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摘要：近年来，我国的科学技术有了很大进展，3D技术有了很大进展，并在公路工程中得到了广泛的应用。文章介绍了3D技术摊铺系统控制的基本原理，阐述了3D技术摊铺系统的主要设备与工艺流程，并结合柳州至南宁高速公路改扩建工程实例，分析了3D自动化摊铺技术应用于路面施工的效果。
关键词：3D技术；公路工程；路面施工；应用
引言
随着社会的不断发展进步，利用先进的科学技术手段提高工程施工管理水平，特别是应用数字化施工提高工程施工质量水平和施工效率，是当今工程建设共同追求的质量和效益目标。工程数字化施工就是使用计算机、定位、自动控制以及可视化等技术将工程建设整个过程数字化、信息化、智能化、可视化，从而达到现代化施工建设的目标。数字化的施工与管理是大型建设工程现代化的需要，也是数字化时代的必然趋势。数字化施工以其所倡导的安全施工、绿色环保施工和高科技施工的理念，受到越来越多国内外建筑企业的关注和应用。
1 3D技术摊铺系统控制基本原理
3D技术摊铺系统主要由全站仪基准站和摊铺自动控制系统组成。系统工作时，架设在控制点上的机械控制全站仪将捕获安装在摊铺机桅杆上的3６0°棱镜的三维坐标数据，通过摊铺机系统上的数据传输电台实时将棱镜坐标数据传送到摊铺自动控制系统的控制箱中，控制箱将获得的当前坐标信息与设计卡中的三维数据进行对比，生成相应的高程修正信息并传递摊铺机左右两侧边控箱，这时再由边控箱对应生成相应的比例驱动信号，通过液压阀驱动摊铺机牵引臂液压油缸，使熨平板进行相应方向的调整和修正，从而使摊铺道面产生坡度和高程变化，弥补路面波动，实现所要求的路面平整度。
2摊铺测量数据分析
根据现场检测数据采集分析，采用3D自动化摊控制系统进行的施工和采用传统施工方法进行施工的数据精度基本上一致，无论压实后和松铺检测的实际摊铺标高与设计标高误差都在10ｍｍ以内，并且设备运行非常稳定，3D自动化摊铺控制系统的测量、施工精度完全符合施工技术规范要求。（2）数据存档建立数据库，按照需要和规定要求储存测量数据，并向业务部门提供存档数据。
3摊铺控制施工工艺
1）基准站架设。基准站架设位置位于摊铺区域5km半径内，架设位置需要对空，通视条件良好。2）mmGNSS发射器架设。mmGNSS发射器有效半径为200m左右，高差为10m左右，对于mmGNSS发射器的架设需要考虑振动、通视、点位安全。基于以上考虑，mmGNSS发射器架设在控制网点上，距离摊铺现场不小于10m，最大距离不大于150m，架设启动前精确检核水准点高程和仪器高。3）mmGNSS流动站启动及检核控制点。mmGNSS流动站启动后，检核控制网中至少4个控制点的坐标，并根据设计数据进行摊铺表面的检核，进行精度评估。4）mmGNSS摊铺系统的启动。按照施工要求分配控制箱操作手和摊铺巡检，负责双边摊铺过程的检查，并及时向操作手汇报进行实时调整。5）摊铺。将摊铺机的标尺置于设定位置，打开开关开始铺筑，摊铺机振级设置为4级。摊铺开始时，需手动控制摊铺，约摊铺6～10m，摊铺稳定后调为自动控制，进入3D摊铺模式。6）监测。①高程监测：摊铺时，检测人员用mmGPS流动站实时监测松铺高程、压实高程，软件自动反算高程偏差，同时通过计算获取摊铺横坡，及时反馈到3D摊铺控制系统中，进行必要的修正。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆②温度监测：摊铺过程中，实时监测运料车中沥青料温度、松铺后沥青料温度、压实后沥青料温度。③平顺性检测：压实养护后，采用平顺仪和靠尺检测平顺性。
4存在问题和思考
采用3D技术进行摊铺，顶面高程控制的误差主要来源有：（1）测站仪器安装的精度；（2）施工摊铺设备与系统发出指令反应的灵敏度。以上两个方面的误差因素，实施证明，能控制好难度不大。因此，顶面高程达到预设值是可行的。而底层高程控制不理想，要达到理想的平整度和保证压实后标高完全控制在容许范围，就需要对铺筑底面设置足够多的测点，根据松铺系数调整顶面摊铺高程，这样既增加底面测量工作量，又增加系统数据的输入。因此我们对实施过程进行了一些思考，如果铺筑底面，标高控制不理想，我们以路床标高达到50ｍｍ这种情形进行分析。因测点设置少，以下承层误差为0的极端情况指导上层结构的摊铺，同时为方便计算，松铺系数均按1．35计算（实际各结构层松铺系数是不同的），以优化施工控制。
5 3D自动化摊铺系统施工的优势
（1）传统施工向数字化施工的转变。传统的工程设计借助于Ｍｏｓｓ（ＭＸ ＲｏａDｓ）、Ａｕ－ｔｏＣＡD等软件实现了二维和三维的工程设计，然而这些设计仅仅停留在电脑或图纸显示上，无法真正应用于施工，这就产生了设计和施工的脱节，降低了设计文档的使用效率。3D自动化摊铺系统配套的软件可以很好地解决了这一难题，将工程设计与实际施工相融合，数字化施工是实现全自动化施工的转变。（2）数字化摊铺施工。无需人工架设引导基准，采用全站仪引导进行精准数字化施工作业。在确保摊铺标高的同时兼顾了摊铺面的平顺性和平整度，可以提供完整的联合施工解决方案，可以把施工的各个相关密切的联系起来。施工信息可以通过统一平台在施工方进行分发和分享，实现工作的协同，实现数字化、自动化施工作业，提高工作效率。（3）施工过程化控制。对摊铺面进行实时的三维坐标数据检测和施工质量进行反馈，精准的控制施工全过程。实现施工过程透明化，掌控施工质量。可以实时了解该路面结构施工层情况，还可以显示施工报告实时掌控施工的过程，把数字化模型放到机械控制中，确保在第一次施工中就可达到要求。（4）节省资源投入，提升安全作业水平。3D摊铺自动控制系统工作时不需要太多的施工人员和施工辅助人员，大大降低了施工人员的劳动强度，节省资源投入；施工现场整洁有序，确保人员和机械设备的安全，确保安全、减少施工事故。因为可以实时监控施工现场，了解人员、设备、机器的准确位置，可以实现施工的安全；同时因为减少了人机混合作业，避免了安全事故的发生。（5）智能化施工作业。把设计数据导入到3D摊铺自动控制系统，施工过程系统自动的进行控制，无需测量放样和找基准线，减少了人为因素对施工质量的影响，实现智能化施工作业，提高施工质量水平。
6摊铺质量控制措施
1）严格按设计文件、设计图纸、有关技术标准、规范组织施工，自觉主动地接受监理工程师的技术指导和质量监督。2）充分考虑拌和设备的生产能力与摊铺机摊铺速度相适应的情况，保证摊铺过程的匀速、缓慢、连续不间断，中途不得随意变速或停机。3）摊铺过程中，需要设专人检查铺筑厚度及平整度，处理路缘石部位。摊铺过程中，在压路机未碾压混合料之前，施工人员不得进入踩踏。
结语
综上所述，3D自动化摊铺系统得到了较好的推广和应用，提升了路面工程施工管理水平和施工质量水平，节约资源投入，提高工作效率。当今机械控制系统已经非常成熟，可以提供完整的联合施工解决方案，把施工的各个相关方密切的联系起来。施工信息可以通过统一平台在施工的相关方进行分发和分享，实现工作的协同，提高工作效率。
参考文献：
［1］ＪＴＧ／Ｔ Ｆ20－2015，公路路面基层施工技术细则［Ｓ］．
［2］ＪＴＧ／Ｔ Ｆ40－2004，公路沥青路面施工技术规范［Ｓ］．
论文作者:李毅宏
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/25
标签：高程论文; 标高论文; 系统论文; 路面论文; 数据论文; 作业论文; 平顺论文; 《建筑模拟》2018年第33期论文;