公路橋梁施工中的質(zhì)量控制方法研究

李 瑩

(河南省鄭州市中牟縣公路管理局，河南 鄭州 451450)

0 引 言

當(dāng)前，我國(guó)的公路工程建設(shè)已在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)取得了較為突出的成果，但隨著工程規(guī)模逐步增加，公路橋梁建設(shè)開(kāi)始向偏遠(yuǎn)地區(qū)、溝壑地區(qū)等地質(zhì)條件較為復(fù)雜的地區(qū)發(fā)展，工程項(xiàng)目的施工條件與施工環(huán)境呈現(xiàn)一種復(fù)雜化趨勢(shì)[1]。為了滿足在此種背景下工程項(xiàng)目的保質(zhì)保量，本文將結(jié)合工程在建設(shè)中的需求，設(shè)計(jì)一種質(zhì)量控制方法，以便為市政工程施工方創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)收益。

1 公路橋梁建設(shè)施工質(zhì)量控制方法設(shè)計(jì)

1.1 獲取公路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)視圖像

為了提高公路橋梁工程的現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，規(guī)范技術(shù)人員的施工作業(yè)行為，可采用實(shí)時(shí)獲取與反饋公路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)視圖像的方式，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工信息的及時(shí)獲取。一個(gè)完整的圖像、視頻傳輸過(guò)程，不僅涉及現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)行為的獲取、傳輸與接收，還包括視頻編碼獲取、協(xié)議設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)通信、圖像轉(zhuǎn)碼等[2]。因此，要實(shí)現(xiàn)對(duì)施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信息的及時(shí)反饋，可將現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控端與接收端進(jìn)行通信對(duì)接，集成網(wǎng)絡(luò)傳輸TCP/IP協(xié)議，為獲取端與需求終端提供一個(gè)完善的圖像反饋服務(wù)。公路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)視圖像傳輸原理如圖1所示。

圖1 公路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)視圖像傳輸原理圖

由圖1可以看出，接收終端對(duì)采集圖形與視頻的處理、傳輸流程如下：當(dāng)采集裝置與接收器獲取到施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)視頻后，即可開(kāi)始進(jìn)行圖像的獲取。此時(shí)，接收終端啟動(dòng)進(jìn)行視頻與圖像的壓縮與轉(zhuǎn)碼，根據(jù)前端對(duì)信息的需求，生成一個(gè)可用于網(wǎng)絡(luò)傳輸或通信的視頻碼流[3]。接收終端在接收到信號(hào)后，需要進(jìn)行信號(hào)的解碼、編碼與重構(gòu)，并對(duì)接當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膮?shù)(包括傳輸中信號(hào)的丟包率、被篡改率、失真率等)，進(jìn)行接收信息與圖像的補(bǔ)充，確保補(bǔ)償后的圖像與視頻具有連續(xù)性與清晰性的特點(diǎn)后導(dǎo)出圖像，并由技術(shù)人員在監(jiān)控終端進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員施工行為的分析。

在完成對(duì)公路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量的監(jiān)視圖像獲取后，為了方便后續(xù)質(zhì)量控制，還需要對(duì)得到的視頻監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。通常情況下，公路橋梁建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)位置相對(duì)偏遠(yuǎn)，并且路線較長(zhǎng)，因此其周邊通常沒(méi)有合理的控制區(qū)域。針對(duì)這一問(wèn)題，可通過(guò)設(shè)置監(jiān)控?cái)z像頭的方式加以解決。在施工現(xiàn)場(chǎng)完成對(duì)攝像頭的布設(shè)，并利用有線網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)工作情況以視頻的方式進(jìn)行傳輸，并由遠(yuǎn)程控制中心接收。在具體開(kāi)展質(zhì)量控制工作時(shí)，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的工程需要，對(duì)相應(yīng)的攝像資料進(jìn)行調(diào)取，并對(duì)其內(nèi)容中包含的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以便質(zhì)量控制觀察。在設(shè)置攝像頭時(shí)，根據(jù)質(zhì)量控制需要，除了在公路橋梁施工的土方、隧道、橋梁等主體結(jié)構(gòu)位置上設(shè)置以外，還應(yīng)當(dāng)在混凝土拌和站、瀝青拌和站等重要位置上布設(shè)攝像頭，并根據(jù)工程實(shí)際情況對(duì)其布設(shè)數(shù)量進(jìn)行增加或刪減。除了提供現(xiàn)場(chǎng)獲取到的圖像數(shù)據(jù)以外，還需要為質(zhì)量控制提供每個(gè)月的施工資料錄像，針對(duì)施工過(guò)程中的關(guān)鍵工序還需要保留其全部的影像資料，并將其存儲(chǔ)在質(zhì)量控制中心的服務(wù)器當(dāng)中，方便后續(xù)施工出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)有更加可靠的依據(jù)。

1.2 基于GPS技術(shù)的施工測(cè)量階段質(zhì)量控制

完成上述設(shè)計(jì)后，引進(jìn)GPS技術(shù)，進(jìn)行施工測(cè)量階段的質(zhì)量控制。在此過(guò)程中，對(duì)接GPS技術(shù)與衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，完成對(duì)接后，將系統(tǒng)集成在公路橋梁建設(shè)中的填方路基碾壓施工環(huán)節(jié)，在碾壓過(guò)程中對(duì)公路橋梁壓實(shí)度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，對(duì)于定位到某區(qū)段存在不平整、壓實(shí)度不足的問(wèn)題時(shí)，接收器會(huì)自動(dòng)將信號(hào)傳輸給前端，以便提高公路橋梁建設(shè)施工中路基碾壓質(zhì)量[4]?；贕PS技術(shù)的施工測(cè)量工作模式如圖2所示。

圖2 基于GPS技術(shù)的施工測(cè)量工作模式

按照?qǐng)D2所示的內(nèi)容，進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)反饋，集成GPS與工控機(jī)的壓路施工設(shè)備在接收到衛(wèi)星傳遞的信號(hào)后，可在數(shù)秒內(nèi)快速生成一個(gè)測(cè)量位置坐標(biāo)，坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的空間點(diǎn)將呈現(xiàn)在顯示端，數(shù)據(jù)傳遞的過(guò)程如圖3所示。

圖3 測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞模式

按照?qǐng)D3所示流程進(jìn)行測(cè)量作業(yè)數(shù)據(jù)的傳輸，在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，技術(shù)人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程指導(dǎo)司機(jī)的方式，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓作業(yè)，并對(duì)不合格的作業(yè)區(qū)域進(jìn)行反復(fù)碾壓，直到測(cè)量后的數(shù)據(jù)符合工程施工標(biāo)準(zhǔn)為止。在此過(guò)程中，施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員可以利用其個(gè)人所擁有的訪問(wèn)權(quán)限，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況的集中分析，掌握施工現(xiàn)場(chǎng)道路的實(shí)時(shí)碾壓情況，以便為現(xiàn)場(chǎng)施工提供輔助決策。除此之外，監(jiān)控終端的技術(shù)人員可以根據(jù)傳感器與監(jiān)控設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)，進(jìn)行工程施工進(jìn)度的三維建模，完成建模后，比對(duì)施工數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，將完成分析后的數(shù)據(jù)信息分享到資源共享終端，以供具有訪問(wèn)權(quán)限的其他工作人員查看。

為了確保測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)用性與真實(shí)性，需要在獲取數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。例如，在施工現(xiàn)場(chǎng)使用GPS設(shè)備進(jìn)行施工作業(yè)區(qū)域的定位與網(wǎng)格劃分，并根據(jù)施工作業(yè)車(chē)輛的軌跡，進(jìn)行地理位置數(shù)據(jù)的反饋。融合獲取的車(chē)輛碾壓數(shù)據(jù)，可以輔助使用計(jì)算機(jī)軟件，進(jìn)行車(chē)輛碾壓次數(shù)、速度、行車(chē)方向的計(jì)算與統(tǒng)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的碾壓需求，在壓路軟件上進(jìn)行碾壓軌跡與線路的優(yōu)化設(shè)置，確保壓路設(shè)備可以按照預(yù)設(shè)的線路進(jìn)行碾壓。完成現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)施工后，按照上文提出的施工測(cè)量方法，進(jìn)行已完成施工的路段的測(cè)量與數(shù)據(jù)傳輸，確保數(shù)據(jù)符合工程施工標(biāo)準(zhǔn)后，即可完成此階段中的施工質(zhì)量控制。綜上所述，基于GPS技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)碾壓施工環(huán)節(jié)中測(cè)量作業(yè)質(zhì)量與綜合水平的提升。

1.3 施工質(zhì)量“三控”集成

在上述基于GPS技術(shù)的施工測(cè)量階段質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上，引入“三控”理念對(duì)公路橋梁施工過(guò)程中的質(zhì)量進(jìn)行集成控制。在施工過(guò)程中，將從公路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)督圖像上獲取到的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到地理信息系統(tǒng)(geographic information system，GIS)軟件當(dāng)中，并模擬現(xiàn)場(chǎng)施工情況，對(duì)施工進(jìn)行仿真。在GIS軟件當(dāng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)施工區(qū)域施工條件變化以及現(xiàn)場(chǎng)施工狀況的動(dòng)態(tài)展示，針對(duì)在模擬過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)施工材料、資源、技術(shù)等的合理調(diào)配。

首先，在事前階段，針對(duì)其質(zhì)量控制需要考慮到影響施工質(zhì)量的各項(xiàng)因素，包括材料、機(jī)械、環(huán)境等。引入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，在結(jié)合圖像處理的基礎(chǔ)上，將建成后的公路橋梁項(xiàng)目是否與周?chē)h(huán)境匹配進(jìn)行分析，并針對(duì)具體施工項(xiàng)目進(jìn)行可行性分析[5]。再采用模糊綜合評(píng)判的方法，針對(duì)施工過(guò)程中方案的事前合理性進(jìn)行評(píng)價(jià)：結(jié)合梳理統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)重點(diǎn)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并繪制控制圖像。在施工的過(guò)程中針對(duì)事前準(zhǔn)備工作涉及的機(jī)械、人員配置等有更加直觀地了解。在運(yùn)行維護(hù)階段，還需要通過(guò)上述控制過(guò)程中得到的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)物業(yè)維護(hù)、改造和管理。

其次，在事中控制階段，利用網(wǎng)絡(luò)攝像頭對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)使用的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行監(jiān)察控制，并對(duì)各類(lèi)施工的規(guī)范行為進(jìn)行調(diào)整。在任何一個(gè)聯(lián)網(wǎng)的區(qū)域范圍內(nèi)都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程控制，并根據(jù)管理權(quán)限對(duì)現(xiàn)場(chǎng)攝像頭進(jìn)行調(diào)節(jié)和布設(shè)，從而方便后續(xù)質(zhì)量控制的進(jìn)行。

最后，在事后階段，需要結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)公路橋梁建設(shè)施工項(xiàng)目當(dāng)中重點(diǎn)施工區(qū)域進(jìn)行施工結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析。為了更加直觀地對(duì)控制情況進(jìn)行判斷，可以繪制直方圖或曲線圖的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工結(jié)果的可視化。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)工程質(zhì)量事故問(wèn)題和安全事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為建立工程質(zhì)量控制提供信息支持。通過(guò)上述三個(gè)階段的質(zhì)量控制，可以保證對(duì)公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行更加全面的監(jiān)管，從而促進(jìn)其施工質(zhì)量的提升，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工質(zhì)量控制的集成，提高工作效率。

2 應(yīng)用效果分析

按照本文上述的三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)對(duì)公路橋梁建設(shè)施工過(guò)程中的質(zhì)量控制方法設(shè)計(jì)，為了驗(yàn)證該方法在實(shí)際工程項(xiàng)目當(dāng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，選擇以某正在施工中的公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目為例，將本文提出的質(zhì)量控制方法應(yīng)用到該工程項(xiàng)目當(dāng)中。在完成工程建設(shè)施工后，通過(guò)分析施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)本文質(zhì)量控制方法的驗(yàn)證。本文質(zhì)量控制方法應(yīng)用的工程項(xiàng)目公路橋梁行車(chē)速度設(shè)計(jì)值為100 km/h，公路寬度為26.8 m，公路路面采用了瀝青混凝土材料鋪設(shè)，項(xiàng)目全線所設(shè)特大橋總長(zhǎng)度為5 523.2 m，共包含3座橋梁結(jié)構(gòu)；大橋總長(zhǎng)度為6 234.2 m，共包含21座橋梁結(jié)構(gòu)；中橋總長(zhǎng)度為1 235.3 m，共包含20座橋梁結(jié)構(gòu)。為了方便實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，選擇該建設(shè)項(xiàng)目當(dāng)中的1座特大橋、2座大橋和2座中橋作為研究對(duì)象。將按照本文上述質(zhì)量控制方法對(duì)5座橋梁結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行控制，并將5座橋梁施工完畢后的質(zhì)量情況進(jìn)行記錄。為了方便對(duì)應(yīng)用結(jié)果進(jìn)行分析，本文選擇將影響橋梁質(zhì)量因素中的恒載作為指標(biāo)，其計(jì)算公式為：恒載=均布線荷載標(biāo)準(zhǔn)值×橋梁截面慣矩×4/彈性模量。根據(jù)上述公式，計(jì)算得出5座橋梁的恒載數(shù)值，并將其數(shù)值與該建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段要求恒載數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 本文質(zhì)量控制方法應(yīng)用效果記錄表

從表1可以看出，在應(yīng)用本文提出的質(zhì)量控制方法后，各個(gè)橋梁類(lèi)型中其恒載均達(dá)到了設(shè)計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)。因此，通過(guò)上述實(shí)例應(yīng)用的方式證明，本文提出的質(zhì)量控制方法在實(shí)際應(yīng)用中能夠有效提高公路橋梁建設(shè)施工質(zhì)量，滿足橋梁上行車(chē)交通承載力的需要，從而達(dá)到延長(zhǎng)公路橋梁使用年限的應(yīng)用效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文以某市政工程項(xiàng)目為例，從三個(gè)方面對(duì)質(zhì)量控制方法展開(kāi)了設(shè)計(jì)研究，并在導(dǎo)出設(shè)計(jì)成果后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了此方法在建設(shè)施工中，具有提高工程質(zhì)量的顯著效果。但此次研究時(shí)間有限，僅從較為表層的方面展開(kāi)了相關(guān)工作的討論，未能深入到工程施工需求層面，因此，可在后續(xù)的研究中將研發(fā)的工程項(xiàng)目進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，例如，開(kāi)發(fā)工程與建設(shè)中的信息化交互平臺(tái)、完善工程遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等，并基于多個(gè)角度，對(duì)與之相關(guān)的成果進(jìn)行研發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程竣工后質(zhì)量檢測(cè)率的提升，提高我國(guó)市政工程施工綜合水平。