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1、沥青路面质量管控与按质支付主讲 2009年9月25日内内容提要容提要v一、质量管理体系v二、施工质量与设计符合性验证v三、产品质量稳定性符合性验证v四、施工质量均匀性符合性验证v五、质量验收与按质支付业主质量规划（Quality Planning）承包人施工过程质量控制（Quality Control）业主施工过程质量保证（监理）（Quality Assurance and Acceptance）业主质量验证（咨询机构）（Quality Verification）政府质量监督（Quality Supervision）业主施工项目质量管理系统（Quality Management System）
2、图1 1 高速公路高速公路沥青青路面施工路面施工质量管理体系量管理体系一、一、质量管理体系量管理体系(1)(1)一、一、质量管理体系量管理体系(2)(2)v咨询验证机构职责:u独立验证试验u技术上协助业主u协助业主质量策划、质量改进、质量监督 一、一、质量管理体系量管理体系(3)(3)u比对试验u平行试验 1.频率：一般10%承包人 2.项目:配合比设计验证、原材料& 混合料抽检（验证性）、 路面检测（含试验段）u独立的质量判定试验：如离析等非标检测试验u仲裁性试验u特殊试验独立验证工作内容一、一、质量管理体系量管理体系(4)(4)v质 量 验 收 ：v施 工 规 范 ：v质量管理模式：v提高
3、沥青路面施工过程控制的效率和有效性v提高质量检测在质量管理与控制中的重要性合格判定优良等级规定方法质量保证事后判定过程控制质量管理改革二、二、施工质量与设计符合性验证（施工质量与设计符合性验证（1 1）v路面质量与设计的符合性检验v沥青路面破坏三大准则： 疲劳破坏/车辙/开裂v设计参数：交通、环境、设计弯沉、模量、泊松比等v /疲劳设计准则v我国目前的施工验收指标：压实度、厚度、路表弯沉 疲劳特性评价、路面结构检测技术等存缺陷v验证手段： 计算机模拟/室内试验/现场试验/ 加速加载试验/长期路面性能调查二、二、施工质量与设计符合性验证（施工质量与设计符合性验证（2 2）计算机模拟工程判断野外试
4、验实验室试验路面性能研究试验路加速加载路面试验低中高成本高中低可取得的成果量与可靠性图2 2 不同方法的成本不同方法的成本效益比效益比较二、二、施工质量与设计符合性验证（施工质量与设计符合性验证（3 3）v符合性检验： 针对材料，非路面结构设计，表现在原材料、矿料级配、材料体积组成及压实度检测。结构材料结构材料符合性检验图3 现行符合性检验示意图二、二、施工质量与设计符合性验证（施工质量与设计符合性验证（4 4）v沥青路面设计原理：材料荷载环境结构v结构设计目的：确定结构层数量、位置材料组成结构层厚度v设计方法：经验法力学经验法（AASHTO路面结构设计指南/我国公路沥青路面设计规范） 我国：
5、双圆垂直均布荷载、弹性层状体系、 路表弯沉、层底拉应力二、二、施工质量与设计符合性验证（施工质量与设计符合性验证（5 5）v沥青混合料设计v下面层：模量与基层差别大，抗疲劳v中面层：抗车辙v上面层：抗滑、耐久、防炫、降噪技术要求耐久性抗水损害抵抗疲劳低温抗裂高温稳定抗滑性施工和易二、二、施工质量与设计符合性验证（施工质量与设计符合性验证（6 6）v沥青混合料类型选用： 1.美国：NAPA、FHWA2001年发布沥青混合料类型选择指南（依据交通量，级配类型选择、定不同层次最大粒径和最小层厚关系） 2.中国：公路沥青路面施工技术规范（分粗型、细型，无明确选型，级配范围宽，AK并入AC）v胶结料选择
6、：PG(气候、交通量)v设计内容： 三阶段：混合料级配、最佳沥青用量、 体积组成、 路用性能验证二、二、施工质量与设计符合性验证（施工质量与设计符合性验证（7 7）美国混合料质量管控中的指标（45份问卷）二、二、施工质量与设计符合性验证（施工质量与设计符合性验证（8 8）二、二、施工质量与设计符合性验证（施工质量与设计符合性验证（9 9）v沥青混合料取样方法： 1.中国：卸料下方、连续几次、四分 料车、装料一半、不同方向3个高度、3车、四分 摊铺宽度两侧1/21/3、全厚、连续3车、四分v2.美国：Kansas Roadway Sampling Method： 635mm x 508mm x
7、280mmIowa Roadway Sampling Method：203mm x 203mm with a depth of 101.6mm四点：距中线及侧边0.3m随机三点Michigan Roadway Sampling Method three plates (360mm x 720mm) with 600mm-long wirestwo plates at 150 mm from the edges of the lane and one at the center of the laneMaterial Transfer Device Sampling: The Ministry
8、of Ontario Ohios Experience with Mechanical Sampling Device二、二、施工质量与设计符合性验证（施工质量与设计符合性验证（1010）v建成沥青路面质量与设计的符合性检验：1.移动式加速加载试验20世纪80年代澳大利亚首先设计了可移动野外足尺加速加载设备（ALF）南非开发重载模拟器（HVS）可移动野外足尺加速加载设备ALFALF和和HVSHVS技技术参数参数比比较项目ALFHVS尺寸26.3*4m22.7*3.5m加载形式线性单向线性双向荷载大小100200kN（单轴）30110kN（单轴）加载速度最大20km/h最大12.8km/h加载长
9、度有效长度10m有效长度8m荷载分布横向分布可调整1.5m横向分布可调整1.5m作用次数9000次/天24000次/天环境模拟可控温度、洒水可控温度、洒水二、二、施工质量与设计符合性验证（施工质量与设计符合性验证（1111）2.现场测试 路表弯沉我国沥青路面强度与刚度的唯一指标 三大弯沉： 静态弯沉：Benkelman Beam 稳态动力弯沉：Dynaflect、Road Rater（震动荷载） 冲击荷载弯沉：FWD（瞬时脉冲荷载） 我国以静态弯沉作为符合性检验的主要检验指标二、二、施工质量与设计符合性验证（施工质量与设计符合性验证（1212）v3.沥青混合料疲劳试验 普遍方法：间接拉伸法、梯
10、形悬臂梁弯曲法、四点弯曲法 美国对以上进行对比最终选定四点弯曲作为室内的标准疲劳试验380mm65mm50mm二、二、施工质量与设计符合性验证（施工质量与设计符合性验证（1313）v4.动态模量 试验方法： 单轴压缩试验 试件直径1002mm， 高1502.5mm 旋转压实成型后钻芯三、产品质量稳定性符合性验证三、产品质量稳定性符合性验证(1)(1)v施工质量动态管理：质量控制图1.优点： 及时发现问题 降低生产施工过程中变异性 增强承包人处理质量问题的能力 节省由于处罚和返工带来的费用 建立合理的质量要求提供基础 建立永久的质量记录 为材料和产品采购提供验收依据 作为质量评比和按质支付的定量
11、依据三、产品质量稳定性符合性验证三、产品质量稳定性符合性验证(2)(2)2.沥青路面适宜的质量控制图 均值控制图 质量特征极差控制图 标准差控制图 单位控制图 移动平均控制图公路沥青路面施工技术规范三、产品质量稳定性符合性验证三、产品质量稳定性符合性验证(3)(3)均值和极差控制图：v依赖于统计结果，需要大量统计数据v耗费时间长v检测流程时序上滞后于生产流程X图：CL=X,UCL=X+A2R,LCL=X-A2RR图：CL=R,UCL=D4R,LCL=D3R 系数参照管理图用系数表， UCL、LCL非常数， 规范上下限为固定值UCLUCLLCLLCL测值三、产品质量稳定性符合性验证三、产品质量稳
12、定性符合性验证(4)(4)移动平均控制图： 依赖单点， 以设计标准值和工业标准差控制， 移动平均线应接近目标值三、产品质量稳定性符合性验证三、产品质量稳定性符合性验证(5)(5)v移动平均控制图示例： 沥青混合料的生产配合比沥青用量为5.7%，规定的沥青用量允许 误差为0.25%，则： 5个样本点的移动平均告警界限与目标值的偏差为 上下告警界限分别为： UWL=5.7+0.22=5.9;LWL=5.7-0.22=5.5 5个样本点的移动平均处置界限与目标值的偏差为 上下处置界限分别为： UAL=5.7+0.33=6.0;LAL=5.7-0.33=5.4三、产品质量稳定性符合性验证三、产品质量稳
13、定性符合性验证(6)(6)处置上限告警上限独立样本移动平均告警下限处置下限沥青含量移动平均控制图三、产品质量稳定性符合性验证三、产品质量稳定性符合性验证(7)(7)v沥青混合料产品质量特性 体积组成直接影响路面的力学行为和路用性能体积控制指标（VV、VMA、VFA）级配组成是“表”，体积组成是“本”作为沥青混合料设计及批量生产质量稳定性的控制指标精确度由毛体积和理论密度测定值决定压实度采用双控三、产品质量稳定性符合性验证三、产品质量稳定性符合性验证(8)(8)v沥青混合料生产质量稳定性1.验证项目： 原材料品质与规格：集料、沥青 生产过程控制参数：级配、油量、体积参数 最终产品质量：体积指标、
14、路用性能2.试验方法 AASHTO:溶剂回收法、核子法、燃烧炉法（工业标准差分别为0.25、 0.18、 0.13）3.技术困难 缺少精准的无破损检测方法 理论密度和毛体积密度测量的准确性和有效性三、产品质量稳定性符合性验证三、产品质量稳定性符合性验证v影响产品质量稳定性常见问题 1.集料生产与管理： 集料加工与规格、验收与堆放、细集料防雨 2.拌和设备标定与设置 计量系统标定、筛网尺寸选择、拌缸运行参数（转速、 充盈率、拌和时间、除尘对细集料影响、出料温度） 3.拌和设备结构改进 间歇式、连续式 *温度传感器、称四、施工质量均匀性符合性验证四、施工质量均匀性符合性验证(1)(1)v厚度均匀性
15、 钻芯法 高程测厚法 路面雷达路面雷达四、施工质量均匀性符合性验证四、施工质量均匀性符合性验证(2)(2)v刚度均匀性 劈裂回弹模量 路表弯沉 温湿度、结构层厚度、刚度、层间接触条件的函数 非一致性检验 车道间、车道内四、施工质量均匀性符合性验证四、施工质量均匀性符合性验证(3)(3)v路面离析 密度测定 表面构造深度 其它 透水系数、热像仪、 芯样分层数字技术红外热像仪用于离析用于离析现象的象的检测手段手段与与方法方法离析现象检测手段应用状况说明温度离析温度计普遍采用获取样本书少红外热像仪研究采用可获取大样本级配离析钻芯取样筛分规范规定获取样本书较少无核或核子密度仪较普遍采用可获取大样本适用
16、于分析激光构造深度仪较普遍采用可获取大样本数据铺砂法较普遍采用获取样本数较少表面构造的数字图像法研究采用可获取大样本适用于分析路面雷达测定研究过程中可获取大样本采集速度快碾压离析钻芯取样规范规定获取样本书较少无核或核子密度仪较普遍采用可获取大样本适用于分析路面雷达测定研究过程中可获取大样本采集速度快不同检测方法对识别路面离析能力评价不同检测方法对识别路面离析能力评价检测方法混合料类型适应性检测深度细级配密级配SMAOGFC等表面表层AC全厚目测法是是是是是否否铺砂构造深度法是是是是是否否激光构造深度法是是是是是否否无核密度仪依赖级配依赖级配是依赖级配否是否核子密度仪是是是是否是否透水试验法否粗
17、级配是依赖级配否是否雷达密度测定未知未知未知未知否是否地震波法未知未知未知未知否是是空隙率、混合料空隙率、混合料温温度、度、构构造深度比的造深度比的关关系系V(%)123456T()5.89.75.515.61721.3TD离析/ TD非离析1.11.41.71.82.12.2四、施工质量均匀性符合性验证四、施工质量均匀性符合性验证(4)(4)v芯样路用性能验证 间接拉伸试验测定动态模量、回弹模量 四点弯曲试验测定疲劳性能 高温性能试验 ALF、HVS； Westrack、NCAT环道试验 室内环道（部公路院） 小型环道（东南大学） 室内车辙抗水损害能力试验 四、施工质量均匀性符合性验证四、施
18、工质量均匀性符合性验证(5)(5)v室内车辙 中国、英国、日本 德国汉堡车辙 钢制试验轮、试件厚度可调、亦可圆柱形试件 法国LCPC、澳大利亚 充气试验轮碾压成型、试验 美国APA 充气硬橡胶管上施加移动压力、0.6m/s 欧美其它国家RLWT旋转车辙仪 路面钻孔芯样，100mm或150mm圆柱体直接试验汉堡车辙APAAPA四、施工质量均匀性符合性验证四、施工质量均匀性符合性验证(6)(6)v导致水损害 机理： 撕裂、置换、瞬间乳化、间隙压力、冲刷损失 影响因素： 集料酸碱性、沥青粘度、混合料类型、施工、排水 四、施工质量均匀性符合性验证四、施工质量均匀性符合性验证(7)(7)抗水损害性能试验
19、方法： 常见：粘附性、浸水马歇尔、真空饱水马歇尔、 冻融劈裂、浸水车辙 华南理工大学：沥青混合料抗动水冲刷试验装置 模拟现场正负压力，击实试件、旋转压实或现场芯样均可，温度、压力、频率可调，测定冲刷前后劈裂强度比五、质量验收与按质支付五、质量验收与按质支付v沥青路面验收 沥青混合料指标：级配、体积指标、性能指标 路面施工质量指标：压实度、平整度、抗滑性能、离析 程度 单个指标合格率综合评价指标按质支付原则路面使用寿命+组合支付因子五、质量验收与按质支付五、质量验收与按质支付v制定组合支付因子方法 常用：加权平均法 权重由业主、专家和承包人共同制定 其它：最小单指支付法、平均值法、求和法等关键指
20、标室内空隙率矿料间隙率沥青含量压实度权重35%10%20%35%美国部分州沥青面层关键指标及权重五、质量验收与按质支付五、质量验收与按质支付v费用支付调节制度 OC曲线法 对应于抽样方案（N,n，C） N批量，n样本大小，C合格判定数 分级支付调整系数 根据合格百分率区间或检测数值区间定支付系数 连续支付调整系数 国外最常用的支付形式 基于寿命周期成本的支付调节五、质量验收与按质支付五、质量验收与按质支付用于统计验收的典型OC曲线例1五、质量验收与按质支付五、质量验收与按质支付例2合格百分率（PWL）支付系数（%）9510010285.094.910050.084.990049.970基于合格
21、百分率的分级支付系数五、质量验收与按质支付五、质量验收与按质支付v连续支付常见公式： PF=55+0.5PWL (最高支付105%) PF=53+0.5PWL (最高支付103%) PF=83+0.2PWL (最高支付103%)PF支付系数，PWL合格百分率（应不小于50%） 分级支付与连续支付五、五、质量量验收与按收与按质支付支付五、质量验收与按质支付五、质量验收与按质支付v组合支付PF=w1PF1+w2PF2+wnPFn PF总支付系数Wn第n个指标的权重系数，由专家等确定PFn第n个指标的支付系数五、质量验收与按质支付五、质量验收与按质支付v基于寿命周期成本的支付调节五、质量验收与按质支
22、付五、质量验收与按质支付关键指标：v评分权值3：压实度、厚度v评分权值2：弯沉值、平整度、渗水系数和抗滑v评分权值1：中线偏位、纵断高程、宽度、横坡选取原则：根据已有工程的实践经验五、质量验收与按质支付五、质量验收与按质支付同济大学性能预估模型AASHO模型寿命预估模型五、质量验收与按质支付五、质量验收与按质支付v支付调节模型：D路面设计寿命E路面预期寿命O罩面预期寿命R=（1+INF）/（1+INT）INF通货膨胀率INT利息率五、质量验收与按质支付五、质量验收与按质支付沪宁高速公路扩建工程中下面层支付系数指标及权重关键指标压实度级配油石比室内孔隙率权重30%30%20%20%沪宁高速公路扩建工程上面层支付系数指标及权重关键指标压实度级配油石比室内孔隙率平整度权重30%25%20%1510%五、质量验收与按质支付五、质量验收与按质支付v我国沥青路面质量管理特征： 质量验收完全独立于QC/QA体系 采用合格验收支付，缺少按质支付等激励机制 在沥青混合料生产等重要环节，统计检验的手段和要求不够完善
