吳海華

（保利長(zhǎng)大工程有限公司,廣東 廣州 510620）

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程速度加快，道路交通發(fā)展對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著巨大影響，而路面攤鋪施工技術(shù)水平的提高，對(duì)道路工程意義重大。施工技術(shù)人員通過(guò)對(duì)3D數(shù)字化攤鋪技術(shù)的應(yīng)用，改善和優(yōu)化了傳統(tǒng)路面攤鋪施工中存在的問(wèn)題，提高了施工速度，節(jié)約了施工成本。同時(shí)3D數(shù)字化攤鋪技術(shù)的落實(shí)，給當(dāng)前路面攤鋪施工帶來(lái)更多可能性，從而推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展。

1 傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)存在的問(wèn)題

道路施工是社會(huì)基礎(chǔ)建設(shè)的重要部分，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的提升，公路工程建設(shè)速度加快，建筑技術(shù)應(yīng)用實(shí)際效果不斷提升，而攤鋪施工是其中非常重要的施工環(huán)節(jié)[1]。傳統(tǒng)的路面攤鋪主要是依靠導(dǎo)軌、機(jī)械平衡梁、非接觸式平衡梁找平，施工精度受到機(jī)械狀態(tài)的影響，從而影響施工質(zhì)量，而且人工測(cè)量誤差十分明顯，不利于節(jié)約施工成本。

2 3D數(shù)字化攤鋪技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

（1）3D數(shù)字化攤鋪技術(shù)克服了傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)中眾多的缺陷，廣泛應(yīng)用在我國(guó)道路施工中。自動(dòng)化操作使得施工精準(zhǔn)程度提高，智能攤鋪過(guò)程減少了人力資源投入，提高工程施工效率和質(zhì)量。而且3D數(shù)字化攤鋪技術(shù)在傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)的基礎(chǔ)上，安裝了自動(dòng)控制和檢測(cè)設(shè)備，可自動(dòng)識(shí)別和反映線性彎曲，解決傳統(tǒng)攤鋪施工中存在的數(shù)值偏差較大的問(wèn)題，提高控制精度，落實(shí)精細(xì)化施工。應(yīng)用3D數(shù)字化攤鋪技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)路面攤鋪厚度給予精準(zhǔn)控制，減少施工過(guò)程中存在的誤差，對(duì)施工質(zhì)量全方位控制。

（2）3D數(shù)字化攤鋪技術(shù)省略了掛線、放樣等工作環(huán)節(jié)，極大地節(jié)省了人力物力，提高了施工效率。3D數(shù)字化攤鋪技術(shù)在傳統(tǒng)攤鋪機(jī)上安裝了自動(dòng)控制車載設(shè)備，其中有坡度傳感器，通過(guò)傳感器將人為控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為工程機(jī)械設(shè)置，數(shù)據(jù)直觀準(zhǔn)確。而且通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)控制機(jī)械操作，如橫坡傳感器移動(dòng)出現(xiàn)的位移可以完整地體現(xiàn)曲線彎曲度，解決傳統(tǒng)攤鋪設(shè)備中存在的問(wèn)題，減少設(shè)計(jì)值出現(xiàn)的偏差，提高攤鋪工程準(zhǔn)確性，控制施工材料的用量，避免傳統(tǒng)粗放型施工用料模式。

（3）解放人工、提高工程質(zhì)量是3D數(shù)字化攤鋪技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)，可減少誤差對(duì)路面的影響。傳統(tǒng)攤鋪工藝采用放線或平衡梁控制，3D數(shù)字化攤鋪系統(tǒng)通過(guò)坐標(biāo)和高程控制，控制點(diǎn)對(duì)相應(yīng)措施有效加密，線性和高程符合設(shè)計(jì)使用需求，消除拐點(diǎn)內(nèi)容，符合使用和設(shè)計(jì)需求。從技術(shù)層面上看，該技術(shù)控制和依托持續(xù)工作能力比較強(qiáng)，能夠全天作業(yè)，替代了傳統(tǒng)攤鋪模式下需要人工完成的工作，提高了施工效率，保障了工程順利進(jìn)行。

（4）降低施工安全事故發(fā)生概率。3D數(shù)字化攤鋪技術(shù)可以將施工現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)反饋，便于對(duì)可能影響施工的情況妥善處理，極大地節(jié)省了施工監(jiān)督成本，加快對(duì)問(wèn)題處理的速度，減少施工過(guò)程中存在的不良影響。

3 裝備相應(yīng)概念

（1）主要構(gòu)成。3D數(shù)字化攤鋪技術(shù)施工裝備主要由測(cè)量機(jī)器人基準(zhǔn)站和施工自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成。對(duì)于測(cè)量機(jī)器人的配置，單機(jī)攤鋪在具體施工過(guò)程中需要的跟蹤機(jī)器人數(shù)量不能少于3臺(tái)，而檢測(cè)不能少于1臺(tái)。測(cè)量機(jī)器人需根據(jù)施工實(shí)際情況配備馬達(dá)，減少施工過(guò)程和環(huán)境所造成的磨損。進(jìn)行攤鋪時(shí)需配合棱鏡，實(shí)際施工過(guò)程中保障棱鏡不會(huì)出現(xiàn)變形的情況，且可以高效率地反射光信號(hào)。測(cè)量采用動(dòng)態(tài)控制原則，在水平方向上設(shè)置測(cè)量范圍，自動(dòng)識(shí)別和鎖定目標(biāo)。傾斜角的傳感器防護(hù)等級(jí)不斷提升，測(cè)量精度在控制在合理范圍，保障測(cè)量穩(wěn)定性，在后續(xù)工作中以線性角度調(diào)整相應(yīng)幅度，保障測(cè)量質(zhì)量，提高施工效率。

3D數(shù)字化攤鋪的通信型號(hào)電臺(tái)，需技術(shù)人員嚴(yán)控防護(hù)等級(jí)，保障數(shù)據(jù)傳播模式的有效落實(shí)。通過(guò)藍(lán)牙、天線等不同方式傳輸信息，主控制器需滿足ip65以上，而且亮度高，可清晰及時(shí)地顯示出數(shù)據(jù)各項(xiàng)內(nèi)容，提高施工質(zhì)量。軟件要求具備錄入功能，準(zhǔn)確將數(shù)據(jù)錄入進(jìn)去，尤其是測(cè)量信息的采集，將實(shí)測(cè)內(nèi)容和設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比，及時(shí)處理和分析相應(yīng)信息，從而生成修正信息找平系統(tǒng)內(nèi)容，記錄儲(chǔ)存施工信息，生成準(zhǔn)確的施工報(bào)告。

（2）工作基本原理。3D數(shù)字化攤鋪是系統(tǒng)自動(dòng)控制，技術(shù)人員需重視系統(tǒng)運(yùn)行的流暢性和穩(wěn)定性。測(cè)量機(jī)器人通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)后方數(shù)據(jù)，確定攤鋪機(jī)所在位置，然后根據(jù)棱鏡反射的數(shù)值，完成參數(shù)計(jì)算，進(jìn)而對(duì)施工參數(shù)有效調(diào)整。當(dāng)原始地面出現(xiàn)攤鋪機(jī)車傾斜時(shí)，系統(tǒng)和傳感器有效結(jié)合，對(duì)車身姿態(tài)及時(shí)校正，保障系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)攤鋪。

（3）裝置的布設(shè)和安裝。棱鏡三維坐標(biāo)配備的跟蹤機(jī)器人，需放置在機(jī)身兩側(cè)，與檢測(cè)機(jī)器人有效配合，保障后續(xù)質(zhì)量參數(shù)，對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行有效檢測(cè)。桅桿應(yīng)垂直放置在攤鋪機(jī)大臂上，安裝不同數(shù)量的傳感器，保障水平，方便后續(xù)施工操作，同時(shí)將主控制器和線盒一起放置。

4 具體工作流程

下承層數(shù)據(jù)采集，路面攤鋪質(zhì)量和下承層工作關(guān)系十分密切，為了提高路面施工的準(zhǔn)確性，不同斷面設(shè)計(jì)點(diǎn)的數(shù)量需做有效調(diào)整。桅桿安裝在大臂上，靠近熨平板，距離控制在20 m左右，將棱鏡固定好，為往返的測(cè)量機(jī)器人發(fā)送信號(hào)。桅桿傳感器主要集中在桅桿兩側(cè)，保障傾斜補(bǔ)充質(zhì)量。藍(lán)牙電臺(tái)安裝主要是集中在頂棚上，測(cè)量機(jī)器人藍(lán)牙手柄和電臺(tái)配對(duì)，從而將數(shù)據(jù)信息傳送。為了更加高效地控制輸出信號(hào)，調(diào)節(jié)平衡體系內(nèi)容，在攤鋪機(jī)兩側(cè)安裝控制手柄，設(shè)計(jì)機(jī)器的工作狀態(tài)，優(yōu)化施工流程，從不同角度調(diào)整靈敏度，收集傳輸信號(hào)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的聯(lián)系。不同設(shè)備在安裝之后，數(shù)值輸入主控制器中，完善尺寸保障攤鋪工作狀態(tài)，落實(shí)相應(yīng)規(guī)范要求。

5 設(shè)備施工和操作注意事項(xiàng)

（1）檢測(cè)機(jī)器人與棱鏡之間的通視性，避免施工過(guò)程中出現(xiàn)干擾的情況，需要開(kāi)啟主控制器，進(jìn)入自動(dòng)控制攤鋪狀態(tài)。當(dāng)工作結(jié)束之后，進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)證，編制工程質(zhì)量報(bào)告。兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)工作，控制方式相同，后方的設(shè)備需注意內(nèi)測(cè)以前方數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。攤鋪過(guò)程利用檢測(cè)機(jī)器人對(duì)3D數(shù)字化攤鋪數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，完成數(shù)據(jù)交換的同時(shí)，對(duì)相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，從而保障路面攤鋪高度。轉(zhuǎn)站時(shí)跟蹤機(jī)器人自動(dòng)半徑在150 m范圍內(nèi)，利用后方檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行交替轉(zhuǎn)站。施工過(guò)程中，備用機(jī)器人為棱鏡控制站，保障施工連續(xù)性。

（2）質(zhì)量驗(yàn)證和處置。攤鋪?zhàn)鳂I(yè)完成之后，采集路段數(shù)據(jù)，從質(zhì)量檢測(cè)和驗(yàn)證角度出發(fā)，符合相應(yīng)規(guī)定的同時(shí)，針對(duì)質(zhì)量檢測(cè)具體操作規(guī)范實(shí)行。分段攤鋪每段攤鋪路面需進(jìn)行質(zhì)量控制，擴(kuò)大檢查范圍和頻率，質(zhì)量不過(guò)關(guān)的位置和參數(shù)，及時(shí)采用補(bǔ)救措施。

6 裝備應(yīng)用效果展示和具體分析

攤鋪完成后對(duì)攤鋪質(zhì)量進(jìn)行分析，檢測(cè)數(shù)據(jù)的波動(dòng)情況，繪制攤鋪質(zhì)量差值分布?？紤]厚度和寬度等設(shè)計(jì)內(nèi)容，計(jì)算其中存在的標(biāo)準(zhǔn)差。對(duì)坡度的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，提高分析準(zhǔn)確度。進(jìn)入到具體施工環(huán)節(jié)，施工人員需根據(jù)計(jì)算機(jī)平臺(tái)內(nèi)容，將施工建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)容錄入到信息庫(kù)中，制成電子表格，將表格中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入全站儀中。在適當(dāng)位置安放全站儀并控制好設(shè)備之間的距離，通常情況下需保障無(wú)視線遮擋，針對(duì)攤鋪施工速度和振搗頻率有效調(diào)整。在具體施工過(guò)程中，需對(duì)攤鋪機(jī)設(shè)備方向和松鋪系數(shù)有效確定，利用全站儀做好環(huán)境觀察，施工現(xiàn)場(chǎng)和車輛做好前提調(diào)度安排，避免出現(xiàn)遮擋物阻礙視野。實(shí)際施工階段針對(duì)設(shè)備和控制點(diǎn)采用科學(xué)監(jiān)督方式，為后續(xù)施工做好鋪墊。尤其是正常起步環(huán)節(jié)，機(jī)器正常運(yùn)行之后，注意按照攤鋪之間的距離，完成測(cè)量工作，同時(shí)保證復(fù)測(cè)工作質(zhì)量，如果發(fā)現(xiàn)標(biāo)尺變化幅度過(guò)大，需立刻停止施工并檢查，待確定好設(shè)備的狀態(tài)，再進(jìn)行施工。

7 具體案例分析

該文所依托工程為龍川至懷集公路（連平至英德段）路面工程施工LM7標(biāo)段，該合同段起訖樁號(hào)為K238+000～K276+915，長(zhǎng)38.915 km，主線路面結(jié)構(gòu)為：15 cm碎石墊層+20 cm水泥穩(wěn)定碎石底基層+38 cm水泥穩(wěn)定碎石基層+8 cm粗粒式瀝青混凝土下面層（AC-25）+5.5 cm中粒式改性瀝青混凝土中面層（GAC-20C）+4.5 cm中粒式改性瀝青混凝土上面層（GAC-16C）。針對(duì)該項(xiàng)目的墊層分別采用3D數(shù)字化攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制技術(shù)和傳統(tǒng)掛線控制技術(shù)進(jìn)行施工對(duì)比。檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

對(duì)表1中的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用傳統(tǒng)掛線攤鋪的墊層平整度最大實(shí)測(cè)值為11.5 mm，采用3D數(shù)字化攤鋪的墊層平整度最大實(shí)測(cè)值為9.8 mm，均滿足規(guī)范≤12 mm的要求，采用3D數(shù)字化攤鋪的平整度更好；采用傳統(tǒng)掛線攤鋪的墊層橫坡偏差最大實(shí)測(cè)值為-0.3%，采用3D數(shù)字化攤鋪的墊層橫坡偏差最大實(shí)測(cè)值為0.09%，采用掛線攤鋪的橫坡偏差最大值已經(jīng)達(dá)到規(guī)范極值，而采用3D數(shù)字化攤鋪的橫坡偏差最大值遠(yuǎn)小于規(guī)范±0.3%的要求；采用傳統(tǒng)掛線攤鋪的墊層高程偏差最大實(shí)測(cè)值為5 mm，最小值為-4 mm，采用3D數(shù)字化攤鋪的墊層高程偏差最大實(shí)測(cè)值為2 mm，最小值為-2 mm，均滿足規(guī)范（+5 mm，-15 mm）的要求，采用3D數(shù)字化攤鋪的高程偏差更小，更加貼近設(shè)計(jì)高程；采用傳統(tǒng)掛線攤鋪的墊層厚度最小實(shí)測(cè)值為141 mm，厚度代表值為150 mm，采用3D數(shù)字化攤鋪的墊層厚度最小實(shí)測(cè)值為149 mm，厚度代表值為150 mm，均滿足規(guī)范的要求，采用3D數(shù)字化攤鋪的整體厚度更加接近設(shè)計(jì)厚度，均勻性更好。分析圖表如圖1～4所示。

圖1 掛線攤鋪和3D數(shù)字化攤鋪平整度分析對(duì)比

表1 3D數(shù)字化攤鋪與掛線攤鋪檢測(cè)結(jié)果對(duì)比表

通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析對(duì)比，采用3D數(shù)字化攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制技術(shù)進(jìn)行施工的結(jié)構(gòu)層平整度、橫坡偏差、高程偏差和厚度的精度、穩(wěn)定性、均勻性都較傳統(tǒng)掛線攤鋪控制技術(shù)要好。

8 保障質(zhì)量措施分析

（1）制度保障。施工現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)程度需通過(guò)制度落實(shí)和規(guī)范，將施工技術(shù)應(yīng)用流程和方式有效調(diào)整，尤其是應(yīng)用過(guò)程中針對(duì)施工中存在的問(wèn)題進(jìn)行全面的關(guān)注和控制，結(jié)合具體施工環(huán)節(jié)，幫助施工人員在正確的指導(dǎo)下完成工作。制度的制定需從工程宏觀角度出發(fā)，解決具體工程存在的問(wèn)題，保障施工質(zhì)量和效率。

（2）施工過(guò)程質(zhì)量控制。針對(duì)技術(shù)應(yīng)用的具體施工過(guò)程，主要是質(zhì)量控制和保障。施工技術(shù)人員對(duì)施工建設(shè)中涉及的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容，需及時(shí)總結(jié)和提升，從建筑原材料應(yīng)用和技術(shù)應(yīng)用等多個(gè)方面，對(duì)建筑施工全面控制。保障施工質(zhì)量，從控制工作質(zhì)量出發(fā)，促進(jìn)建筑工程質(zhì)量管理制度的有效落實(shí)。

（3）施工現(xiàn)場(chǎng)安全保障。通過(guò)培訓(xùn)教育等方式，協(xié)調(diào)工作內(nèi)容，通過(guò)對(duì)施工建筑人員培訓(xùn)，提高工作人員安全意識(shí)，保障施工現(xiàn)場(chǎng)安全，提高施工效率。

9 結(jié)束語(yǔ)

圖2 掛線攤鋪和3D數(shù)字化攤鋪橫坡偏差分析對(duì)比

圖3 掛線攤鋪和3D數(shù)字化攤鋪高程偏差分析對(duì)比

圖4 掛線攤鋪和3D數(shù)字化攤鋪厚度分析對(duì)比

3D數(shù)字化攤鋪技術(shù)公路路面攤鋪中應(yīng)用逐漸廣泛，推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展。施工技術(shù)人員需根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，針對(duì)性提出優(yōu)化和改進(jìn)措施，提高施工質(zhì)量和效率，應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)多方面的優(yōu)勢(shì)，降低建筑施工成本，減少安全隱患。