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

        2015-08-28 01:37:04張伸超
        河南科技 2015年2期
        關(guān)鍵詞:機(jī)械化工程施工公路

        張伸超

        (許昌市公路管理局,河南 許昌461000)

        城市化進(jìn)程的加快,帶動(dòng)了我國交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展,公路工程的數(shù)量不斷增加,也使得其施工質(zhì)量問題受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。在科技發(fā)展的帶動(dòng)下,公路行業(yè)的施工技術(shù)水平不斷提高,應(yīng)用專業(yè)機(jī)械設(shè)備解決工程施工問題,已經(jīng)成為公路工程施工的一種必然趨勢。數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)的應(yīng)用,能夠有效解決傳統(tǒng)人工操作中存在的問題,從而降低工程的施工成本,提高施工質(zhì)量,因此得到了公路工程管理人員的重視[1]。

        1 數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)概述

        1.1 概念

        數(shù)控機(jī)械施工技術(shù),是指依靠建立三維設(shè)計(jì)圖數(shù)據(jù)模型、工地現(xiàn)場定位及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)械控制系統(tǒng)等基礎(chǔ)平臺(tái),結(jié)合相應(yīng)的雙向通訊技術(shù),對(duì)工程現(xiàn)場的信息資源進(jìn)行整合,突破時(shí)間和空間方面的局限性,對(duì)單臺(tái)乃至整個(gè)工地所有的施工機(jī)械進(jìn)行實(shí)時(shí)管理和精準(zhǔn)控制的施工技術(shù)[2]。從目前來看,數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)在各類工程如公路、礦山、機(jī)場等都得到了非常廣泛的應(yīng)用,可以將數(shù)字智能控制系統(tǒng)安裝在相應(yīng)的施工機(jī)械上,組成數(shù)控智能設(shè)備,可以有效完成各個(gè)環(huán)節(jié)的施工任務(wù),同時(shí)完成各階段的壓實(shí)和驗(yàn)收。

        1.2 原理

        數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)的基本原理,是利用智能機(jī)器人全站儀的實(shí)施動(dòng)態(tài)定位功能,或者GPS的RTK技術(shù),對(duì)工程機(jī)械的三維位置和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。系統(tǒng)通過對(duì)定位系統(tǒng)以及各類傳感器發(fā)射信號(hào)的接收,對(duì)傳感器的數(shù)值進(jìn)行收集和記錄,同時(shí)結(jié)合三維設(shè)計(jì)模型和機(jī)械設(shè)備當(dāng)前的三維狀態(tài)信息,通過數(shù)值、圖形或者聲音信號(hào)等方式,對(duì)機(jī)械部件以及目標(biāo)工作面的位置進(jìn)行指示,幫助施工人員使用自動(dòng)模式,控制鏟刀進(jìn)行施工[3]。

        1.3 特點(diǎn)

        與傳統(tǒng)機(jī)械化施工相比,數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)具有相當(dāng)顯著的特點(diǎn),主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

        1.3.1 可以直接輸入相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),進(jìn)行無樁化施工,而且數(shù)據(jù)精度較高,不需要節(jié)能型反復(fù)審核,從而在很大程度上節(jié)約了人工和時(shí)間成本。同時(shí),可以提高工地設(shè)備組合的整體效率,減少施工中設(shè)備的能源消耗,并提高施工的安全性。

        1.3.2 能夠有效免除打樁參照,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場施工機(jī)械的自動(dòng)控制,對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集,降低機(jī)械設(shè)備的使用頻率。

        1.3.3 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工程施工的實(shí)時(shí)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)管控一體化。

        1.3.4 可以對(duì)公路工程的施工進(jìn)行全過程動(dòng)態(tài)控制,從根本上消除返工問題。

        數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)的工藝流程與傳統(tǒng)機(jī)械施工存在著很大的差異。以路基填筑施工為例,其主要施工流程為:對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,將其導(dǎo)入到系統(tǒng)中,設(shè)置相應(yīng)的定位基站,確保所有的機(jī)械設(shè)備都能夠處于同一定位基準(zhǔn)→對(duì)運(yùn)料車進(jìn)行合理配置,做好物料的裝卸工作→利用數(shù)控推土機(jī),將物料推開,同時(shí)對(duì)鏟斗進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整,做好物料粗平工作→采用數(shù)控平地機(jī),結(jié)合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),對(duì)鏟刀進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整,對(duì)物料進(jìn)行精平→控制數(shù)控壓路機(jī)進(jìn)行碾壓,并結(jié)合相應(yīng)的傳感設(shè)備,對(duì)目標(biāo)區(qū)域的碾壓遍數(shù)和壓實(shí)度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示→完成施工→及時(shí)提供相應(yīng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

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

        在公路工程施工中,應(yīng)用數(shù)控機(jī)械施工技術(shù),可以有效提高施工質(zhì)量和施工效率,施工單位應(yīng)該充分重視。這里結(jié)合相應(yīng)的工程實(shí)例,對(duì)數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)在公路工程施工中的應(yīng)用進(jìn)行簡單的分析和討論[4]。

        2.1 工程概況

        某公路工程屬于城際高速公路,全長810m,為雙向六車道,是連接相鄰兩個(gè)城市的交通要道,車流量巨大,因此對(duì)公路的施工質(zhì)量和基礎(chǔ)承載能力有著較高的要求。在實(shí)際施工中,為了保證施工質(zhì)量和施工效率,采用了數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)。而為了對(duì)數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證,選取2段各100m精加工路段,將其與傳統(tǒng)機(jī)械化施工方法進(jìn)行對(duì)比和分析。

        2.2 標(biāo)高誤差

        對(duì)于工程建設(shè)而言,施工標(biāo)高數(shù)據(jù)可以充分凸顯施工技術(shù)的精確性和優(yōu)越性。這里將傳統(tǒng)機(jī)械施工技術(shù)與數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)施工后標(biāo)高檢測結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,如表1、表2所示。

        表1 傳統(tǒng)機(jī)械化施工

        表2 數(shù)控機(jī)械施工

        由表1、表2的數(shù)據(jù)對(duì)比情況可以看出,應(yīng)用數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)進(jìn)行施工,在標(biāo)高控制方面有著非常顯著的優(yōu)勢,可以提升數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確性,縮小誤差,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工質(zhì)量的有效控制。

        2.3 施工成本與效益

        在傳統(tǒng)機(jī)械化施工中,需要做好相應(yīng)的測量放樁和護(hù)樁工作,而且必須對(duì)其精準(zhǔn)度進(jìn)行反復(fù)核對(duì),這就在無形中增大了對(duì)于人力物力資源的消耗。在實(shí)際施工中,機(jī)械設(shè)備的就位和運(yùn)行需要人工指導(dǎo),不僅工程量大,而且當(dāng)出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更或者工程數(shù)據(jù)問題時(shí),無法及時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整和反饋,不僅可能影響工程的施工質(zhì)量和施工效率,嚴(yán)重時(shí)甚至需要返工。而數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)主要是通過三維建模以及多技術(shù)平臺(tái)的聯(lián)合來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的整合,可以有效簡化施工流程,提高施工效率。為了更直觀地體現(xiàn)數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)在施工成本和效益方面的優(yōu)勢,這里同樣選擇2段100m的路段進(jìn)行對(duì)比分析。對(duì)比結(jié)果如表3所示。

        表3

        可以看出,數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械化施工相比,成本支出更少,而且可以顯著提升施工效率,減少施工人員對(duì)設(shè)備和施工的干擾,保證使用安全,其優(yōu)越性是非常顯著的。而在實(shí)際施工中,傳統(tǒng)機(jī)械施工方法還可能出現(xiàn)返工情況,造成工期的延誤和材料的浪費(fèi),施工成本只可能更高。因此,選擇數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)進(jìn)行公路工程施工,是非常必要的。

        2.4 應(yīng)用與發(fā)展

        從目前來看,數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)在我國許多公路工程項(xiàng)目的建設(shè)中都得到了非常廣泛的應(yīng)用。例如,江西省昌西南連接線TJ合同段引進(jìn)數(shù)控機(jī)械化設(shè)備天寶GCS系統(tǒng),應(yīng)用于超寬路基平整施工。在系統(tǒng)中,集成了現(xiàn)代通訊技術(shù)、精準(zhǔn)定位技術(shù)、機(jī)械控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等,可以實(shí)現(xiàn)一體數(shù)控機(jī)械化施工,從而有效避免了施工過程中人為因素可能造成的誤差。

        在公路土建工程施工中,數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)的應(yīng)用可以有效縮短施工工期,節(jié)約施工成本,保證施工質(zhì)量,而且能夠簡化作業(yè)流程,對(duì)施工數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和管理,為相似道路工程的施工提供參考依據(jù)。因此,數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)得到了工程施工人員的充分重視,應(yīng)該在公路土建領(lǐng)域中大力推廣。

        3 結(jié)語

        總而言之,在當(dāng)前不斷加快的城市化發(fā)展的帶動(dòng)下,我國的公路交通事業(yè)得到了迅猛發(fā)展,公路工程的數(shù)量不斷增加,對(duì)施工質(zhì)量和施工成本等也提出了更高的要求。在這種情況下,傳統(tǒng)機(jī)械化施工模式逐漸無法滿足實(shí)際需要,數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用,不僅能夠?yàn)槭┕さ陌踩?、?yōu)質(zhì)、高效提供相應(yīng)的保障,而且可以加強(qiáng)質(zhì)量和進(jìn)度控制,提升施工效益,推動(dòng)公路工程施工的有序開展。

        [1]李少煌,劉光輝.數(shù)控機(jī)械技術(shù)在公路土建施工中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技,2014(11):54-55.

        [2]李濤,周斯格,黃愛翔,趙磊,劉牧民.數(shù)控機(jī)械技術(shù)在公路土建施工中的應(yīng)用[J].湖南交通科技,2013(2):50-53.

        [3]楊舒雅,趙昕.公路土建施工中數(shù)控機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場,2014(8):196,198.

        [4]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.

        [5]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.

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