數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)在公路工程施工中的應(yīng)用

李強(qiáng)

摘 要：數(shù)控機(jī)械是隨著智能化系統(tǒng)和技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新而逐步研發(fā)和應(yīng)用在當(dāng)前的公路施工之中的，而以數(shù)控機(jī)械設(shè)備為核心的各種施工技術(shù)及其相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)和要求也在逐步的完善之中，這種技術(shù)在現(xiàn)階段的公路工程建設(shè)中發(fā)揮著非常重要的作用，它可以迅速提升施工的效率，并且可以更為精準(zhǔn)的達(dá)到設(shè)計(jì)要求中的各項(xiàng)指標(biāo)和參數(shù)，減少人為操作的失誤和錯(cuò)誤，提升施工質(zhì)量的水平。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)械；技術(shù)；公路施工；應(yīng)用

引言

數(shù)控機(jī)械在公路的建設(shè)過程中，人們通過不斷的實(shí)踐和探索，逐漸摸索出一套數(shù)控機(jī)械的施工技術(shù)模式和更多的技術(shù)處理辦法，對于公路建設(shè)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)擁有更高的完成度，相較于傳統(tǒng)的道路施工技術(shù)，數(shù)控機(jī)械的智能化水平和數(shù)字化的水平更高，能夠與當(dāng)前的各項(xiàng)工程系統(tǒng)建設(shè)相互融合與對接，擁有很高的契合度，這就大大提高了各型機(jī)械設(shè)備在作業(yè)狀態(tài)下的工作效率和質(zhì)量，也可以節(jié)省很多建設(shè)成本和費(fèi)用支出。

1數(shù)控機(jī)械的概述

伴隨各種數(shù)字化技術(shù)及其相應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)的快速研發(fā)與實(shí)踐應(yīng)用，在很多工作領(lǐng)域中由原來人的管理和操作，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械通過自動(dòng)化和數(shù)字化的控制程序和系統(tǒng)來完成相應(yīng)的工作任務(wù)，目前多個(gè)行業(yè)已經(jīng)將數(shù)字化的技術(shù)發(fā)展水平用來衡量整個(gè)行業(yè)的科技含量水平和發(fā)展趨勢。在公路工程的建設(shè)中，土建是其中非常重要的重點(diǎn)施工項(xiàng)目，其設(shè)計(jì)方案和圖紙中往往會(huì)涉及到很多關(guān)于坡度和標(biāo)高等指標(biāo)參數(shù)，這是為了滿足下一步的施工需求以及形狀設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)置的，在開展土建工程的施工作業(yè)中，就要精準(zhǔn)的達(dá)到這些指標(biāo)的限定性要求，而目前很多土建工程中都會(huì)利用數(shù)控的機(jī)械設(shè)備來替代以往的人工作業(yè)模式，在確保施工質(zhì)量和安全的前提下，能夠精準(zhǔn)的完成施工任務(wù)達(dá)到了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)控機(jī)械設(shè)備的廣泛應(yīng)用，不僅能夠解決反反復(fù)復(fù)出現(xiàn)的施工質(zhì)量問題，對一些棘手的指標(biāo)達(dá)標(biāo)問題進(jìn)行合理的解決，而且還可以節(jié)省施工勞動(dòng)的時(shí)間，加快施工進(jìn)度和節(jié)奏，確保施工的質(zhì)量過硬，下面就從幾個(gè)方面來重點(diǎn)論述數(shù)控機(jī)械的含義、工作機(jī)理以及具體的作用。

1.1數(shù)控機(jī)械化施工的概念

利用數(shù)字化控制系統(tǒng)來開展機(jī)械化模式的施工作業(yè)，這是一種先進(jìn)的施工技術(shù)手段和方案，它通過設(shè)計(jì)人員所構(gòu)件的三維式立體的設(shè)計(jì)圖紙所生成的各種數(shù)據(jù)模型，對施工現(xiàn)場的各個(gè)路段進(jìn)行定位和勘察，搜集各類信息數(shù)據(jù)建成處理系統(tǒng)，并完善機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)建設(shè)等重要工作作為主要的施工框架，這其中包含了多種復(fù)雜而且難度很高的技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)等準(zhǔn)備工作，能夠?qū)⒏鱾€(gè)方面和施工現(xiàn)場的各個(gè)區(qū)域的信息資源有機(jī)整合起來，從全局把握施工進(jìn)度，并且能夠針對一臺(tái)或者幾臺(tái)正在作業(yè)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和控制，極其適用于各種大型復(fù)雜的土建工程項(xiàng)目，在其中能夠充分的發(fā)揮數(shù)字化的應(yīng)用優(yōu)勢。

1.2數(shù)控機(jī)械化施工原理

數(shù)控機(jī)械化施工，采用智能機(jī)器人全站儀實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位控制或者4E0的F/G技術(shù)，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確獲知工程機(jī)械的三維位置和狀態(tài)；系統(tǒng)通過接受定位系統(tǒng)和各種傳感器發(fā)送過來的信號(hào)，實(shí)時(shí)記錄傳感器的數(shù)值，對數(shù)字化三維設(shè)計(jì)基準(zhǔn)模型與當(dāng)前機(jī)器三維位置狀態(tài)信息，以圖形、數(shù)值和聲音信號(hào)等多種方式指示機(jī)械工作部件與目標(biāo)工作面的相對位置，引導(dǎo)操作員自動(dòng)控制鏟刀精確施工。

1.3數(shù)控機(jī)械施工的工藝流程、以路基填筑為例，施工流程是：把設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸進(jìn)系統(tǒng)中，架設(shè)好定位基站，使機(jī)械在一個(gè)定位基準(zhǔn)上，用運(yùn)料車進(jìn)行裝。卸料，數(shù)控操作推土機(jī)把料堆散開，自動(dòng)調(diào)節(jié)鏟斗粗平物料，數(shù)控操作平地機(jī)結(jié)合設(shè)計(jì)自動(dòng)調(diào)節(jié)鏟刀精平，數(shù)控操作壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，實(shí)時(shí)顯示碾壓區(qū)域壓實(shí)度與壓實(shí)遍數(shù)，結(jié)束施工，然后及時(shí)給出動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

1.4數(shù)控機(jī)械施工特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)械施工可以直接輸入有關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行無樁施工，一定程度上節(jié)省了人工！時(shí)間和燃油，能夠有效提高設(shè)備組合在整體上的效率，增加施工過程的安全性；不再有打樁參照環(huán)節(jié)，自動(dòng)化控制和進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，降低機(jī)械的使用頻率；對工程量和質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，方便達(dá)到管控一體化；全過程實(shí)行動(dòng)態(tài)控制，消除返工問題。傳統(tǒng)機(jī)械施工，要求測量放樁和護(hù)樁，并且多人配合和多次復(fù)核，效率較低，對于天氣等條件有較高依賴性，施工安全性較差；根據(jù)樁位檢測進(jìn)行復(fù)核調(diào)整，人工操作設(shè)備進(jìn)行多次作業(yè)到位！收集和整理數(shù)據(jù)，機(jī)械使用比較頻繁；現(xiàn)場有關(guān)數(shù)據(jù)或者設(shè)計(jì)變更數(shù)據(jù)不能及時(shí)反饋；分成若干步驟進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，經(jīng)常發(fā)生返工現(xiàn)象。

2數(shù)控機(jī)械施工的實(shí)例和效果

2.1成型后的外觀數(shù)據(jù)

未驗(yàn)證其技術(shù)指標(biāo)，這里選擇傳統(tǒng)機(jī)械施工與數(shù)控機(jī)械施工兩個(gè)方法，在一高速路段取兩段各200m路段做標(biāo)高數(shù)據(jù)的比較，從比較結(jié)果可以得到，傳統(tǒng)機(jī)械和數(shù)控機(jī)械在施工后關(guān)于數(shù)據(jù)誤差和精度不是一個(gè)檔次，后者數(shù)據(jù)均方差要比傳統(tǒng)機(jī)械均方差減小超過5倍。

2.2兩種作業(yè)方法的成本比較和經(jīng)濟(jì)效益

在某高速路段一標(biāo)，選擇全幅400m路基工段，選擇兩種機(jī)械施工方式分別施工200m，數(shù)控機(jī)械方式，0.5d（施工完，一次驗(yàn)收后達(dá)到合格，傳統(tǒng)機(jī)械方式，1天施工完，一次驗(yàn)收后達(dá)到合格。對于設(shè)備、人員和施工時(shí)間，數(shù)控機(jī)械作業(yè)模式中測量人員1人，沒有輔助測量員和護(hù)樁員；數(shù)控平地機(jī)1臺(tái)，推土機(jī)和壓路機(jī)各1臺(tái)；時(shí)間是半個(gè)班臺(tái)4小時(shí)。傳統(tǒng)機(jī)械作業(yè)模式中測量人員1人，輔助測量員2人，護(hù)樁員5人；平地機(jī)、推土機(jī)和壓路機(jī)各1臺(tái)；時(shí)間是1個(gè)臺(tái)班8小時(shí)。人工費(fèi)比較：選擇數(shù)控機(jī)械，完全達(dá)到無樁化施工，只要1個(gè)測量人員對路基的外形參數(shù)進(jìn)行輸入與收集，沒有輔助測量員和護(hù)樁員，防治現(xiàn)場人員干擾到機(jī)械施工，消除由此造成的安全隱患，節(jié)省很多人工費(fèi)。通過施工中有關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算可知，對于人工費(fèi)，數(shù)控機(jī)械方式是傳統(tǒng)機(jī)械的23.7%。燃油消耗，柴油價(jià)格按照7.16元/L：選擇數(shù)控機(jī)械后，燃油費(fèi)節(jié)省1156元，對于該項(xiàng)費(fèi)用，數(shù)控機(jī)械方式是傳統(tǒng)機(jī)械的74.2%。機(jī)械臺(tái)班費(fèi)：選擇數(shù)控模式機(jī)械臺(tái)班費(fèi)節(jié)省了500元，對于該項(xiàng)費(fèi)用，數(shù)控機(jī)械方式是傳統(tǒng)機(jī)械的77.3%。根據(jù)上述三項(xiàng)費(fèi)用有關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果：傳統(tǒng)作業(yè)方式下，人工費(fèi)、燃油消耗和機(jī)械臺(tái)班費(fèi)共計(jì)7828元；數(shù)控作業(yè)方式下，人工費(fèi)、燃油消耗和機(jī)械臺(tái)班費(fèi)共計(jì)5302元。所以，以200m道路施工為例，兩種作業(yè)模式下直接成本，數(shù)控機(jī)械施工費(fèi)是傳統(tǒng)機(jī)械模式下的67.7%，比較起來節(jié)省32.3%。

結(jié)束語

國內(nèi)交通和市政工程建設(shè)在快速發(fā)展，對于工期、成本和質(zhì)量控制要求不斷增高，傳統(tǒng)機(jī)械施工已經(jīng)較難滿足要求，而數(shù)控機(jī)械的多機(jī)和多標(biāo)段作業(yè)不僅保證施工方安全、高效和優(yōu) 質(zhì)施工，也對業(yè)主智能與數(shù)字化管理、實(shí)時(shí)掌控作業(yè)進(jìn)展與質(zhì)量、施工管理給出較可靠平臺(tái)，數(shù)控機(jī)械施工以安全、高效、優(yōu)質(zhì)質(zhì)和可以及時(shí)掌控施工情況等優(yōu)勢，將成為未來土建施工的一個(gè)重要發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭生萍.試論高速公路土建工程施工計(jì)量[J].廣東建材，2012（11）：90-92

[2]劉祥坤.機(jī)械數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].中國科技投資，2013（10）：130