瀝青路面3D智能攤鋪技術(shù)應(yīng)用研究

趙竟成 楊超

摘要：當(dāng)前在進行公路工程建設(shè)時，大多應(yīng)用瀝青材料。進行路面的鋪設(shè)。但是傳統(tǒng)的鋪設(shè)方式在應(yīng)用時，已經(jīng)無法滿足工程的建設(shè)要求，也不符合時代的發(fā)展需求。在鋪設(shè)的過程中，不僅工作量比較多，還對機械設(shè)備的應(yīng)用和人員的操作，以及施工環(huán)境具有較高的要求。在實際建設(shè)時，施工企業(yè)需要投入更多的人力物力資源，建設(shè)出來的路面，還可能出現(xiàn)一定的問題。因此，施工企業(yè)必須對這一情況，進行深入的分析，通過引進智能3D攤鋪技術(shù)，進行路面的建設(shè)，才能保證路面施工更加的順利。通過技術(shù)的應(yīng)用，降低建設(shè)成本。本文就瀝青路面3D智能攤鋪技術(shù)應(yīng)用進行相關(guān)的分析和研究。

關(guān)鍵詞：瀝青路面;3D智能攤鋪技術(shù);應(yīng)用;分析研究

一、前言

在進行公路工程建設(shè)時，瀝青混凝土路面的施工是非常重要的。如果在實際建設(shè)時，施工企業(yè)選用的施工技術(shù)，不符合工程的建設(shè)要求，就會導(dǎo)致工程后期在應(yīng)用時，出現(xiàn)更多的病害問題。因此，施工企業(yè)必須重視路面的建設(shè)，通過引進更加先進的技術(shù)，根據(jù)工程的實際建設(shè)特點，對施工技術(shù)的應(yīng)用形式，進行準(zhǔn)確的把握。才能保證施工技術(shù)的應(yīng)用，能夠發(fā)揮更大的效果。當(dāng)前在進行瀝青路面施工建設(shè)時，已經(jīng)開始應(yīng)用3D智能攤鋪技術(shù)。這項技術(shù)具備更多的優(yōu)勢，在應(yīng)用時不僅可以提高施工質(zhì)量，而且施工方式更加的簡單快捷，可以為施工企業(yè)帶來更多的綜合效益[1]。

二、工程實例

以我國某一工程的建設(shè)來說，在進行工程施工時，建設(shè)區(qū)域占地面積比較大，在對項目進行規(guī)劃時，將其劃分為三個階段的建設(shè)。本次工程的建設(shè)屬于一期的工程施工，主要是對加速車道和進廠道路等區(qū)域進行建設(shè)。一期工程的施工路線比較長，在進行加速跑道建設(shè)時，建設(shè)的區(qū)域比較廣。而且對于工程的建設(shè)，具有明確的技術(shù)指標(biāo)，要對行車的速度進行設(shè)計，按照路面的平整度要求，對路面的實際情況進行測量。在進行橫坡施工時，采用單面坡的建設(shè)方式，通過回轉(zhuǎn)加速跑道的建設(shè)，進行原線段的計算。在對工程進行填料時，還要進行碎石的建設(shè)。在進行路面結(jié)構(gòu)層施工時，要對不同階段的基層，進行具體的管理。對于進場路線和停車場，以及服務(wù)道路工程的施工來說，進場路的工程設(shè)計，應(yīng)該對速度進行明確。還可以采用單面坡的建設(shè)形式，進行橫坡的施工，要將坡度控制在一定的范圍內(nèi)。在對停車場橫坡進行施工時，要對施工的距離進行明確。在對路基工程進行施工時，還應(yīng)該對通道的建設(shè)厚度進行計算。在進行路面的結(jié)構(gòu)層施工時，可以采用瀝青混凝土材料，進行具體的建設(shè)，并且選用正確級配的碎石底基層[2]。

三、瀝青路面3D智能攤鋪技術(shù)的應(yīng)用特點

在進行技術(shù)應(yīng)用時，對于待定點的計算來說，應(yīng)該根據(jù)實際運動狀態(tài)，將其分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種方式。載波相位差技術(shù)在應(yīng)用時，屬于動態(tài)定位的模式，可以對兩個側(cè)站載波向外觀測量的查分方法，進行實時的處理。目前這項技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且將其應(yīng)用到了公路工程的建設(shè)中，在進行實際應(yīng)用時。精度的水平比較高。而且在對工程進行測量時，不僅可以滿足普通測量的需求，還可以根據(jù)公路的建設(shè)特點，對測量工作進行改善和優(yōu)化。在進行激光發(fā)射儀器設(shè)備應(yīng)用時，主要是利用激光發(fā)射圖，對激光波進行發(fā)射。并且經(jīng)過360度的旋轉(zhuǎn)以后，將激光波的上下發(fā)射角度，調(diào)整為垂直角度，形成一個扇形的發(fā)射面。在一定的范圍內(nèi)，可以保證激光的計算精度達到最佳，在進行攤鋪時，如果攤鋪的要求比較高，對高程的精度存在具體的要求，對水平的精度要求比較低，就可以應(yīng)用這項技術(shù)。但是目前在進行技術(shù)應(yīng)用時，無法滿足高程的建設(shè)需求，因此，需要融合其他技術(shù)，才能保證技術(shù)在應(yīng)用時。能夠發(fā)揮更大的效果。這一工程在實際建設(shè)時，應(yīng)用時智能攤鋪技術(shù)，就是結(jié)合了其他的技術(shù)。通過利用水平精度和激光的高程精度，滿足工程建設(shè)的實際要求[3]。

在進行技術(shù)應(yīng)用時，可以利用原有的地表數(shù)據(jù)信息和設(shè)計圖紙的各項內(nèi)容，建立三維的電子數(shù)據(jù)信息，將其導(dǎo)入到控制箱內(nèi)，對攤鋪機建設(shè)位置進行準(zhǔn)確的計算，從而對電子數(shù)據(jù)中的計算高程進行明確?？梢岳眉す饨邮昭b置，對絕對高程進行獲取，并且將所有的數(shù)據(jù)信息反饋到控制器中。在進行技術(shù)應(yīng)用時，可以對實際高程與設(shè)計高程的差值，進行準(zhǔn)確的計算，并且對預(yù)算的過程進行全面的控制，將其轉(zhuǎn)化為電信號之后，對攤鋪機電磁閥的動作進行驅(qū)動。在驅(qū)動電磁閥時還可以對角度進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而將標(biāo)高調(diào)整到設(shè)計值。這一方案的制定，是利用GPS技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)高程精度以及平面精度，對瀝青路面的建設(shè)進行全面的控制。因此，這項技術(shù)在應(yīng)用時，具備更好的效果，而且精確度比較高，可以滿足建設(shè)的要求，避免在后期出現(xiàn)更多的質(zhì)量問題[4]。

四、瀝青路面3D智能攤鋪技術(shù)的具體應(yīng)用

（一）前期準(zhǔn)備工作

如圖1所示，在進行這一工程建設(shè)時，要想保證攤鋪作業(yè)的精度，首先要建立高精度的施工控制網(wǎng)，然后，按照設(shè)計的要求，對攤鋪的精度進行有效的控制。將其控制在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，然后，按照計算的要求和相關(guān)的規(guī)范，對高程控制網(wǎng)進行全面的管理?？梢圆捎?等水準(zhǔn)網(wǎng)和平面控制網(wǎng)等建立綜合部網(wǎng)。這種布網(wǎng)在應(yīng)用時。不僅可以對攤鋪作業(yè)的實際情況，進行全面的管理和控制，而且還可以為后期的各項作業(yè)，奠定良好的基礎(chǔ)。因此，施工企業(yè)在進行這項技術(shù)應(yīng)用時，一定要重視施工前期的準(zhǔn)備工作。在進行布網(wǎng)建設(shè)時，還應(yīng)該對各個程序進行全面的管理，確保各個程序的展開更加的科學(xué)，有效避免布網(wǎng)的建設(shè)偏差，優(yōu)化工序的各項操作。而且施工企業(yè)在進行布網(wǎng)設(shè)置時，還應(yīng)該注重精度的控制。盡可能地減少布網(wǎng)建設(shè)時，出現(xiàn)的數(shù)據(jù)誤差等現(xiàn)象[5]。

（二）選取點位與埋石作業(yè)

應(yīng)用控制網(wǎng)點對攤鋪區(qū)域的周邊布設(shè)情況進行模擬，在進行控制點位選擇時，可以將其設(shè)置在距線路邊緣30 m左右的兩側(cè)方位。因為在進行工程建設(shè)時，地形地貌比較開闊，選擇一些穩(wěn)定的，不易被破壞的區(qū)域，進行控制網(wǎng)點的建設(shè)，可以提高工程建設(shè)的穩(wěn)定性。同時，要對控制網(wǎng)點的通視程度，進行嚴(yán)格的控制，點位之間的間距要在200 m左右。要想保證工程結(jié)算更加的穩(wěn)定和精確，還要進行連續(xù)設(shè)置。通過在控制網(wǎng)點中部設(shè)計，將其作為水準(zhǔn)的基點，為后續(xù)的系統(tǒng)復(fù)測工作和維護等工作，提供有效的支持。在進行水準(zhǔn)基點建立時，需要建設(shè)觀測墩，觀測墩要埋入地面以下0.5 m左右。在觀測墩的下面設(shè)置圓柱，應(yīng)該根據(jù)建設(shè)區(qū)域的條件，對打樁的深度進行嚴(yán)格的控制。一般來說可以將深度控制在15 m左右，要想減少控制網(wǎng)點的建設(shè)費用，還要在不影響精度控制的前提下，將平面的控制點與高程的控制點進行同步設(shè)置。在進行水準(zhǔn)基點和控制點建設(shè)時，規(guī)格及尺寸的確立，要參考測量的規(guī)范要求。并且根據(jù)建設(shè)區(qū)域的實際情況和現(xiàn)場澆筑作業(yè)的要求，進行具體的設(shè)置。如圖2所示，在進行水準(zhǔn)基點和路面作業(yè)時，還應(yīng)該設(shè)立兩個臨時點，可以采用打鋼釘?shù)姆绞剑M行具體的操作。通常情況下，鋪設(shè)一層碎石料或者瀝青材料之后，臨時點會遭受破壞。在遭受破壞之后，施工人員應(yīng)該重新進行打鋼釘?shù)淖鳂I(yè)，并且應(yīng)用電子水準(zhǔn)儀器，對數(shù)據(jù)信息進行實時的采集。在進行臨時檢驗二次復(fù)測時，要保證施工的質(zhì)量能夠達到應(yīng)用的需求。在瀝青路面上層鋪設(shè)完成之后，不能在上面從直接恢復(fù)臨時點位，需要根據(jù)實際建設(shè)情況，對臨時點位進行具體的設(shè)置，才能保證后續(xù)的各項施工建設(shè)更加的順利[6]。

（三）數(shù)據(jù)信息采集與處理

在進行數(shù)據(jù)信息采集和處理時，可以利用平面控制網(wǎng)進行具體的測量。這項技術(shù)應(yīng)用時，主要包括兩種內(nèi)容，一是進行控制點位的選擇，在選擇部分控制點位之后，利用GPS技術(shù)的靜態(tài)觀測，對于點位之間的間距進行具體的設(shè)置。2是在GPS靜態(tài)觀測技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對剩余的點位進行加密測量，在這個過程中，可以應(yīng)用全站儀器設(shè)備進行測量。GPS靜態(tài)觀測技術(shù)在應(yīng)用時，應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)規(guī)范的要求，進行具體的操作，可以使用6臺左右的雙頻GPS接收機設(shè)備，采用邊連接的方式，進行具體的測量。這種方式不僅可以保證最終結(jié)果的精確性，而且能夠采取到更加完整的信息數(shù)據(jù)，可以為后續(xù)各項作業(yè)，提供有效的數(shù)據(jù)支持，因此，操作人員在進行儀器設(shè)備應(yīng)用時，必須嚴(yán)格按照規(guī)章制度的要求，進行具體的操作，避免因為工作人員的操作失誤，影響最終的檢測結(jié)果。才能保證測量工作在開展時，能夠發(fā)揮更大的作用[7]。

GPS靜態(tài)觀測儀器設(shè)備在應(yīng)用時，主要是利用一些軟件，按照靜態(tài)的方式，對定位模式進行基線的結(jié)算。還可以采用雙線固定解求解的模式，進行多基線向量的計算。在外部的觀測作業(yè)結(jié)束之后，可以將大地四邊形作為基本的構(gòu)網(wǎng)圖形，對觀測機械進行實際處理和質(zhì)量的分析。在進行機械質(zhì)量檢查時，可以對質(zhì)量存在的各項問題，進行全面的了解，確保機械的質(zhì)量，能夠符合規(guī)范的要求。在對所有的機械進行結(jié)算完成之后，可以對其進行精度的分析，在分析時要對基線進行選取，還要對基線網(wǎng)的整體平差時進行計算，將其組成獨立的機械環(huán)，對機械網(wǎng)的平差進行具體的測量，GPS靜態(tài)觀測網(wǎng)在應(yīng)用時，可以利用一些商業(yè)的軟件進行平差的處理，通過投影的轉(zhuǎn)換，對實際采集到的數(shù)據(jù)信息進行綜合處理。在進行觀測儀器應(yīng)用時，觀測的結(jié)果更加的準(zhǔn)確，而且可以利用專門的網(wǎng)站和儀器，對數(shù)據(jù)進行綜合處理。在進行檢測時，要對高等級點位的精度進行檢測，在滿足精度要求的前提下，進行下一步的結(jié)算工作[8]。

在進行水準(zhǔn)測量外部作業(yè)結(jié)束之后，要對所有的數(shù)據(jù)信息進行綜合檢查，還要對各個點位之間的高差進行準(zhǔn)確的計算。在所有的檢查工作完成之后，確保數(shù)據(jù)信息更加的完整精確，才能進行具體的計算工作，使得計算的結(jié)果能夠符合應(yīng)用的要求。然后，對水準(zhǔn)網(wǎng)的平差進行預(yù)測，從而對各點之間的高程進行獲取。在建設(shè)時，是利用工程認證的專業(yè)軟件，進行平差的確立，然后，對各高程的控制結(jié)合精度指標(biāo)進行明確。

（四）建立三維施工模型

在進行3D攤鋪施工技術(shù)具體應(yīng)用時，可以利用原有的地表數(shù)據(jù)信息，或者設(shè)計圖紙的各項內(nèi)容，進行三維模型數(shù)據(jù)的建設(shè)。將這些數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到3D鋪設(shè)技術(shù)的控制箱中，三維的電子數(shù)據(jù)設(shè)計，只需要進行下層模型的設(shè)計。然后，根據(jù)攤鋪的系數(shù)和每層的厚度，在控制箱中進行設(shè)計面的建設(shè)，從而對每層攤鋪作業(yè)的設(shè)計數(shù)據(jù)，進行準(zhǔn)確的獲取。這種建設(shè)方式更加的精確，而且在實際建設(shè)時，可以避免一些工作失誤的發(fā)生。能夠?qū)κ┕み^程中，存在的各項質(zhì)量問題。進行預(yù)測和解決。在進行實際建設(shè)時，可以根據(jù)設(shè)計方案的內(nèi)容，在軟件上進行道路的設(shè)計，并且進行最下層數(shù)據(jù)模型的建立，從而為后續(xù)的攤鋪作業(yè)，提供有效的支持。在實際作業(yè)時，直接移動設(shè)計面，就可以獲取每層攤鋪作業(yè)的設(shè)計數(shù)據(jù)，可以為施工人員的具體作業(yè)，提供科學(xué)的指導(dǎo)。

在對VDA區(qū)進行建設(shè)時，因為這個區(qū)域的建設(shè)范圍比較大，要想提高攤鋪作業(yè)的精度，就要對數(shù)據(jù)信息進行設(shè)計，并且采用分區(qū)處理的方式。在進行數(shù)據(jù)信息設(shè)計時，還要對施工縫問題，進行綜合考慮。在對瀝青混合料進行管理時，要對攤鋪作業(yè)的流程，進行明確的規(guī)定。一般來說基準(zhǔn)站要架設(shè)在距離建設(shè)區(qū)域5千米左右的范圍內(nèi)，要優(yōu)化通視條件，而且要根據(jù)工程的實際建設(shè)要求，對設(shè)置的位置進行綜合考量。在進行發(fā)射器設(shè)備架設(shè)時，要充分考慮到設(shè)備有效半徑和特點等要求，要將這種設(shè)備設(shè)置在控制網(wǎng)點上，距離攤鋪作業(yè)的現(xiàn)場，不能小于十米，最大距離不能超過150 m。在進行建設(shè)的過程中，要對設(shè)備的儀器高和水準(zhǔn)點位的高程，進行事先檢測。從而保證設(shè)備在應(yīng)用時，能夠發(fā)揮更大的效果。

在進行流動站啟動和檢核控制點建設(shè)時，設(shè)備啟動以后，應(yīng)該對控制網(wǎng)點中的4個點位坐標(biāo)進行檢核，并且按照設(shè)計數(shù)據(jù)的各項要求，進行攤鋪作業(yè)表面的檢核和精度的評估。才能保證作業(yè)的效果能夠達到最佳，避免工程在后續(xù)應(yīng)用中，出現(xiàn)質(zhì)量問題。在進行攤鋪系統(tǒng)啟動時，應(yīng)該按照工程建設(shè)的具體要求，對控制箱操作和攤鋪巡檢，進行具體的分配。還要對攤鋪情況進行實時的檢查，在檢查時還要將獲取到的數(shù)據(jù)信息，反饋到操作人員中，讓操作人員能夠根據(jù)實際建設(shè)情，況對設(shè)備的應(yīng)用進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在攤鋪作業(yè)開始時，應(yīng)該對控制箱的操作方法，進行有效的控制，在攤鋪面積達到10 m左右后，如果作業(yè)的程序比較平穩(wěn)，可以將其設(shè)置為自動的作業(yè)方式，引進3D攤鋪技術(shù)進行具體的作業(yè)。

在進行高程監(jiān)測時，檢測人員應(yīng)該利用GPS的流動站，對攤鋪作業(yè)的高程和壓實的高程，進行實時的檢測，然后，應(yīng)用軟件對高程的偏差，進行自動的計算，從而獲取橫坡的攤鋪程度。將這些數(shù)據(jù)信息反饋到控制系統(tǒng)中，如果信息存在一定的問題，就要對其進行修正后，然后，進行嚴(yán)格的記錄。在對溫度進行檢測時，要對攤鋪作業(yè)過程中，設(shè)備中的材料溫度和攤鋪之后材料的溫度，以及壓實作業(yè)后的材料溫度，進行實時的檢測和記錄。在對平順度進行檢測時，要在壓實作業(yè)之后，利用平順儀器設(shè)備對性能進行檢測，并且對數(shù)據(jù)信息進行記錄。

如圖3所示，在進行加速跑道工程建設(shè)時，可以安排1～2臺攤鋪機進行聯(lián)合作業(yè)，根據(jù)道路的寬度進行具體的設(shè)置。在VDA區(qū)域進行建設(shè)時，可以應(yīng)用三臺左右的攤鋪設(shè)備，進行聯(lián)合作業(yè)。并且采用品字型的作業(yè)模式。減少作業(yè)中的縱向接縫問題。在進行實際作業(yè)時，應(yīng)該先進行預(yù)熱，確保熨平板的溫度能夠在100度以上。在攤鋪機設(shè)備起步之前，要保證熨平板不會出現(xiàn)拉毛的現(xiàn)象。要對設(shè)備的墊塊進行調(diào)整，確保厚度與松鋪的厚度能夠相等。要將設(shè)備牢固的建設(shè)在墊塊上，對施工的角度進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。將攤鋪機設(shè)備的標(biāo)尺設(shè)置在標(biāo)準(zhǔn)的位置之后，可以對控制箱進行調(diào)整，并且對震級進行設(shè)置。在進行接料時，可以適當(dāng)?shù)耐磕ㄒ恍┓勒骋?，將料車對?zhǔn)料斗的中心進行作業(yè)。

五、3D智能攤鋪技術(shù)與傳統(tǒng)施工技術(shù)效果對比

六、結(jié)語

綜上所述，施工企業(yè)在進行道路橋梁工程建設(shè)時，對病害問題的處理技術(shù)，會直接影響到工程的功能應(yīng)用以及安全性能。所以，施工企業(yè)在對工程的病害進行處理時，應(yīng)該對瀝青混凝土路面的裂縫問題進行重點管理，通過應(yīng)用3D智能鋪設(shè)技術(shù)，進行工程的建設(shè)，不僅可以縮短工程的建設(shè)時間，還可以節(jié)約工程的施工成本。同時，在進行技術(shù)應(yīng)用時，能夠提高工程的整體承載能力。施工企業(yè)在進行工程建設(shè)時，還可以借鑒一些成功的經(jīng)驗，根據(jù)自身的施工現(xiàn)狀，對技術(shù)的應(yīng)用形式，進行改善和優(yōu)化，從而保證工程的施工更加的順利，促進工程進行可持續(xù)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]王慧敏.瀝青路面半剛性基層異步連續(xù)攤鋪技術(shù)研究[J].交通世界， 2018（34）：24-25+55.

[2]袁昌，朱長根，楊偉華，李真真，高彬. 瀝青路面3D智能攤鋪技術(shù)應(yīng)用研究[J].市政技術(shù)， 2019，37（04）：34-37.

[3]阮東偉.瀝青混合料攤鋪質(zhì)量影響因素分析及實時監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)[D].長安大學(xué)， 2017.

[4]孫文凱.瀝青路面半剛性基層異步連續(xù)攤鋪技術(shù)的研究[D].河北工業(yè)大學(xué)， 2015.

[5]計偉帥.利用紅外熱像儀對瀝青混凝土路面施工過程中溫度變異的研究[D].東北林業(yè)大學(xué)， 2011.

[6]甘信富.瀝青混凝土攤鋪機執(zhí)行機構(gòu)機電液一體化仿真[D].重慶交通大學(xué)， 2011.

[7]李戰(zhàn)慧.基于轉(zhuǎn)運車的瀝青路面機械化施工工藝建模及程序?qū)崿F(xiàn)[D].長沙理工大學(xué)， 2005.

[8]王笑風(fēng).路面攤鋪機械自動調(diào)平控制器的仿真測試器的研究[D].長安大學(xué)， 2000.

通訊作者：趙竟成，1987年8月，男，漢，湖南人，現(xiàn)任中交一公局廈門工程有限公司項目總工，工程師，本科。研究方向：公路路面。