在我国高等级路面中,沥青路面所占比例较高,这主要是因为其具有平整度好、无接缝、施工周期短、行车舒适以及噪声低等优点。然而,随着沥青路面结构的广泛采用,部分沥青路面过早出现病害的问题,逐渐引起了道路研究人员的广泛关注。早期病害不仅显著降低了道路的服务质量和使用寿命,还对车辆行驶构成严重威胁。通过调查发现,引起沥青路面早期病害的原因众多,包括设计、施工和养护等,其中,沥青面层施工质量问题是最为主要的原因之一。沥青面层施工过程控制的好坏直接影响道路服务期限和质量,因此,沥青面层的施工过程控制问题已成为国内外道路研究的热点问题。当前,BIM(Building Information Modeling)模型已较为成熟地应用于建筑施工控制领域,取得了一定的成果。为保证沥青面层施工质量,有必要开展基于BIM技术的沥青面层施工过程控制研究。具体研究内容如下:(1)基于沥青混合料层性能的施工过程控制指标研究。通过室内试验,分析了施工控制指标变异对沥青混合料高温、低温、疲劳和水稳定性能的影响程度。在研究级配离析和温度离析对沥青混合料性能影响时,考虑了非离析区域对离析区域的影响。基于实体工程试验路,利用PQI(Pavement Quality Indicator)检测碾压层密度,分析了特定碾压遍数变异对沥青混合料性能的影响。通过试验结果分析,明确了沥青混合料拌和过程的级配、油石比、级配离析和温度离析对沥青混合料性能的影响程度,确定了针对不同性能需要重点控制的施工指标。(2)基于BIM技术的沥青面层施工指标实时监测。采用基于机器视觉的集料筛分试验方法预估拌和过程的沥青混合料级配。在室内,利用该筛分试验,分析了冷料流速、输送层厚对筛分结果准确性的影响情况。室内试验结果表明,当流速一致时,在一定程度上,筛分结果准确性随着层厚增加而减小;当层厚相同时,整体上,筛分结果准确性随着流速增加而降低。各规格冷料合成级配的准确性要好于各规格冷料级配;各规格冷料适宜的厚度组合有利于获得较为准确的筛分合成级配。实体工程验证结果表明,以对应沥青混合料的抽提筛分结果作为判断标准,基于机器视觉的筛分合成级配准确性要优于沥青混合料拌和楼级配在线检测结果。利用RFID(Radio Frequency Identification)等技术确定一运输车沥青混合料的摊铺位置,用于将施工信息与路面位置对应起来。采用红外温度传感器实时检测初始碾压温度。当施工信息经后台处理后,根据施工各方需求,将施工信息及时发布到InfraWorks软件平台,以方便各方查看和监控施工过程。(3)基于实时监测数据的沥青路面使用性能预估研究。沥青面层施工指标常规控制方法不利于降低路面早期病害发生的风险。选择JTG D50-2017病害预估模型用于沥青路面使用性能实时预估。为建立施工指标检测值与JTG D50-2017病害预估模型之间的联系,基于AC-13和SUP-20两种类型沥青混合料,使用级配、空隙率和有效沥青含量等指标,建立了室内车辙试验永久变形预估模型,回归判定系数较高;利用贝雷参数、油石比和成型温度等,建立了沥青混合料空隙率预估模型,回归判定系数较高;选择Witczak动态模量预估模型预测施工过程中沥青混合料的动态模量,用于路面结构力学响应量计算,并对该模型进行了校正。针对沥青面层施工过程控制,给出了沥青混合料层永久变形和疲劳寿命实时预估方法,并基于实体工程,阐述了预估过程。(4)基于BIM技术的沥青面层施工信息管理研究。将沥青路面使用性能实时预估值发布到InfraWorks平台,并与沥青面层的位置对应起来,便于施工质量控制。拟合优度检测结果表明,拌和阶段的沥青混合料层永久变形预估值和疲劳寿命预估值都属于正态分布。采用单值-移动极差控制图实时检测评估位置处的路面使用性能预估值是否发生异常。动态汇总一定数量的路面使用性能预估数据,采用沥青路面使用性能平均值与设计值的偏差以及变异系数等指标实时评估施工质量。另外,明确了InfraWorks平台需要收集的施工信息种类。当施工信息汇总后,利用InfraWorks平台可以将不同时空条件下的施工信息与路面位置信息关联起来,实现施工信息的溯源功能。而且,当施工结束后,包含相应施工信息的BIM模型可以安全、可靠地保存和交接,以支持沥青路面生命周期的后续阶段。