內(nèi)蒙古路橋集團(tuán)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010

如今，針對(duì)部分無機(jī)結(jié)合料結(jié)構(gòu)層以及瀝青混凝土下面層鋪筑，相關(guān)的工作人員通常采取走鋼絲引導(dǎo)高程的方式進(jìn)行鋪設(shè)，而在鋪設(shè)期間，因?yàn)槭艿戒摻z繩自重下垂以及抄平放線等方面因素的干擾，導(dǎo)致高程放樣不精準(zhǔn)，使得結(jié)構(gòu)層厚度不勻稱，平整度變化明顯。3D攤鋪技術(shù)的應(yīng)用可以相應(yīng)地縮減輔助人員規(guī)模以及測(cè)量放線的準(zhǔn)備時(shí)間，提升安全性，減少成本費(fèi)用，提升攤鋪精度，保障質(zhì)量。我國包茂高速公路包頭至東勝段改擴(kuò)建工程在進(jìn)行公路路面底基層以及基層攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中采取3D攤鋪技術(shù)，提升了厚度均勻性和平整度合格率，提升路面一次合格的比率。

1 3D自動(dòng)化攤鋪系統(tǒng)施工優(yōu)勢(shì)

第一，傳統(tǒng)作業(yè)朝著數(shù)字化作業(yè)方向轉(zhuǎn)變。過去在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的過程中，多采取CAD等軟件設(shè)計(jì)二維及三維工程，上述設(shè)計(jì)工作一般只停留在計(jì)算機(jī)或者圖紙上，很難將之付諸實(shí)際施工，導(dǎo)致設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)無法獲得有效連接，拉低了設(shè)計(jì)文檔應(yīng)用的效率。3D自動(dòng)化攤鋪系統(tǒng)中的軟件能夠有效地彌補(bǔ)上述問題，有機(jī)地結(jié)合了工程設(shè)計(jì)以及施工等環(huán)節(jié)。第二，數(shù)字化攤鋪施工的實(shí)現(xiàn)。該方法不要求人工搭設(shè)引導(dǎo)基準(zhǔn)，而采取全站儀引導(dǎo)進(jìn)行精確數(shù)字化作業(yè)。數(shù)字化攤鋪施工在保證攤鋪標(biāo)高的過程中可以提升攤鋪面的平整程度，能夠提供較為完備的聯(lián)合施工預(yù)案。針對(duì)施工信息，相關(guān)的工作人員能夠經(jīng)過統(tǒng)一平臺(tái)與施工方進(jìn)行分享，由此實(shí)現(xiàn)協(xié)同運(yùn)作的目標(biāo)，提升整體的工作效率。第三，施工流程的嚴(yán)格化控制。相關(guān)的工作人員能夠?qū)備伱嫒S坐標(biāo)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)化檢測(cè)，同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)反饋施工質(zhì)量，嚴(yán)格把控施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，達(dá)到施工流程透明化的效果。施工人員可以實(shí)時(shí)了解該路面結(jié)構(gòu)施工層狀況，在此期間還能夠呈現(xiàn)施工報(bào)告實(shí)時(shí)掌控施工的過程，將數(shù)字化模型納入機(jī)械控制，最終保證其能夠在一次施工中符合規(guī)范。

2 3D自動(dòng)化攤鋪系統(tǒng)工藝原理

mmGPS 3D數(shù)字化攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)包括兩部分，即測(cè)量系統(tǒng)和攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)。在正式攤鋪之前，相關(guān)的工作人員需要依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范將設(shè)計(jì)參數(shù)轉(zhuǎn)變成3D信息輸入系統(tǒng)。在攤鋪的過程中，依據(jù)提前輸入的設(shè)計(jì)指數(shù)、系統(tǒng)傳輸至測(cè)量系統(tǒng)的高程信號(hào)，通過一定信息處理后，在攤鋪期間嚴(yán)控?cái)備仚C(jī)牽引臂液壓油缸，實(shí)時(shí)調(diào)控熨平板的朝向和高度，使攤鋪路面的坡度和高程不斷變化，由此避免路面大幅度波動(dòng)的問題，進(jìn)而提升路面的平整度和攤鋪厚度。在此期間，系統(tǒng)全流程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)攤鋪系數(shù)、控制攤鋪效果，有助于工作人員在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行反饋。

2.1 測(cè)量系統(tǒng)

測(cè)量系統(tǒng)由GNSS基準(zhǔn)站、激光發(fā)射器以及mmGPS流動(dòng)站組成，其工作過程如圖1所示。在運(yùn)作期間，相關(guān)的工作人員把GNSS基準(zhǔn)站安置于已知坐標(biāo)點(diǎn)方位上，而基準(zhǔn)站則采用無線電的形式，朝著周邊實(shí)時(shí)傳送RTK改正信息、差分信號(hào)，由此給機(jī)載設(shè)施以及檢測(cè)設(shè)施（即mmGPS流動(dòng)站），從而帶來厘米級(jí)3D定位基準(zhǔn)點(diǎn)。激光發(fā)射器利用發(fā)射1000r/min、360°旋轉(zhuǎn)、±5m的激光墻，朝著半徑為300m的流動(dòng)站和車載激光接收裝置傳輸高程信息，帶來毫米級(jí)高程基準(zhǔn)。除此之外，mmGPS流動(dòng)站還能夠傳輸GPS衛(wèi)星信號(hào)、GNSS基準(zhǔn)站傳輸?shù)牟罘中盘?hào)以及激光發(fā)射器的高程數(shù)據(jù)，通過一定的處理，就能夠獲取平面厘米級(jí)和高程毫米級(jí)定位。mmGPS流動(dòng)站常被用于檢測(cè)施工期間的攤鋪精度,然后再綜合之前輸入的設(shè)計(jì)信息，進(jìn)一步解析當(dāng)前實(shí)際路面攤鋪的質(zhì)量情況。

圖1 GPS定位原理示意圖

2.2 攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)

攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)包括控制器、機(jī)載GNSS/激光接收器以及GNSS接收機(jī)。GNSS接收機(jī)示意圖如圖2所示。在攤鋪期間，機(jī)載GNSS/激光接收器能夠在同一時(shí)間內(nèi)傳輸測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)激光發(fā)射器傳輸?shù)募す庑盘?hào)和GNSS衛(wèi)星信號(hào)，同時(shí)將信號(hào)傳輸至GNSS接收機(jī)，通過接收機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處置后，獲取攤鋪機(jī)熨平板內(nèi)平面及高程方位等信息，接著再將該信息傳輸?shù)娇刂破?，依?jù)預(yù)先輸入的設(shè)計(jì)參數(shù)產(chǎn)出驅(qū)動(dòng)調(diào)控信號(hào)，再經(jīng)過液壓閥調(diào)控?cái)備仚C(jī)牽引臂液壓缸，進(jìn)一步調(diào)控熨平板的朝向以及高程。除此之外，機(jī)載GNSS/激光接收器通常裝配在自動(dòng)或手動(dòng)可升降的支桿之上，同時(shí)可以和攤鋪機(jī)熨平板剛性連接。在安裝期間，相關(guān)的工作人員要對(duì)機(jī)載GNSS/激光接收器以及熨平板的方位信息進(jìn)行精準(zhǔn)化測(cè)量以及校準(zhǔn)，進(jìn)而通過幾何關(guān)系精準(zhǔn)推算出熨平板底部的同步方位和高程。

圖2 GNSS接收機(jī)示意圖

3 3D自動(dòng)化攤鋪機(jī)控制系統(tǒng)施工作業(yè)流程

3.1 施工準(zhǔn)備工作

（1）攤鋪數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作就是指將傳統(tǒng)的項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和圖紙整合在一起，搭建三維數(shù)字模型，即通過3D攤鋪系統(tǒng)配套的一系列軟件將原本的項(xiàng)目二維設(shè)計(jì)藍(lán)圖轉(zhuǎn)變?yōu)槠餍翟O(shè)施、測(cè)量設(shè)施可以自動(dòng)識(shí)別的三維電子設(shè)計(jì)圖。

（2）施工現(xiàn)場準(zhǔn)備。在實(shí)際施工之前，相關(guān)的工作人員需要連接3D自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的各項(xiàng)元部件，使其順利工作，確保下承層通過核查過關(guān)，同時(shí)保證現(xiàn)場各施工設(shè)施、工作人員根據(jù)規(guī)范到場，各作業(yè)設(shè)施、儀器試運(yùn)作順暢。施工現(xiàn)場準(zhǔn)備工作主要包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：①安裝并調(diào)控系統(tǒng)。先要保證攤鋪機(jī)器械、電器、液壓系統(tǒng)契合設(shè)施出廠的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還需要將系統(tǒng)安置于相對(duì)平整的場地，周邊要提供配合輔助設(shè)施。②相關(guān)的工作人員要在現(xiàn)場加密測(cè)量控制點(diǎn)，核查控制點(diǎn)精度。③設(shè)計(jì)鋪筑段數(shù)據(jù)。測(cè)量人員應(yīng)提供線路設(shè)計(jì)水平定線參數(shù)、線路設(shè)計(jì)垂直定線參數(shù)、線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖、線路設(shè)計(jì)逐樁坐標(biāo)等數(shù)據(jù)信息。

3.2 施工攤鋪階段

（1）攤鋪前，需要及時(shí)和現(xiàn)場施工負(fù)責(zé)人對(duì)接，確定攤鋪機(jī)運(yùn)作方向，和現(xiàn)場測(cè)量工作人員明確鋪筑段的松鋪參數(shù)。（2）合理選取全站儀架設(shè)方位，同時(shí)要仔細(xì)核查攤鋪鋪筑段原地面平整度，現(xiàn)場施工管理者要及時(shí)配合管控現(xiàn)場行駛的交通工具，在第一時(shí)間調(diào)度輔助施工人員，避免產(chǎn)生遮擋儀器的不良問題。（3）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)精準(zhǔn)配置，進(jìn)一步簡化施工流程，由此縮減施工周期，并減少人力資源的投入，提升工作效率。（4）攤鋪的實(shí)時(shí)測(cè)量檢測(cè)，依據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量信息，3D自動(dòng)攤鋪系統(tǒng)可以進(jìn)一步調(diào)控?cái)備伜穸取⑵露纫约皩?shí)際朝向。（5）確保全自動(dòng)3D控制精確，減少人為性誤差，嚴(yán)格控制好各個(gè)攤鋪層的攤鋪實(shí)際標(biāo)高、厚度以及坡度。

3.3 攤鋪數(shù)據(jù)采集分析存檔

首先，合理分析攤鋪測(cè)量數(shù)據(jù)。相關(guān)的工作人員要依據(jù)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在利用3D自動(dòng)化攤控制系統(tǒng)進(jìn)行施工的過程中，不管是壓實(shí)還是松鋪檢測(cè)，其攤鋪標(biāo)高和設(shè)計(jì)標(biāo)高偏差要控制在10mm以下，而且要確保設(shè)備運(yùn)作平穩(wěn)，3D自動(dòng)化攤鋪控制系統(tǒng)的測(cè)量、施工精度完全契合施工技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。其次，相關(guān)的工作人員要完成數(shù)據(jù)存檔工作。搭建數(shù)據(jù)庫，根據(jù)實(shí)際情況以及規(guī)范儲(chǔ)存測(cè)量數(shù)據(jù)，接著再向業(yè)務(wù)部門提供細(xì)分化的存檔數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，3D攤鋪能夠?qū)崟r(shí)獲取攤鋪效果反饋，而且能夠進(jìn)一步提升攤鋪控制精度，在施工期間，激光系統(tǒng)控制高程精準(zhǔn)，GPS系統(tǒng)控制方位以及朝向，攤鋪厚度較為勻稱，平整度俱佳，成型后的底基層、基層厚度、平整度等要素均符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在此次工程實(shí)踐中，上述方法在開展路面底基層、基層攤鋪等工作中發(fā)揮著不可替代的作用，經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益顯著，應(yīng)用前景樂觀，獲得了諸多業(yè)主的認(rèn)可。隨著現(xiàn)代化施工的要求趨于精細(xì)化和數(shù)字化，挖掘機(jī)、推土機(jī)等設(shè)施的控制系統(tǒng)也會(huì)獲得普遍應(yīng)用。