3D技術(shù)在瀝青攤鋪施工中的應(yīng)用

周志偉

（中交一公局廈門工程有限公司，福建廈門401139）

1 引言

隨著信息化技術(shù)的不斷進(jìn)步，建筑行業(yè)也需要應(yīng)用更加智能化的技術(shù)來代替原始的勞動(dòng)力，這是重型資本的必然趨勢(shì)。建筑行業(yè)是一個(gè)典型的重型資本結(jié)構(gòu)，需要不斷進(jìn)行資本增密，技術(shù)迭代。3D技術(shù)就是這樣進(jìn)入建筑領(lǐng)域的，并且也給建筑行業(yè)帶來了更加智能化的操作。制約智能化技術(shù)進(jìn)入建筑行業(yè)的因素有2個(gè)，投入的研發(fā)成本以及是否可以大規(guī)模商用。只要能夠解決這2個(gè)問題，3D技術(shù)將會(huì)迅速改革建筑領(lǐng)域。因此，3D技術(shù)對(duì)于建筑行業(yè)來說，有著十分深遠(yuǎn)的影響。

2 3D智能攤鋪系統(tǒng)及其原理

基準(zhǔn)站設(shè)備、機(jī)載設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備是3D智能攤鋪系統(tǒng)的主要組成結(jié)構(gòu)。具體的組成有：（1）GNSS激光接收器是與攤鋪機(jī)熨平板采用的剛性連接，它可以算出熨平板底部的平面位置與高程，該機(jī)器是由液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)熨平板的毫米級(jí)的控制；（2）控制器，該機(jī)器可以連接GPS系統(tǒng)與攤鋪機(jī)核心部位，所以它可以既是人機(jī)交互界面，也可以是攤鋪控制中心，一般情況下的精度為1～20mm；（3）檢測(cè)設(shè)備，該設(shè)備可以通過實(shí)測(cè)的平面信息。

智能攤鋪的原理：（1）RTK原理，這是一種比較常見的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法，用于GPS測(cè)量[1]。在RTK的作業(yè)模式下，可以通過基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)鏈，將觀測(cè)到的觀測(cè)信息傳遞給流動(dòng)站，還可以把采集的GPS數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。同時(shí)，還能給出厘米級(jí)別的定位結(jié)果，時(shí)常不超過1s。（2）高程控制原理：控制器的計(jì)算機(jī)憑借優(yōu)良的精度可以計(jì)算出攤鋪機(jī)控制點(diǎn)的位置，并獲取該位置的設(shè)計(jì)高程，然后可以通過一項(xiàng)激光技術(shù)獎(jiǎng)實(shí)際的高程計(jì)算出來。電磁閥可以根據(jù)信號(hào)實(shí)現(xiàn)靈活控制油缸，并改變攤鋪高程的角度[2]。

3 項(xiàng)目概況

某夏季的試車場(chǎng)地位于江蘇省，工程占地約為1.3km2，項(xiàng)目總規(guī)劃占地為1 000m2。該項(xiàng)目共分3期進(jìn)行施工，本次工程屬于第一期，主要施工地點(diǎn)有加速車道、C區(qū)域等，第一期的路線全長為3.35km。一期進(jìn)場(chǎng)路B工程，路線長度為0.33km。進(jìn)場(chǎng)路D工程，全長為0.94km；加速跑道工程，全長為0.11km。目前要求C區(qū)域、加速跑道工程、進(jìn)場(chǎng)D工程的行車速度在160km/h，路面的平整度需要達(dá)到4m的直尺可測(cè)量，橫坡采用單面坡。進(jìn)場(chǎng)B工程、停車場(chǎng)與服務(wù)道路工程的要求是B工程速度為30km/h，停車場(chǎng)等地為20km/h。

4 3D技術(shù)攤鋪的施工應(yīng)用

4.1 攤鋪施工前期準(zhǔn)備、點(diǎn)位選取與數(shù)據(jù)采集處理

4.1.1 攤鋪施工前期準(zhǔn)備與點(diǎn)位選取

首先，需要保證攤鋪精度，就要先建立高精準(zhǔn)度的施工控制網(wǎng)，并根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)精度。依據(jù)相關(guān)的規(guī)范，高程控制網(wǎng)采用二等水準(zhǔn)網(wǎng)與平面控制網(wǎng)等綜合方式進(jìn)行布網(wǎng)。點(diǎn)位需要按照攤鋪區(qū)域進(jìn)行布設(shè)，點(diǎn)位需要在距線邊緣10～30m的兩側(cè)，且該點(diǎn)位需要處于地形開闊、不易被破壞的區(qū)域，各個(gè)網(wǎng)點(diǎn)之間需要盡可能通視。一般情況下，點(diǎn)位的間距為160～200m，還需要保證高程起算點(diǎn)的穩(wěn)固、精確，所以需要在控制網(wǎng)中設(shè)置3個(gè)深埋點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)[3]。在基準(zhǔn)點(diǎn)上還需要建立觀測(cè)墩，并把觀測(cè)墩埋入地面。為減少控制網(wǎng)的建設(shè)費(fèi)用，還需要在不影響精度的條件下，盡量做到平面的控制點(diǎn)與高程控制點(diǎn)是同一個(gè)點(diǎn)位?；鶞?zhǔn)點(diǎn)、控制點(diǎn)的規(guī)格需要按照GB 50026—2007《工程測(cè)量規(guī)范》，再結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)條件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的澆筑，數(shù)據(jù)收集時(shí)可以用全站儀和電子水準(zhǔn)儀。

4.1.2 控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與處理

控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)測(cè)量與處理分為2種：（1）平面控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)測(cè)量用途處理，平面控制網(wǎng)的測(cè)量一般情況下，分為2個(gè)步驟：首先，選擇部分控制點(diǎn)進(jìn)行GPS靜態(tài)觀測(cè)，其點(diǎn)位距離在500～700m。其次，在GPS靜態(tài)觀測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)剩余的點(diǎn)位進(jìn)行全站儀加密測(cè)量。GPS靜態(tài)觀測(cè)一般采用廣播星歷，通過一些商用軟件按照靜態(tài)的相對(duì)定位模式進(jìn)行GPS基線解算。以大地的四邊為基本的構(gòu)圖圖形，進(jìn)行基線的處理與質(zhì)量分析。（2）高程控制網(wǎng)的測(cè)量。該控制網(wǎng)的測(cè)量一般采用二等水準(zhǔn)的測(cè)量，首先需要完成3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量。待基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量完成，就可以進(jìn)行整個(gè)高程控制網(wǎng)的測(cè)量。在測(cè)量時(shí)，需要更好地規(guī)劃測(cè)量路線，而測(cè)量路線以保證精度為前提，這樣才能最大限度地減少人員、物料的耗費(fèi)。水準(zhǔn)控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理：在外業(yè)式作業(yè)結(jié)束后，需要檢查相關(guān)的數(shù)據(jù)并計(jì)算各個(gè)點(diǎn)位的高差，等待計(jì)算結(jié)果符合要求后才能進(jìn)行水準(zhǔn)網(wǎng)的平差計(jì)算。

4.2 3D攤鋪施工的應(yīng)用

4.2.1 3D模型的建立

該模型的建立需要利用原有的地表數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的三維設(shè)計(jì)模型，并把該模型導(dǎo)入3D攤鋪的控制箱內(nèi)。加速跑道工程與進(jìn)場(chǎng)D工程，根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖紙，在3D軟件中進(jìn)行最下層的攤鋪數(shù)據(jù)三維模擬。在后續(xù)的攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中，豎直移動(dòng)設(shè)計(jì)面就能獲得每層的攤鋪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。C區(qū)域需要大面積攤鋪，所以需要保證攤鋪的精度，在設(shè)計(jì)攤鋪數(shù)據(jù)時(shí)需要分區(qū)處理，還要考慮施工縱縫。

4.2.2 瀝青混合料的攤鋪技術(shù)

1）攤鋪流程概述

攤鋪需要的流程分為以下幾個(gè)：基準(zhǔn)站搭設(shè)—發(fā)射器架設(shè)—流動(dòng)站的啟動(dòng)—攤鋪系統(tǒng)啟動(dòng)—攤鋪—檢測(cè)?；鶞?zhǔn)站需要在攤鋪區(qū)域5km的半徑內(nèi)；發(fā)射器一般采用mmGNSS的發(fā)射型號(hào)，因?yàn)槠浒l(fā)射器的特點(diǎn)，需要把該發(fā)射器架設(shè)在控制網(wǎng)點(diǎn)上。該位置需要距離攤鋪現(xiàn)場(chǎng)至少在10m遠(yuǎn)，最大的距離不能小于150m，在發(fā)射器架設(shè)啟動(dòng)前，需要確定水準(zhǔn)點(diǎn)位的高程與儀器高。檢測(cè)分為以下幾種檢測(cè)：（1）高程檢測(cè)，在攤鋪時(shí)檢測(cè)人員，可以用mmGPS流動(dòng)站進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目有壓實(shí)高程、松鋪高程、用軟件算出高程偏差等；（2）溫度檢測(cè)：在攤鋪的過程中，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)料車的溫度、松鋪后的溫度等；（3）平順性檢測(cè)：在壓實(shí)養(yǎng)護(hù)后，可以采用平順儀、靠尺檢測(cè)其平順性。

2）攤鋪施工

攤鋪機(jī)械裝備：根據(jù)現(xiàn)實(shí)的施工環(huán)境，在加速跑道與進(jìn)場(chǎng)D工程、進(jìn)場(chǎng)B工程等地方安排1～2臺(tái)攤鋪機(jī)器進(jìn)行聯(lián)合攤鋪施工。在C區(qū)域需要3臺(tái)攤鋪機(jī)器聯(lián)合攤鋪施工，其走形應(yīng)為品字形。攤鋪施工：（1）攤鋪機(jī)到位后，先要預(yù)熱機(jī)器30～60min。使其快熨平板的溫度在100℃，以此來保證攤鋪機(jī)啟動(dòng)后不產(chǎn)生拉毛現(xiàn)象。在攤鋪時(shí)需要把標(biāo)尺放置于既定位置，并調(diào)整控制箱。拌和設(shè)備的生產(chǎn)能力需要與攤鋪機(jī)的攤鋪速度相匹配，在攤鋪的過程中需要攤鋪機(jī)器保持穩(wěn)定而勻速的速度，否則就會(huì)造成攤鋪失敗。

5 結(jié)語

本文對(duì)3D智能系統(tǒng)與點(diǎn)位進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，闡述了3D技術(shù)如何在瀝青攤鋪中應(yīng)用。3D等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷滲透各個(gè)行業(yè)，這是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，牢牢掌握核心的科技，才會(huì)不落后于別人，才能在社會(huì)發(fā)展進(jìn)步中站穩(wěn)腳跟，為社會(huì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。