數(shù)控機(jī)械技術(shù)在高速公路土建施工中的應(yīng)用

摘要：目的 研究數(shù)控機(jī)械技術(shù)在高速公路土建施工中的應(yīng)用，并分析其相較傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)越性。方法 對數(shù)控機(jī)械技術(shù)的基本定義、原理、特點、流程等進(jìn)行說明，并結(jié)合實踐的工程分析其施工標(biāo)高誤差、成本效益等。結(jié)果 其在施工標(biāo)高誤差方面比傳統(tǒng)技術(shù)更小，投入的成本更低，帶來了更多的效益，優(yōu)勢較為顯著。結(jié)論 相較傳統(tǒng)技術(shù)，將數(shù)控機(jī)械技術(shù)運用于高速公路土建施工中，優(yōu)勢十分明顯，值得在各項建筑工程中最廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)械技術(shù)；高速公路；土建工程；施工；應(yīng)用；研究

前言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各項信息技術(shù)水平的提升，數(shù)字化控制技術(shù)在各個行業(yè)中均有廣泛的應(yīng)用，其也是各個行業(yè)發(fā)展情況的主要表現(xiàn)之一。在高速公路土建施工中，各項外形參數(shù)均是機(jī)械操作人員進(jìn)行大致的目測，并采用手工操作來完成的，包括標(biāo)高、坡度、平整度等，該過程中，由于土建機(jī)械的性能、操作人員水平均有一定的差異，會出現(xiàn)較大的誤差，使得施工產(chǎn)品一次驗收合格率不理想。該情況不僅會影響施工成本及進(jìn)度等，也會對施工企業(yè)的信譽(yù)形象帶來不良的影響?？梢詫F(xiàn)在十分先進(jìn)的數(shù)字機(jī)械控制技術(shù)運用其中，其能夠充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，有效的克服上述困難，對該技術(shù)進(jìn)行深入的探討與研究也是十分有必要的。

1.數(shù)控機(jī)械施工的基本情況

數(shù)控機(jī)械施工是指先建立各種類型的平臺，包括三維設(shè)計圖模型、現(xiàn)場定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集體系、數(shù)控控制系統(tǒng)等，并將各個平臺連接起來，實現(xiàn)信息的雙向交流，使得施工現(xiàn)場的各項信息能夠有效的整合，交流更加通暢，不會受到時間及空間的限制，有效的控制施工中的各個機(jī)械設(shè)備，提高管理效率。在高速公路土建工程中，可以將數(shù)字控制系統(tǒng)安裝至各個機(jī)械設(shè)備中，包括平地機(jī)、推土機(jī)、壓路機(jī)、攤鋪機(jī)等，使之構(gòu)成數(shù)控設(shè)備，能夠進(jìn)行各縣施工活動和，如開挖土石方開挖、整理施工場地、路基壓實、路面攤鋪、各個階段的驗收等。數(shù)控機(jī)械施工不僅可以對單機(jī)或者是多臺設(shè)備組合進(jìn)行控制，也可以實現(xiàn)施工中某一環(huán)節(jié)和分項工程的控制，并能在整體上進(jìn)行全線多標(biāo)段或者多機(jī)械組合的控制，實現(xiàn)管控一體化，其即為性能強(qiáng)大的管理手段[1]。

2.技術(shù)原理

數(shù)控機(jī)械施工是利用智能全站儀實現(xiàn)實時的動態(tài)控制，或者運用GPS中的RTK技術(shù)，獲得機(jī)械設(shè)備的三維位置及基本情況，定位系統(tǒng)及各個傳感器會將信號發(fā)送至系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)該信號則能夠?qū)鞲衅黠@示數(shù)值進(jìn)行詳細(xì)的記錄，并根據(jù)三維設(shè)計模型及當(dāng)前設(shè)備的三維狀態(tài)信息等來指示設(shè)備的各個部件、目標(biāo)、工作面位置，并有效指導(dǎo)人員實施自動模式控制鏟刀施工，指導(dǎo)方式有圖形、數(shù)值、聲音提示[2]。

3.施工流程及特點

土建工程中運用數(shù)控機(jī)械技術(shù)時，各個環(huán)節(jié)的流程均有趨區(qū)別，如路基填筑數(shù)控施工技術(shù)的施工流程是先將設(shè)計數(shù)據(jù)全部輸入系統(tǒng)，設(shè)置定位基站，在利用運輸設(shè)備將施工材料運輸至施工現(xiàn)場，數(shù)控推土機(jī)把料堆分散，并通過控制使之并能夠自動調(diào)整鏟斗，將物料粗平。數(shù)控平地機(jī)結(jié)合設(shè)計的數(shù)據(jù)，適當(dāng)調(diào)整調(diào)整鏟刀，對物料進(jìn)行精平，在利用數(shù)控壓路機(jī)對其進(jìn)行碾壓、緊實，動態(tài)的顯示各個部門的壓實次數(shù)及狀態(tài)，完成后將動態(tài)數(shù)據(jù)顯示出來。數(shù)控機(jī)械施工特點在于能夠?qū)⒃O(shè)計數(shù)據(jù)直接輸入系統(tǒng)，不需要進(jìn)行放樁、護(hù)樁等工作，減少工作量，也基本排除掉了天氣、光線等自然條件的不穩(wěn)定因素，提高施工安全性及施工質(zhì)量；省去了打樁參照環(huán)節(jié)啟動化控制及收集信息過程，減少了機(jī)械的使用及燃油等能源消耗；能夠?qū)こ塘亢唾|(zhì)實現(xiàn)動態(tài)跟蹤監(jiān)控，施工過程的管控一體化程度高，有效降低返工的概率，提升工程的效益。

4.應(yīng)用分析

數(shù)控機(jī)械技術(shù)以其諸多的優(yōu)勢及良好的性能被運用于高速公路的土建施工中，以下即是分析在某高速公路建設(shè)中一段300m 精加工路段應(yīng)用數(shù)控機(jī)械技術(shù)的情況。

4.1標(biāo)高誤差

施工標(biāo)高數(shù)據(jù)是施工技術(shù)準(zhǔn)確性及工程質(zhì)量評估的主要指標(biāo)之一，將傳統(tǒng)施工和數(shù)控機(jī)械技術(shù)施工后的施工標(biāo)高數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向?qū)Ρ确治?，能夠直觀的展現(xiàn)出該施工技術(shù)的良好性能及優(yōu)越性。該工程施工完畢后，對標(biāo)高誤差的測量結(jié)果如下：

在該工程中某部分利用傳統(tǒng)技術(shù)施工后的標(biāo)高檢測情況，具體結(jié)果如下：

從上述真實的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在精確度和準(zhǔn)確性方面，在工程中應(yīng)用數(shù)控機(jī)械技術(shù)進(jìn)行施工，比利用傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行施工優(yōu)勢顯著，誤差較小，說明其控制性能良好，對于強(qiáng)化施工管理控制有著而積極的促進(jìn)作用。

4.2成本支出及效益情況

傳統(tǒng)機(jī)械施工的過程中，進(jìn)行測量放樁、護(hù)樁等工序等，基本上屬于多名人員進(jìn)行配合才能正常開展，需要投入的人力物力較多，時間長，且還需要進(jìn)行數(shù)次的核對才能使得準(zhǔn)確度達(dá)到要求，外部的環(huán)境會對其造成影響，人員的安全不能得到很好的保障。之后工作人員還需要指導(dǎo)設(shè)備到場，收集各項信息資料，不僅過程繁瑣，工作量大，如果出現(xiàn)工程變更的情況，無法及時的進(jìn)行調(diào)整，直接影響施工質(zhì)量，且效率低。在運用了數(shù)控機(jī)械技術(shù)后，其能夠構(gòu)建三維建模，并提供多技術(shù)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全面整合，免去了放樁的工序，直接施工，有效的提高了施工效率，人員的工作量減少，降低了人力物力及資源的投入，也能夠提提高施工人員的安全性，在精確控制誤差的情況下，能夠?qū)π畔崿F(xiàn)多種處理，包括動態(tài)采集、自動控制等，還能夠有效的控制施工進(jìn)度及質(zhì)量，整個施工過程實現(xiàn)動態(tài)的監(jiān)控與管理。

以上述長度為300m的高速公路為例，相同的條件下對兩種施工方式的各項成本支出及施工效率進(jìn)行對比分析，具體的數(shù)據(jù)如下表所示：

上述對比結(jié)果表明，數(shù)控機(jī)械施工與傳統(tǒng)施工技術(shù)的各個項目的支出等情況均有較大的差異，人力物力等各項成本投入及施工效益方面，數(shù)控機(jī)械技術(shù)施工顯然優(yōu)于傳統(tǒng)施工技術(shù)，是先進(jìn)的施工技術(shù)。

5.總結(jié)

我國經(jīng)濟(jì)實力的提升，各項建設(shè)活動的也在持續(xù)的開展中，各個地區(qū)均對交通事業(yè)極為關(guān)注，高速度公路建設(shè)成為了十分普遍的建設(shè)項目之一。高速公路工程中包含的分項目也十分豐富，土建工程屬于其中極為重要的一部分，其對于各項要素的需求保護(hù)提升，包括施工質(zhì)量、工藝技術(shù)、成本投入、效益等，需要不斷的提升?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將數(shù)控機(jī)械技術(shù)融入到了土建工程中，有效的提升了機(jī)械化水平，以高新的技術(shù)、多平臺，使得施工技術(shù)更喲保障，強(qiáng)化質(zhì)量控制及技術(shù)水平。本文僅從一般的角度分析了數(shù)控機(jī)械技術(shù)在高速公路土建施工中的應(yīng)用，實踐的施工中還需要施工人員結(jié)合工程，不斷的積累經(jīng)驗，提高技術(shù)水平，減少施工周期，帶來良好的社會效益及經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]周灝，黃小鵬，李政，毛明章.紅層軟巖土高填方邊坡變形特征分析[J].重慶建筑.2012，11（09）：61-63.

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