基于直方图统计分析道路高程控制

1周双波  2李鹏 3王鹏  4焦龙龙  5屈勃

摘要路面平整度是反映工程质量最直观的一项指标，提高路面平整度便成为了施工中追求的目标。路面平整度大致可以概括为由三种剖面的竖向变形构成：纵向的、横向的、水平向的。对于道路使用者而言，相比于道路表面的具体损坏，更关心乘车舒适性与安全性。目前路面平整度研究的主要对象是路面沿行车方向高低起伏变化的纵向变形。故而道路的中线高程控制就显得尤为重要。

关键词平整度  直方图  统计分析  高程控制

1. 前言

道路工程施工中中线高程作为纵断面顶高通常作为道路设计的高程基准点，是检测的主要项目，也是施工过程中的重点控制部位，它的高程称为纵断高程。高等级道路中路面纵断施工精度是高等级道路的形象，若纵断高程控制得好，路缘石、路肩、路面线型一致，从外观上看，整齐、直顺，特别美观，高速行车的感觉平稳顺适。控制好了道路纵断高程,就相应地控制了各结构层厚度，同时为平整度、压实度等指标提供了良好的基础，为沥青面层的施工提供了一个良好的下承层。一般来说,道路高程的控制分为以下几个方面：

2. 基层高程的控制

道路中线高程不仅决定了其纵断面的坡度、坡长，合理地配没竖曲线也有助于行车条件的改善并保证良好的视距。基层的平整度的好坏直接影响道路基层的平整度，间接影响面层的平整度。为此，控制路面的平整度应从路床开始，底基层、基层，层层把关。由于基层稳定材料有一定的配合比，因此要避免因厚度不同造成压实厚度相差太大，保证其纵向标高，横坡等数据符合规范要求。在基层施工中，主要以控制纵断高程为主，直线段每20m一个断面，对有竖曲线的部位做好标记，采用加密测点法，每10m一个断面来控制标高，使曲线能更加平顺，变坡点过渡缓。在某个点或个别断面，平整度差别超标，不能达到要求的，局部凸凹不平处要及时调整进行局部的处理。

    基层采用摊铺机梯队作业时，宜挂钢丝或走铝合金导梁作为标高控制线，摊铺机前后相距8~10m，速度1.5~2m/min，不少于螺旋布料器2/3的高度，并在布料器下方设置挡板，减少摊铺过程中的粒料离析。

3. 沥青面层高程的控制

高等级路面结构层大多由两层至三层沥青混凝土组成。中、下面层摊铺时一般都采用带全自动找平装置的沥青混凝土摊铺机分幅走线法，一是精确控制高程，二是有利于提高层间结合度。沥青混合料通常摊铺高程控制采用两种方式：摊铺作业时中、下面层宜采用“走钢丝”或采用铝合金导梁的方法，严格控制摊铺面的设计高程，宁低勿高，确保上面层厚度。上面层施工前要对全线现状路面高程进行测量，铣高补低，高程、坡度及平整度满足上面层施工要求。上面层高程控制采用浮动基准梁或非接触式基准平衡梁，结合高程测量放线进行综合控制，并在使用前根据其产品指导书进行调试。

施工起（终）点与原路面顺接段长度10～15m，铣刨深度0～5cm。接茬处用切割机切缝，其切割时留下的泥水必须冲洗干净，待干燥后涂刷粘层油。摊铺速度控制在2～6m/min；当两台摊铺机成梯队联合作业时，前行摊铺机的行走线边缘宜采用“走钢丝”，中间宜采用铝合金梁；后行摊铺机的行走线边缘采用钢丝绳拉线，中间采用滑撬。松铺系数的调整应在摊铺作业初始阶段完成；不得随意调节，厚度变化大必须调整时，调节不可太快，应平缓过渡，按坡度标准要求进行调节。摊铺完成的面层，不宜用人工反复修整。摊铺不得中途停顿，并加快碾压。摊铺过程中，应做好过程高程监测，并留有记录。 

4工程数据分析

4.1纵断高程数据

因为基层相对来说平整度较差，故而在沥青面层施工中，下面层的施工的平整度就显得极为关键，往往采用多种施工手段保证成品质量。现截取西安东郊地区一段采用“走钢丝”施工完成后的高等级快速路机动车道的道路下面层纵断高程进行复核，并采用统计直方图予以分析，检验施工质量，促进科学施工和施工管理水平，以便能更好地进行施工控制，提高工程质量，为后续中、上面层的施工创造良好的基础条件，进而提高路面施工的平整度。

4.2 组数，组距和组界

（1）测量单位 δ =1mm

X ' min =X min-δ/2=-20-1/2=-20.5mm；

X ' max =X max+δ/2=+19+1/2=19.5mm

（2）计算极差

 R '= x ' max - X ' min =19.5-（-20.5）=40mm

（3）组距 h

h = R '/8=40/8=5mm

（4）组界确定

A1下= x ' min =-20.5mm；A1上= A1下+ h =-15.5mm

A2下=-15.5mm；A2上=-10.5mm

A3下=-10.5mm；A3上=-5.5 mm

A4下=-5.5mm；A4上=-0.5mm

A5下=-0.5mm；A5上=4.5mm

A6下=4.5mm；A6上=9.5mm

A7下=9.5mm；A7上=14.5mm

A8下=14.5mm；A8上=19.5m m

4.3 编制频率分布表

组号	分组区间	频数	频率
1	-20.5~-15.5	9	0.1125
2	-15.5~-10.5	9	0.1125
3	-10.5~-5.5	5	0.0625
4	-5.5~-0.5	11	0.1375
5	-0.5~4.5	17	0.2125
6	4.5~9.5	18	0.2250
7	9.5~14.5	9	0.1125
8	14.5~19.5	2	0.025

表二频率分布表

4.4根据频数分布表中的数据做直方图

图一  直方图

4.5 直方图分析

（1）分布状态分析

图中显示呈偏态分布。分析其原因有一下四点：

①采用摊铺机自动找平系统“走钢丝”的方法，由于钢丝为柔性，有挠度或桩距过大加之路幅较宽的原因摊铺机电子找平仪所走钢丝绳不紧下垂，致使铺出的沥青层呈现波浪状，形成小面平整而大面凹凸的现象；

②施工中负值出现稍多，应是本次施工对沥青混凝土的虚铺厚度估计过小；

③有测量误差，测量人员的读数习惯等原因所致；

④基层标高控制不好影响，纵、横坡呈不规则变化也会因松铺厚度不等，经碾压后仍会出现表面不平整。

（2）改进措施探讨

将直方图同标准比较，设下面层纵断高程误差为±20mm，即公差上限Tu=+20mm，下线TL=-20mm，直方图较偏向公差带下限，靠近下限部分频数较正态分布多，应采取改进措施使分布移向公差带中心，并努力减小高程误差值。

①充分考虑到钢丝绳的挠度和桩距，不宜拉的距离过长，计划在中面层施工时采用走铝合金导梁的方法予以解决；

②收集整理好试验段的数据，认真分析，掌握好沥青料的虚铺厚度；

③认真测量，纠正不良的读书习惯，消除测量误差；

④面层施工前，确保基层的平整度；对于有大波浪的基层，需要预先铺上一层混合料并将其压实。

5.结束语

沥青路面的平整度是施工能力的综合反应，施工管理上沥青拌和站的产量和运料车数量与摊铺机配合不到位，机械操作手水平致使摊铺作业速度的改变或大小故障影响，以及碾压对沥青面层平整度的影响，作业人员素质不高横向接缝与纵向接缝的处理缺陷，因此在设备配套和施工技术方面应给予极大的支持，精益求精，控制好道路纵断高程，不断提高路面平整度。

参考文献

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[4]GB50092—96,沥青路面施工及验收规范[s]

[5]JTG 5421-2018,公路沥青路面养护设计规范[S]

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