3D攤鋪技術在路面施工中的運用

羅斌

摘? 要：隨著現代化進程的加快，我國的道路交通建設步入了高速發(fā)展時期，路面攤鋪技術也在不斷進步，在促進路面施工方面發(fā)揮著重要作用，3D攤鋪技術是近年興起的應用于房屋建筑領域的新技術，受到了市場矚目，隨著使用范圍的擴展，延伸到了公路領域，3D攤鋪技術改善了傳統(tǒng)攤鋪技術的很多不足，雖然沒有得到大規(guī)模應用，但具有廣闊的市場前景。文章將簡要分析3D攤鋪技術在瀝青路面施工中運用，為3D攤鋪技術的宣傳推廣發(fā)揮一些作用。

關鍵詞：公路;瀝青路面;3D攤鋪技術

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，在指揮部引領下，施工團隊嘗試了先進的路面毫米級高精度3D攤鋪施工技術，感受到了3D攤鋪施工技術的先進性，3D攤鋪極大的改善了高速公路路面攤鋪質量和效率，為3D攤鋪技術在云南的使用提供了良好范例，對推動3D攤鋪技術在云南乃至全國的公路路面建設中的更廣泛運用具有重要意義。

1 傳統(tǒng)攤鋪技術的不足

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

傳統(tǒng)的路面攤鋪技術，主要依靠導軌、機械式平衡梁、非接觸式平衡梁找平，精度不夠高，精度受施工機械狀態(tài)、人工測量誤差、機械振動、鋼絲撓等影響較大，施工精度不足，影響施工質量，且造成很多材料的浪費，不利于成本節(jié)約。傳統(tǒng)的路面攤鋪技術，施工前的準備工序很多，道路的基準線、中線、邊線的放樣和復測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十分迫切。

2 3D攤鋪技術的優(yōu)勢

3D攤鋪技術是近年興起的新型攤鋪技術，是3D技術在工程領域的應用，最先開始于建筑領域，后被延伸到路面攤鋪中，也由此產生了一些自動化攤鋪系統(tǒng)，逐漸被用于道路路面施工中。3D自動化攤鋪技術，克服了傳統(tǒng)攤鋪技術的很多缺陷，比如：自動化操作，實現智能攤鋪，不需要24小時人為大量輔助監(jiān)控，解放了生產力，節(jié)約了人工物力成本，提高了施工效率;3D攤鋪技術在傳統(tǒng)的攤鋪機上安裝了自動控制系統(tǒng)車載設備，能自動反映曲線彎曲度，解決傳統(tǒng)攤鋪設備在瀝青攤鋪時由于振動和高溫導致實際攤鋪坡度與設計值存在偏差較大的問題，提高控制精度，并且，能實現路面攤鋪每層厚度的控制及攤鋪坡度控制，實現精細化施工，極大的提高攤鋪質量;采用數字化施工技術，攤鋪精度真正實現毫米級別，大大減少潛在的質量隱患，做到施工質量全程管控。

較傳統(tǒng)水穩(wěn)攤鋪技術而言，3D攤鋪技術不需要拉線、放樣，從而可以節(jié)省大量的人力物力，3D攤鋪技術在傳統(tǒng)的攤鋪機上安裝了自動控制系統(tǒng)車載設備，這套設備包含一個橫坡傳感器，通過傳感器將全程人為控制的數據轉換成工程機械能夠讀懂的數據，再利用數據來控制機械操作，如采用橫坡傳感器控制熨燙板隨攤鋪位置的移動而進行相應的位移，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)攤鋪設備在瀝青攤鋪時由于振動和高溫原因而導致實際攤鋪坡度與設計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數字化攤鋪自動控制系統(tǒng)。

3.1 系統(tǒng)組成

攤鋪系統(tǒng)由GPS基準站、LZ-T5激光高程基準站、mmGPS流動站和P63攤鋪機自動控制系統(tǒng)四部分組成。（1）GPS基準站。采用的是拓普康自己研制的康HiPer系列接收機及相應的接受技術，具有很高的信號靈敏度和多路徑抑制性能，通道多、界面豐富、內存大，便于數據的接收和存儲。系統(tǒng)采用的HiPer V技術，能跟蹤多種類型信號，連接聯(lián)通、移動的網絡通訊，內存卡可插拔，標配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，防塵防水等級高，觸摸屏設計LCD顯示屏，有背景光，Windows XP操作系統(tǒng)，能適應夜間操作，性能強大;（2）系統(tǒng)配置的LZ-T5激光發(fā)射器，測量半徑300m，精度±5″，內置自動調平設置，測量寬帶達±100（5～30m）、±5m（30～300m），能持續(xù)工作18小時，使用時間長，能極大的提高施工進度;系統(tǒng)內置的MC-R3接收機，支持無線傳輸，具有2級防震等級，可抗2m水泥地面自然墜落，非常實用;系統(tǒng)配置的PZS-MC天線和激光接收器，ID號碼可使關聯(lián)的激光發(fā)射器準確無誤的鎖定目標，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流動站。流動站分為HiPer V接收機+PZS-1激光接收機兩個部分，能接收水平：±10°垂直：±10°反向角度的信號，開機即可工作，無需特殊設置，采用了智能激光技術，能自動識別發(fā)射信號，抗干擾能力強，防護等級達到IPX6，功能十分強大。

3.2 系統(tǒng)工作原理

拓普康mmGPS數字化攤鋪自動控制系統(tǒng)具體工作時，主要由拓普康mmGPS測量系統(tǒng)搭配自動系統(tǒng)發(fā)揮自動攤鋪功能。（1）測量系統(tǒng)。主要由GNSS基準站、激光發(fā)射器和mmGPS流動站三部分組成。實際工作時，先由GNSS基準站通過無線電發(fā)射器實時向流動站接收機發(fā)送差分信號，同時激光發(fā)射器實時向流動站發(fā)射高程信息;然后信號被mmGPS流動站接收機系統(tǒng)接收并進行處理解算，實現對GNSS平面厘米級和高程毫米實時級定位，實現對攤鋪地點確認。（2）拓普康mmGPS數字化攤鋪自動控制系統(tǒng)主要由GPS基準站、LZ-T5激光高程基準站、mmGPS流動站和P63攤鋪機自動控制系統(tǒng)四部分組成。系統(tǒng)工作時，架設在控制點上的GPS基準站和LZ-T5激光基準站，通過無線數據傳輸電臺和線纜將GPS差分信號和激光高程信息傳輸到MC-R3接受機，接收機對信號進行處理后，將三維數據作為傳輸給GX-60控制箱，控制箱將獲得的坐標數據與設計卡數據進行對比，生成對應的高程修正信息，再將修正信息生成對應的例驅動信號，驅動液壓閥攤鋪機牽引臂液壓油缸使熨平板調整方向，實現路面攤鋪平整度、厚度的變化。同時，mmGPS流動站能對攤鋪情況進行實時監(jiān)控，觀察攤鋪效果是否符合攤鋪設計的要求，便于攤鋪過程中實現自動化攤鋪修正，提高攤鋪質量。

4 3D攤鋪技術在路面施工中的應用案例

3D攤鋪技術在國外運用的較早，也相對成熟，而我國在這方面的應用還很不足，處于探索階段。云南省楚姚高速公路就嘗試運用了3D攤鋪技術。楚姚高速公路是《滇中城市經濟圈高速公路網規(guī)劃》新建高速公路聯(lián)絡線的二段，起于楚雄市，經牟定、姚安，止于大姚縣，規(guī)劃里程78公里，是國高杭瑞高速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準建設，設計速度采用100km/h，路基寬度26m（K4+000～K21+000，K62+800～K83+300段）、33.5m（K21+000～K62+800段），設計速度均100Km/h。高速公路路面采用了路面毫米級高精度3D攤鋪施工技術。施工團隊將楚姚高速公路的路面設計數據，包括縱斷面、橫斷面、縱坡、豎曲線、逐樁坐標等，通過3D-Office軟件將這些數據轉換為3D攤鋪系統(tǒng)默認的格式，通過啟動系統(tǒng)實現路面的自動化攤鋪。楚姚高速公路使用了該項技術，實現了數字化施工，施工過程中的全面自動化控制，實現了高精度作業(yè)、24小時作業(yè)，極大的提高了路面的施工進度和施工質量，并節(jié)省了大量人力物力，使楚姚高速公路建設團隊在工程質量和科技創(chuàng)新方面取得了卓越成績，受到了相關部門領導的肯定。這項技術的應用，也積極促進了3D攤鋪技術在云南地區(qū)的使用，為路面工程施工創(chuàng)建了極好經驗示范，對促進云南省的公路建設具有重要意義。

5 結束語

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

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