羅斌

摘? 要：隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，我國(guó)的道路交通建設(shè)步入了高速發(fā)展時(shí)期，路面攤鋪技術(shù)也在不斷進(jìn)步，在促進(jìn)路面施工方面發(fā)揮著重要作用，3D攤鋪技術(shù)是近年興起的應(yīng)用于房屋建筑領(lǐng)域的新技術(shù)，受到了市場(chǎng)矚目，隨著使用范圍的擴(kuò)展，延伸到了公路領(lǐng)域，3D攤鋪技術(shù)改善了傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)的很多不足，雖然沒有得到大規(guī)模應(yīng)用，但具有廣闊的市場(chǎng)前景。文章將簡(jiǎn)要分析3D攤鋪技術(shù)在瀝青路面施工中運(yùn)用，為3D攤鋪技術(shù)的宣傳推廣發(fā)揮一些作用。

關(guān)鍵詞：公路;瀝青路面;3D攤鋪技術(shù)

Abstract： With the acceleration of the modernization process， the road traffic construction in our country has entered a period of rapid development， and the pavement paving technology is also making continuous progress. It plays an important role in promoting pavement construction. 3D paving technology is a new technology applied in the field of housing construction in recent years， which has attracted the attention of the market. With the expansion of the scope of use， it has been extended to the highway field， and 3D paving technology has overcome many shortcomings of traditional paving technology. Although it has not been applied on a large scale， it has a broad market prospect. This paper briefly analyzes the application of 3D paving technology in asphalt pavement construction and plays some role in the popularization of 3D paving technology.

在新建的云南楚姚高速公路施工過程中，在指揮部引領(lǐng)下，施工團(tuán)隊(duì)嘗試了先進(jìn)的路面毫米級(jí)高精度3D攤鋪施工技術(shù)，感受到了3D攤鋪施工技術(shù)的先進(jìn)性，3D攤鋪極大的改善了高速公路路面攤鋪質(zhì)量和效率，為3D攤鋪技術(shù)在云南的使用提供了良好范例，對(duì)推動(dòng)3D攤鋪技術(shù)在云南乃至全國(guó)的公路路面建設(shè)中的更廣泛運(yùn)用具有重要意義。

1 傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)的不足

我國(guó)地大物博，道路建設(shè)需求量大，發(fā)展較快，尤其是改革開放以后，公路工程建設(shè)飛速發(fā)展，相應(yīng)的建設(shè)技術(shù)也不斷提高。瀝青攤鋪技術(shù)是路面施工的核心技術(shù)，我國(guó)路面的攤鋪，由最開始的人工攤鋪，到后來的攤鋪機(jī)攤鋪，有了很大發(fā)展，但始終存在不少弊端，影響了攤鋪質(zhì)量和效率。

傳統(tǒng)的路面攤鋪技術(shù)，主要依靠導(dǎo)軌、機(jī)械式平衡梁、非接觸式平衡梁找平，精度不夠高，精度受施工機(jī)械狀態(tài)、人工測(cè)量誤差、機(jī)械振動(dòng)、鋼絲撓等影響較大，施工精度不足，影響施工質(zhì)量，且造成很多材料的浪費(fèi)，不利于成本節(jié)約。傳統(tǒng)的路面攤鋪技術(shù)，施工前的準(zhǔn)備工序很多，道路的基準(zhǔn)線、中線、邊線的放樣和復(fù)測(cè)都需要投入大量的人力物力，成本高、綜合效率低，不利于施工綜合效益的提高，所以，研究和采用新的路面攤鋪技術(shù)十分迫切。

2 3D攤鋪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3D攤鋪技術(shù)是近年興起的新型攤鋪技術(shù)，是3D技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用，最先開始于建筑領(lǐng)域，后被延伸到路面攤鋪中，也由此產(chǎn)生了一些自動(dòng)化攤鋪系統(tǒng)，逐漸被用于道路路面施工中。3D自動(dòng)化攤鋪技術(shù)，克服了傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)的很多缺陷，比如：自動(dòng)化操作，實(shí)現(xiàn)智能攤鋪，不需要24小時(shí)人為大量輔助監(jiān)控，解放了生產(chǎn)力，節(jié)約了人工物力成本，提高了施工效率;3D攤鋪技術(shù)在傳統(tǒng)的攤鋪機(jī)上安裝了自動(dòng)控制系統(tǒng)車載設(shè)備，能自動(dòng)反映曲線彎曲度，解決傳統(tǒng)攤鋪設(shè)備在瀝青攤鋪時(shí)由于振動(dòng)和高溫導(dǎo)致實(shí)際攤鋪坡度與設(shè)計(jì)值存在偏差較大的問題，提高控制精度，并且，能實(shí)現(xiàn)路面攤鋪每層厚度的控制及攤鋪坡度控制，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化施工，極大的提高攤鋪質(zhì)量;采用數(shù)字化施工技術(shù)，攤鋪精度真正實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)別，大大減少潛在的質(zhì)量隱患，做到施工質(zhì)量全程管控。

較傳統(tǒng)水穩(wěn)攤鋪技術(shù)而言，3D攤鋪技術(shù)不需要拉線、放樣，從而可以節(jié)省大量的人力物力，3D攤鋪技術(shù)在傳統(tǒng)的攤鋪機(jī)上安裝了自動(dòng)控制系統(tǒng)車載設(shè)備，這套設(shè)備包含一個(gè)橫坡傳感器，通過傳感器將全程人為控制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成工程機(jī)械能夠讀懂的數(shù)據(jù)，再利用數(shù)據(jù)來控制機(jī)械操作，如采用橫坡傳感器控制熨燙板隨攤鋪位置的移動(dòng)而進(jìn)行相應(yīng)的位移，能夠完整精確反映傳統(tǒng)拉線不能反映的曲線彎曲度，也解決了傳統(tǒng)攤鋪設(shè)備在瀝青攤鋪時(shí)由于振動(dòng)和高溫原因而導(dǎo)致實(shí)際攤鋪坡度與設(shè)計(jì)值存在偏差較大的缺陷，減少了人為控制誤差，提高路面攤鋪的精準(zhǔn)度。而且還能夠系統(tǒng)精確控制路面攤鋪每層的厚度，合理控制用料量，真正從技術(shù)上改變了傳統(tǒng)的“粗放型”用料模式。

3 3D路面攤鋪系統(tǒng)的組成及基本工作原理

不同的3D攤鋪系統(tǒng)，工作原理會(huì)有一些不同，但大體上是差不多的。云南省楚姚高速公路采用的攤鋪系統(tǒng)是拓普康mmGPS數(shù)字化攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)。

3.1 系統(tǒng)組成

攤鋪系統(tǒng)由GPS基準(zhǔn)站、LZ-T5激光高程基準(zhǔn)站、mmGPS流動(dòng)站和P63攤鋪機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)四部分組成。（1）GPS基準(zhǔn)站。采用的是拓普康自己研制的康HiPer系列接收機(jī)及相應(yīng)的接受技術(shù)，具有很高的信號(hào)靈敏度和多路徑抑制性能，通道多、界面豐富、內(nèi)存大，便于數(shù)據(jù)的接收和存儲(chǔ)。系統(tǒng)采用的HiPer V技術(shù)，能跟蹤多種類型信號(hào)，連接聯(lián)通、移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)通訊，內(nèi)存卡可插拔，標(biāo)配2塊大容量鋰電池，IPX6濕度95%，具有較高防水性能。系統(tǒng)使用的GX-60控制箱，防塵防水等級(jí)高，觸摸屏設(shè)計(jì)LCD顯示屏，有背景光，Windows XP操作系統(tǒng)，能適應(yīng)夜間操作，性能強(qiáng)大;（2）系統(tǒng)配置的LZ-T5激光發(fā)射器，測(cè)量半徑300m，精度±5″，內(nèi)置自動(dòng)調(diào)平設(shè)置，測(cè)量寬帶達(dá)±100（5～30m）、±5m（30～300m），能持續(xù)工作18小時(shí)，使用時(shí)間長(zhǎng)，能極大的提高施工進(jìn)度;系統(tǒng)內(nèi)置的MC-R3接收機(jī)，支持無線傳輸，具有2級(jí)防震等級(jí)，可抗2m水泥地面自然墜落，非常實(shí)用;系統(tǒng)配置的PZS-MC天線和激光接收器，ID號(hào)碼可使關(guān)聯(lián)的激光發(fā)射器準(zhǔn)確無誤的鎖定目標(biāo)，保障系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下還能正常使用，便于多種氣候條件和地形條件施工;（3）mmGPS流動(dòng)站。流動(dòng)站分為HiPer V接收機(jī)+PZS-1激光接收機(jī)兩個(gè)部分，能接收水平：±10°垂直：±10°反向角度的信號(hào)，開機(jī)即可工作，無需特殊設(shè)置，采用了智能激光技術(shù)，能自動(dòng)識(shí)別發(fā)射信號(hào)，抗干擾能力強(qiáng)，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IPX6，功能十分強(qiáng)大。

3.2 系統(tǒng)工作原理

拓普康mmGPS數(shù)字化攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)具體工作時(shí)，主要由拓普康mmGPS測(cè)量系統(tǒng)搭配自動(dòng)系統(tǒng)發(fā)揮自動(dòng)攤鋪功能。（1）測(cè)量系統(tǒng)。主要由GNSS基準(zhǔn)站、激光發(fā)射器和mmGPS流動(dòng)站三部分組成。實(shí)際工作時(shí)，先由GNSS基準(zhǔn)站通過無線電發(fā)射器實(shí)時(shí)向流動(dòng)站接收機(jī)發(fā)送差分信號(hào)，同時(shí)激光發(fā)射器實(shí)時(shí)向流動(dòng)站發(fā)射高程信息;然后信號(hào)被mmGPS流動(dòng)站接收機(jī)系統(tǒng)接收并進(jìn)行處理解算，實(shí)現(xiàn)對(duì)GNSS平面厘米級(jí)和高程毫米實(shí)時(shí)級(jí)定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)攤鋪地點(diǎn)確認(rèn)。（2）拓普康mmGPS數(shù)字化攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)主要由GPS基準(zhǔn)站、LZ-T5激光高程基準(zhǔn)站、mmGPS流動(dòng)站和P63攤鋪機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)四部分組成。系統(tǒng)工作時(shí)，架設(shè)在控制點(diǎn)上的GPS基準(zhǔn)站和LZ-T5激光基準(zhǔn)站，通過無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)和線纜將GPS差分信號(hào)和激光高程信息傳輸?shù)組C-R3接受機(jī)，接收機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后，將三維數(shù)據(jù)作為傳輸給GX-60控制箱，控制箱將獲得的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)卡數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，生成對(duì)應(yīng)的高程修正信息，再將修正信息生成對(duì)應(yīng)的例驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)液壓閥攤鋪機(jī)牽引臂液壓油缸使熨平板調(diào)整方向，實(shí)現(xiàn)路面攤鋪平整度、厚度的變化。同時(shí)，mmGPS流動(dòng)站能對(duì)攤鋪情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，觀察攤鋪效果是否符合攤鋪設(shè)計(jì)的要求，便于攤鋪過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化攤鋪修正，提高攤鋪質(zhì)量。

4 3D攤鋪技術(shù)在路面施工中的應(yīng)用案例

3D攤鋪技術(shù)在國(guó)外運(yùn)用的較早，也相對(duì)成熟，而我國(guó)在這方面的應(yīng)用還很不足，處于探索階段。云南省楚姚高速公路就嘗試運(yùn)用了3D攤鋪技術(shù)。楚姚高速公路是《滇中城市經(jīng)濟(jì)圈高速公路網(wǎng)規(guī)劃》新建高速公路聯(lián)絡(luò)線的二段，起于楚雄市，經(jīng)牟定、姚安，止于大姚縣，規(guī)劃里程78公里，是國(guó)高杭瑞高速G56、京昆高速G5之間的重要連接線和云南省高速公路網(wǎng)規(guī)劃中的12條縱線之一。楚姚高速公路按雙向四車道及六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度采用100km/h，路基寬度26m（K4+000～K21+000，K62+800～K83+300段）、33.5m（K21+000～K62+800段），設(shè)計(jì)速度均100Km/h。高速公路路面采用了路面毫米級(jí)高精度3D攤鋪施工技術(shù)。施工團(tuán)隊(duì)將楚姚高速公路的路面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，包括縱斷面、橫斷面、縱坡、豎曲線、逐樁坐標(biāo)等，通過3D-Office軟件將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為3D攤鋪系統(tǒng)默認(rèn)的格式，通過啟動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)路面的自動(dòng)化攤鋪。楚姚高速公路使用了該項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化施工，施工過程中的全面自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)了高精度作業(yè)、24小時(shí)作業(yè)，極大的提高了路面的施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，并節(jié)省了大量人力物力，使楚姚高速公路建設(shè)團(tuán)隊(duì)在工程質(zhì)量和科技創(chuàng)新方面取得了卓越成績(jī)，受到了相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)的肯定。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，也積極促進(jìn)了3D攤鋪技術(shù)在云南地區(qū)的使用，為路面工程施工創(chuàng)建了極好經(jīng)驗(yàn)示范，對(duì)促進(jìn)云南省的公路建設(shè)具有重要意義。

5 結(jié)束語

路面攤鋪是路面工程的重要組成部分，施工質(zhì)量和效益對(duì)整個(gè)公路工程的質(zhì)量和綜合效率具有重要影響，傳統(tǒng)的攤鋪技術(shù)存在很多缺陷，雖然應(yīng)用攤鋪機(jī)以后得到了一定的改善，但依然存在很多問題和不足，由房建領(lǐng)域延伸到路面施工的3D自動(dòng)化攤鋪技術(shù)克服了傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)的很多不足，雖然使用還未普遍，但具有廣闊的發(fā)展前景，文章對(duì)此進(jìn)行了分析，介紹了3D攤鋪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、現(xiàn)今市場(chǎng)上使用的拓普康mmGPS自動(dòng)攤鋪系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理及在云南省楚姚高速公路施工中的應(yīng)用，文章的分析介紹值得行業(yè)工作者參考和借鑒。

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