做试验段，以提高标准。需要指出的是，由于质控图用于对今后正常施工的控制，因此试验段除了检测频率的增大外与正常施工无异。若认为是试验段就特别精心施工会使获得的预备数据失去真实性，同时若管理单位以此为根据来控制时，施工单位恢复正常施工后就会达不到这种要求，或不得不增加投入。4-3-1-4控制图的建立按（3）步确定控制标准，可初步建立控制图，然后将预备数据的描点绘入控制图，然后根据下面研究制定的受控判断准则是否受控。若不受控且非人为因素，应提出改进措施并重新进行预备数据收集；若受控，则可以延长控制图的中心线和控制限，进行下一阶段的过程控制。4-3-1-5过程改进在确定控制图和应用控制图的时候都要对过程进行异常判断，当出现异常时，都需要进行过程改进。具体过程改进研究在下面将会详细介绍。4-3-1-6控制图的应用在确定每个指标的控制图后即应用其可对施工过程进行控制。具体是检测数据并将描点绘入控制图后，进行过程判断是否出现异常，若无异常进入下一轮控制，若有异常要进行过程改进后再进行下一轮控制。4-3-1-7注意事项施工质量控制的过程实际上是信息反馈的过程。信息反馈是施工质量控制的主要环节，施工的实际质量检测数据通过信息反馈给基层施工质量控制的工作人员，经过对其加工，再将信息输入到控制模型（控制图），经分析做出决策，不符要求的要调整质量，使其符合预定质量要求。若不应用63 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究信息反馈原理，不断地进行信息反馈，则无法进行质量控制。施工质量控制的全过程是检测、分析、确定调整措施、再检测。从制定施工质量控制图开始，经过实际施工过程的跟踪检查，收集有关实际施工的信息，比较和分析质量的波动，找出产生原因和解决办法，确定调整措施，再进行新一轮的控制，形成一个封闭的循环系统。通过周而复始，循环不已，使质量不断改进。4-3-2过程控制流程以公路工程质量控制的一般流程图为基础，将可靠度应用到控制，建立基于可靠度的质量控制流程图（如图4－5）。可靠度标准确定指标选择指标检测控制图控制模型过程判断是否受控过程改进图4－5基于可靠度的质量控制流程图Fig4-5Thequalitycontrolflowchartbasedonreliability64 河北工业大学工程硕士学位论文4-3-2-1过程分析（控制图建立流程）这一阶段主要是建立各种指标的控制图(如图4-6)。控制图选择质控指标选择预备数据收集X、R、s等否是控制图建立受控控制限计算过程判断控制图初步建立图4－6过程分析流程Fig4-6Theflowofprocessanalysis65 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究4-3-2-2过程监控（控制图应用流程）根据PDCA循环建立过程监控，应用过程分析建立的各指标控制图对指标进行监控(如图4-7)。控制指标数据检测X、R、s等过程改进控制图过程判断无有异常图4－7过程监控流程Fig4-7Theflowofprocesscontrol[38,40]§4-4过程判断研究过程判断从可靠度角度讲，在本质上是判断指标检测是否满足可靠度要求。因此，过程判断即是对过程控制的结果进行分析。由于过程控制采用常规控制图为控制工具，因此过程判断是对常规控制图的判断，也就是通过对控制图的观察和分析，从而判断过程的状态是否出现异常。这种观察和分析贯穿控制图的建立和使用的全过程。在标准值未给定时，需要对已进行过程建立的初步控制图进行观察和分析，才能确定过程是否受控，能否采用这种初步控制图为最终控制用；66 河北工业大学工程硕士学位论文在使用控制图时，需要对图上的描点即生产过程的质量状态信息进行观察与分析，才能在生产过程处于异常状态时尽快查明原因。为方便说明，需要将控制图进行分区（如图4－8），按宽度为σ划分为六个区，关于中对称分布。UCLABCCLCBALCL图4－8控制图的分区Fig4-8Thesubareaofcontrolchart《常规控制图》（GB/T4091－2001）中提供了八种判断模式。当控制图描点信息出现下面八种模式之一情况就可以判断过程出现异常。模式1：出界，指有点落在控制限以外（如图4－9）。UCLUCLAABBCCCLCLCCBBAALCLLCL图4－9出界图4－10交替Fig4-9outsideFig4-10alternation模式2：交替，指连续14点中相邻点交替上下（如图4－10）。模式3：异好，指连续15点落在中心线两侧C区内（如图4－11）。UCLUCLAABBCCCLCLCCBBAALCLLCL67 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究图4－11异好图4－12异差Fig4-11differencegoodFig4-12differencebad模式4：趋势C，指连续8点落在中心线两侧，且无一在C区内（如图4－12）。模式5：长链，指链长≥9的情况（如图4－13）。在控制限中心线同一侧出现连续的点称为链，链的点数称为链长。UCLUCLAABBCCCLCLCCBBAALCLLCL图4－13长链图4－14倾向Fig4-13longchainFig4-14incline模式6：倾向，连续6点或以上递增或递减（如图4－14）。需要注意的是在递减里任意后一点必须与前面相等或小，否则倾向中断，需要重新计算点。递增也是同样。模式7：趋势A，指连续3点中有2点落在中心线同一侧B区以外（如图4－15）。UCLUCLAABBCCCLCLCCBBAALCLLCL图4－15趋势A图4－16趋势BFig4-15currentAFig4-16currentB模式8：趋势B，指连续5点中有4点落在中心线同一侧的C区以外（如图4－16）。[27]§4-5过程改进研究过程改进是质量控制的一个十分重要的环节，任何控制都必须进行持续的改进使质量得到不断的提高。68 河北工业大学工程硕士学位论文4-5-1过程改进原理和目标质量改进是通过改进过程质量来实现的，它实际上是一种以追求更高的过程效果和效率为目标的持续的质量活动。质量改进应主动地寻找改进的机会，如控制图出现的异常现象，而不是消极地等待出现质量问题后再去改进。质量改进活动应减少或消除已经发生的某项问题，而预防措施和纠正措施却是消除或减少产生某现问题的原因，并在今后减免或减少再次发生问题。因此质量改进的关键是预防和纠正措施。质量改进的目标是消除控制图的异常，实际就是消除质量的波动，保持施工质量的稳定性。4-5-2过程改进主要步骤和方法质量改进应该在数据收集和分析懂得基础上，按照PDCA循环和下列步骤开展：（1）调查原因通过对有关质量信息数据资料的收集、确认和分析来增进对有待质量改进的过程状况的认识，分析原因时应客观科学，绝不能脱离事实去假设什么可能的原因，提出应采取的预防或纠正措施时应做到切实可行。（2）建立因果关系通过对有关数据资料的统计分析，掌握有待质量改进过程的实质，建立起可能的因果关系，并剔除一些偶然的巧合因素，然后再收集新的数据资料对建立的因果关系进行试验和确认。（3）采取预防措施或纠正措施确定因果关系后，针对其原因拟订可行的预防措施或纠正措施方案，并对方案进行评估。（4）实施和确认质量改进在实施预防措施或纠正措施后，应收集和分析有关的数据资料，以确认质量改进活动是否见效或成效大小。如产生不希望发生的后果或质量改进活动无效，则必须重新认识和确定质量改进项目和活动。（5）巩固质量改进成果质量改进成果获得确认后，应保持和巩固成果，按新的标准进行质控。同时，在旧一轮质量改进活动结束后，应该选择并实施新的质量改进项目或活动，通过如此PDCA循环，使质量改进持续地开展下去。69 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究4-5-3过程改进方案示例面层压实度过程改进方案(如图4-17)检查路面压实异常判断是否检查温度混合料生是异常判断产否检查碾压工艺调整温度是满足要求否检查混合料级配调整碾压工艺调整符是否矿合料要级求配图4－17面层压实度过程改进方案Fig4-17Thesurfacecoursedegreeofcompactionprocessimprovementscheme70 河北工业大学工程硕士学位论文沥青混合料体积指标调整(如图4-18)体积指标验证检查AV/VMA是否满足要求？检查VMA生产混合料是满足要求？是检查AV调整VMA是满足要求？图4－18沥青混合料体积指标调整流程Fig4-18Thereadjustmentprocessofasphaltmixturesolidmeasuretarget71 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究沥青混合料空隙率调整(如图4-19)检查空隙率是否满足要求满足生产配合比生产混合料否检查最大检查毛检查理论密度体积密度取样方法检查沥青用量检查0.075mm用量调整VMA图4－19沥青混合料空隙率调整流程Fig4-19Thereadjustmentprocessofasphaltmixtureinterspacefranktarget72 河北工业大学工程硕士学位论文沥青混合料矿料间隙调整(如图4-20)检查VMA满足生产配合比？否是生产混合料满足误差？是否调整0.075mm通过率有无天然砂？是否调整天然砂用远离最大密度图4－20沥青混合料矿料间隙调整流程Fig4-20Thereadjustmentprocessofasphaltmixturemineclearance73 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究沥青混合料矿料级配调整(如图4-21)混合料抽提结果是否满足要求？热料仓筛分生产满足要求？混合调整热料仓料调整热料仓满足要求？调整热料仓图4－21沥青混合料矿料级配调整流程Fig4-21Thereadjustmentprocessofasphaltmixtureminegradation74 河北工业大学工程硕士学位论文路面渗水调整流程(如图4-22)检查渗水系数是否满足要求？检查压实度是生满足要求？产混否检查路面离析合料改善路面压实满改足要善离求析？状况图4－22路面渗水调整流程Fig4-22Thereadjustmentprocessofasphaltmixtureseepingwater§4-6本章小结（1）系统介绍了控制图的理论发展、原理、作用以及控制限计算公式等一些基础知识。（2）详细阐述了建立过程控制方法的全过程。包括基本内容、控制步骤和控制流程图。（3）进行了控制关键技术之一的过程判断研究，综合归纳和分析了过程异常判断准则。（4）进行了控制关键技术之一的过程改进研究，对控制的原理和步骤进行了分析，并在此基础上提出了改进方案示例，可以直接用于实践。75 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究第五章取样方法研究§5-1引言沥青混合料和沥青路面取样方法是沥青路面质量控制的第—步，取样是否具有代表性，能否反映路面实际情况是质量控制的关键。目前较为实际的沥青路面动态控制图是x—R控制图，在X-R控制图计算中，控制上限和控制下限取决于参数A1、D3和D1的确定。因此样本和子样本的选择是X—R图成败的关键，而样本和子样本的选择同样属于取样方法的范畴。取样方法有很多种，国际上比较流行的取样方法是随机取样。随机取样方法是按照适宜的随机取样技术来选择取样地点和取样时间的方法，它最大程度的排除了取样过程中人为因素的影响。当采用随机取样方法对路面或者沥青混合料进行取样时，其中任何一部分都有机会被选中，样品选样无偏见，具有代表性。作为实现统计过程控制的重要工具，“随机取样方法”已经成为各行各业的标准取样方法。目前，我省高速公路取样方法还没有完全做到“随机取样”，沥青混合料以及路面取芯基本上采用“随意取样”。取样频率是否合适，取样位置是否“随机”，能否具有代表性值得我们进一步探讨。§5-2我省高速公路取样现状目前，河北省高速公路采用的取样频率为：沥青混合料室内试验的取样频率要求为2次/日.台，路面芯样取样频率是每个车道每200m取一个芯样。对于路面取样，除个别抽检单位以外，取芯位置带有很强的随意性，施工单位进行质量控制时取芯不能完全做到“随机”，特别是对于上面层，考虑到取芯可能影响路面质量，施工单位往往在路面外侧非行车道或者画线部位取样，根本不可能做到“随机”。对于沥青混合料，我省一般在沥青混合料运输车或者拌和楼运料小车上取样，取样时间或者到底取哪—辆车的沥青混合料没有规定，完全是人为决定。应该说，我省目前采取的取样方法也是在实践中形成，代表着我省高速公路的一个发展阶段，其优点是方便、快捷，可操作性高，也比较符合现状。但是，随着大产量的拌和楼在河北省在建高速公路普遍采用，这种取样方法的局限性越来越明显，研究、选择更为科学的取样方法已成迫在眉睫的问题。例如，一台4000型的拌和楼按照320t／h的产量来算，一个工作日(按照12个有效工作小时)的产量高达4000t，按照现有规定的取样方76 河北工业大学工程硕士学位论文法，每天对混合料做两次试验，折合成吨位约为2000t／次；同样条件下，一台2000型的拌和楼的产量仅为4000型拌和楼的一半，混合料取样频率折合成吨位为1000t／h。比较而言，按照现有规定的取样方法，两台拌和楼的取样是不平等的，而且，在大产量拌和楼普遍采用的今天，采用原来的取样频率显然偏少，不利于对混合料生产进行有效的控制。表5-1是一些高速公路上面层生产过程中，相应拌和楼的取样频率统计表。表5-1部分路段上面层沥青混合料取样频率统计表Table5-1samplingfrequencystatisticsofpartsofroadlastsurfacecourseasphaltmixtures拌和楼类型总生产量试验次数平均（吨/次）ACP300021348181186ACP20008980.623490.9Speco300015632.623679.7ACP400032442.5291118.7从上表中我们得到如下结论：目前，由于各个单位采用的拌和楼型号和产量不同，统一按照2次／日.台的取样频率对施工单位是不公平的。对于小型拌合楼，这种抽检频率加大了施工单位的工作量性：对于大型的拌和楼来讲则频率过小，不能有效地对沥青路面施工质量予以控制，同时也造成各标段的试验数据的可比性不强。此外，由于天气或者其它方面的原因，路面施工过程往往是中断的。对于同一台拌和楼，同一个工作日的产量差别也可能很大。因此，全部按照2次／日.台的取样频率是不科学的。§5-3随机取样5-3-1样本和子样本不论是对沥青混合料还是对沥青路面进行检测，都必须确定合理的样本大小。样本大小没有具体量的要求，但必须具有代表性，使样本能够代表项目的实际情况。样本确定后，应根据实际情况，将样本均分为几个子样本，每个子样本分别进行检测。目前，我省沥青路面取样一般以一天的工作量为一个样本，施工过程中每个工作日分别评价混合料以及路面的性能。具体而言，沥青混合料性能检测试验按照一个工作日早晚两次取样，取样时间随意。路面取芯也是在第二个工作日开始之前，对上一个工作日施工路段按照200米每车道一个芯样进行路面评定。从我省目前取样的实际情况可以看出，我省沥青混合料及路面取芯按照一天的工作量作为一个样本，沥青混合料试验一个样本最多有两个子样本，路面取芯的子样本则比较多。随着大产量拌和77 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究楼在我省高速公路建设过程中的广泛采用，将施工日产量作为样本的缺陷暴露越来越多。国外混合料性能试验检测取样按照混合料产量确定样本，但样本大小都有各自的规定。就美国而言，大多数州按照混合料最大粒径划分样本大小，对于最大工程粒径大于等于19mm沥青混合料，样本大小普遍采用5000吨，最大工程粒径小于19mm的沥青混合料普遍采用3000吨。通常一个样本均分为五个子样本，最大工程粒径大于等于19mm沥青混合料，子样本大小为5000／5=1000吨，最大工程粒径小于19mm的沥青混合料采用3000吨／5=600吨。目前，河北省在建高速公路普遍采用的路面结构为，下面层：改进型AC25I，中面层采用改进型AC20I，上面层采用SMAl6或者AC16I型沥青混合料。借鉴国外实践，我省在建高速公路中下面层可以采用1000吨作为—个子样本，上面层可以采用600吨作为—个子样本。而这种新的取样频率对试验次数的并没有太大的增加，假如某高速公路中、下面层施工采用的是ACP—4000型拌合楼，按每小时300吨混合料生产八个小时计算，则一天总产量为2400吨，按现在的频率进行的试验次数为2，按新的方法取样，试验次数也是2，也就是说对于中下面层施工，新的取样频率并不会大幅度的增加试验次数。对于上面层，假如仍然采用ACP-4000型拌合楼，混合料为SMA，则其产量约是每小时220吨，按生产八个小时计算，则一天总产量为1760吨，按现在的频率进行的试验次数为2，按新的方法取样，试验次数应是3，次数是增加了，但我们应该看到的是，1760吨混合料的摊铺长度达到了1.6公里，而在实际工程中，由于摊铺及碾压速度的影响，一天的施工长度也很难达到1.6公里，也就是说，实际的试验次数并没有增加多少。因此说对于上面层施工，新的取样频率并不会大幅度的增加试验次数。路面取芯主要是检测路面厚度以及路面的压实情况。国外按照混合料产量确定路面取芯样本，芯样位置根据随机数确定；我省根据铺面长度确定芯样样本和子样本，似乎更合乎实际，例如如果相同混合料分别铺筑4cm和8cm的路面，按照路面长度取芯频率是相同的，但按照混合料产量，8cm的路面取芯频率将是4cm的路面的两倍。建议路面取芯按照我省目前采用的方法进行，但芯样位置根据随机数确定，样本大小推荐采用5个芯样。5-3-2随机数应用随机数是随机取样方法的精髓，对试验结果或测量用随机数表来随机选择是十分必要的。常用的随机数表如表5—2所示，使用过程中，首先确定样本和子样本的大小，同时从表5—2取两位连续的随机数。例如，如果规范规定每个样本5个子样本，那么可以随机选择数字15作为第一个样本X栏(或Y栏)的起始点。数字15—19五个连续的两位数字，对于第二个样本，例如：数字91作为随机起始点，数字91—95五个连续的两位数，其它样本使用相同方法进行。对于路面取样，可以随机选择X栏(或者Y栏)代表样本位置的横坐标，即桩号；Y栏(或者X栏)代表样本位置的纵坐标，即离中央分割带的距离。如果是沥青混合料或者原材料取样，可以任意选择随机数表提供的X栏或者Y栏来确定样本位置。78 河北工业大学工程硕士学位论文表5-2随机取样所用的随机数表Table5-2randomfewtablesusingbyrandomsampling次序XY次序XY10.29R0.66510.87L0.3620.74R0.49520.34L0.1930.89L0.79530.37R0.3340.60R0.39540.97L0.7950.88R0.31550.13R0.5660.72L0.54560.85R0.6470.12R0.08570.14L0.0480.09L0.94580.99R0.7490.62L0.11590.40L0.76100.71R0.59600.37L0.09110.36L0.38610.90R0.74120.57R0.49620.09L0.70130.35R0.90630.66L0.97140.69L0.63640.89L0.55150.59R0.68650.67L0.44160.06L0.03660.02R0.65170.08L0.70670.93R0.17180.67L0.68680.40R0.50190.83R0.97690.44R0.15200.54R0.58700.03L0.60210.82R0.50710.19L0.37220.66R0.73720.92L0.45230.06L0.27730.20L0.85240.03L0.13740.05R0.56250.55L0.29750.46R0.58260.64L0.77760.43R0.9179 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究270.30R0.57770.97L0.55280.51R0.67780.06R0.51290.29R0.09790.72L0.78300.63R0.82800.95L0.36310.53L0.86810.16L0.61320.99R0.22820.29R0.47330.02R0.89830.48R0.15340.61L0.87840.73R0.64350.76R0.16850.05L0.94360.87L0.77860.43L0.05370.41L0.10870.87R0.98380.28R0.23880.37L0.71390.22L0.18890.94L0.26400.21L0.94900.57L0.63410.27L0.52910.26R0.80420.39R0.91920.01L0.79430.57L0.10930.83R0.59440.82L0.12940.71L0.21450.14L0.94950.65L0.63460.50R0.58960.65L0.87470.93L0.03970.72R0.92480.43L0.29980.85L0.78490.99L0.36990.04L0.46500.61R0.251000.29L0.9580 河北工业大学工程硕士学位论文§5-4随机取样示例5-4-1沥青混合料随机取样假设某施工单位一段时间的沥青混合料产量为24700吨，混合料类型为Sup25。随机取样的步骤如下：1)确定样本和子样本大小：以5000t作为一个沥青混合料样本，样本数量为24700／5000=4.94=5个。每个样本平均划分为5个子样本。第一个样本包含的子样本如图5-1所示：子样本#1子样本#2子样本#3子样本#4子样本#51000t1000t1000t1000t1000t图5-1第一个子样本的子样本示例Fig5-1thesub-sampleexampleofthefirstsub-sample2)选择随机数表从随机数表取出连续的5个随机数，从随机数表(表5—2)取出的随机数如下:连续的数XY670.93R0.17680.40R0.50690.44R0.15700.03L0.60710.19L0.37选择Y栏一个数(去掉左或右)，这些数为0.17，0.50，0.15，0.60，0.37，乘以每个子样本的大小得到每个子样本取样的吨数，子样本大小计算和列表见表5-3。81 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究表5-3子样本大小Table5-3thesub-samplebulk子样本子样本随机数子样本大小取样位于（t）10.17100017020.50100050030.15100015040.60100060050.3710003753)确定随机样本试验是必须从第一个子样本大约第170t时获得第一个样品。然后试验是从第二个子样本大约在第500t时取第二个样，依次类推得到剩的3个子样本，样本确定见图5—2。从5000t样本取样次序为：子样本1：第170（t）子样本2：第1000+500=1500t子样本3：第2000+150=2150t子样本4：第3000+600=3600t子样本5:第4000+370=4370t子样本#1子样本#2子样本#3子样本#4子样本#5样品#1样品#2样品#3样品#4样品#5170t1500t2150t3600t4370t图5-2子样本取样Fig5-2thesub-samplesampling82 河北工业大学工程硕士学位论文5-4-2路面芯样随机取样路面段落起点桩号为是100+00，终点是300+00，路面宽度为12m，假定以5000m作为一个样本，一个样本均分为5个子样本。随机取样步骤如下：1)样本的大小和样本数目规范规定样本的长度为5000m，所以样本的数目为20000／5000=4个；2)子样本的大小子样本大小二5000／5=1000m3)子样本取样取五个随机数：37、3S、39、40、41连续的数XY370．41L0.10380.28R0.23390.22L0.18400.21L0.94410.27L0.52确定纵向坐标：0．41、0．28、0．22、0．21、0．27确定横向坐标：L0.10、R0.23、L0.18、L0.94、L0.52子样本1：(从100+00开始)X坐标：=0.41x1000=410mY坐标：=0.10x12=1.2m(L)子样本2：(从110+00开始)X坐标:=0.28X1000=280mY坐标:=0.23*12=2.8m(R)子样本3:(从120+00开始)X坐标:=0.22X1000=220m83 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究Y坐标:=0.18x12=2.2m(L)子样本4:(从130+00开始)X坐标:=0.21X1000=210mY坐标:=0.94X12=11.3m(L)子样本5:(从140+00开始)X坐标:=0.27X1000=270mY坐标:=0.52X12=6.2m(L)5-4-3按照时间顺序随机取样假如沥青混合料连续生产，在沥青混合料取样过程中，应按照时间顺序随机取样。按照时间随机取样就是按照随机取样的计划分配样品，使取样尽可能具有代表性。1)样本大小假定样本大小是一天的产量，例如拌和厂生产时间为7：00—16：00，那么样本的总量就是9个小时。照分层随机取样的要求，将样本分为五个大小相同的子学本，在拌和楼工作期间，按照相同的时间间隔选择五个相同的时间。2)子样本随机取样选择5个随机数，例如：12，13，14，15，16连续的数XY120.57R0.46130.35R0.60140.69R0.63150.59R0.68160.06R0.03取X栏随机数:0.57,0.35,0.69,0.59,0.06子样本1:0.57x108=62min子样本2:0.35x108=38min子样本3:0.69x108=75min84 河北工业大学工程硕士学位论文子样本4:0.59x108=64min子样本5:0.06x108=6min这些时间加上每个子样本的初始时间就是每个子样本的取样时间,计算过程如下，子样本示例见图5—3所示。子样本序号取样时间17:0am+62min=8：02am28:48am+38min=9:26am310:36am+75min=11:51am412:24pm+64min=1:28pm52:12pm+6min=2:18pm7:00AM8:48AM10:36A12:24PM2:12PM8:02AM9:25AM11:51AM1:28PM2:18PM图5—3子样本取样时间Fig5-3thetimeofsub-samplesampling基于时间的随机取样只能适用于拌和楼连续生产的状况，当拌和楼生产断断续续的时候，这种随机取样的方法会产生一系列的问题，由于天气原因和施工水平的局限性,目前河北省高速公路沥青混合料取样还不能做到按时间来随机取样，目前采用的方法是：只要拌和楼稳定后，样本时间范围内的任何时间都是有效的。随着施工水平的提高，如果拌和楼能够做到连续生产，按照生产时间随机取样的合理性勿庸置疑，应是发展的方向。§5-5关于取样方法的几点建议对比国内外沥青路面取样方法，结合我省高速公路取样方法的现状，论文提出了以下几点建议：1)改变目前我省高速公路“随意取样”的现状，规范取样方法，尽量做到“随机取样”；2)对于沥青混合料，建议改变过去根据工作日确定取样频率的方法，改为按照沥青混合料产量确定取样方法，具体而言：对于中下面层1000吨做—次沥青混合料试验，上面层用600吨做—次沥85 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究青混合料试验。为了使样品更具有代表性，建议沥青混合料在卡车或者摊铺机后面取样，混合料取样的时间可以根据随机数确定。3)对于路面取芯，建议保持目前按照公里数对路面进行取芯的方法，频率也保持不变，但取样位置应严格按照随机数确定，不管是不是在行车道上。4)对于样本和子样本的选择，建议5个子样本作为一个样本，X-R控制图中控制上限和控制下限的计算时，n取5。86 河北工业大学工程硕士学位论文第六章结语§6-1小结经过本文的研究，取得了如下成果：（1）对施工期可靠度进行了分析，将沥青路面结构可靠度在施工期进行了应用和具体化。在此基础上，分析了施工与结构可靠度的关系，从可靠度的角度验证了施工质量差是沥青路面早期破坏的重要原因之一的结论。提出为防止早期破坏，需要提高施工可靠度。这是进行施工质量控制的必要性所在，也是后面提出指标选择新方法的依据，同时也为控制原理的建立提供了基础。（2）根据质量控制的原理，建立了基于可靠度的沥青路面施工质量控制原理：利用沥青路面可靠度研究成果，使影响沥青路面结构可靠度的全部因素在施工过程中始终处于受控状态。同时重点对指标选择原理和过程判断原理进行了探讨。（4）在施工期可靠度分析和控制原理研究基础上，建立了过程控制方法的基本内容：通过建立各种指标的控制图，在施工中按进程将检测数据信息绘入控制图，进行异常判断。当过程无异常时，表明过程受控；当过程出现异常，进行分析，提出改进。同时建立了控制的步骤和流程。（5）进行了控制关键技术之一的指标选择研究。主要以施工期可靠度分析为依据，采用因果分析法，在确定指标选择原则基础上，综合已有研究成果和专家分析，提出了基于可靠度的沥青路面施工质量控制指标。（6）进行了控制关键技术之一的过程改进研究。对控制的原理和步骤进行了分析，并在此基础上提出了改进方案示例，可以直接用于实践。（7）对比国内外沥青路面取样方法，结合我省高速公路取样方法的现状，提出取样方法的几点建议。（8）对控制方法及程序进行了应用实例分析。对单一指标的控制进行了计算实例，并以实例详细介绍了使用控制程序对施工进行控制的步骤。（9）提出了沥青路面施工质量控制部分指标标准差建议值，对其它工程控制具有借鉴意义。§6-2展望由于沥青路面结构可靠度研究目前还只是在设计阶段，应用于施工质量控制还只是初步尝试，今后需要在以下几方面作进一步的研究：87 高等级公路沥青路面施工质量过程监控技术研究（1）结构可靠度的影响因素很多，由于条件限制，只是大致提出了原材料和施工指标，在控制指标的全面性还需要进一步的研究。在考虑全面的基础上还应从理论分析和试验验证两方面，对常规检测指标对可靠度影响的敏感性进一步研究，如确定各指标的权重等。（2）由于沥青路面施工等受地区影响较大，本文提出的指标标准差建议值只有借鉴意义，建立统一的标准差控制值需要进一步收集数据。（3）对控制图的受控判断准则还需作进一步的完善。随着过程的延续，检测点的增多，对允许出界的点数应该做出判断。在这一方面已有一研究成果[27]，但没有给出一个经验公式或计算模型。（4）对过程改进方法还需要进一步研究，也就是进一步对控制指标的影响因素及其与控制图异常现象关系进行研究，以便建立各指标在各种异常情况下的改进方案。（5）采用过程控制方法要求检测频率相对较高，在方法推广过程需要进一步协调与现有质量检测频率的矛盾。88'