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        GPS自動(dòng)找平設(shè)備在平地機(jī)上的應(yīng)用研究

        2021-09-10 06:42:09劉志強(qiáng)田欣宇張井恒
        交通科技與管理 2021年3期
        關(guān)鍵詞:平地機(jī)施工成本

        劉志強(qiáng) 田欣宇 張井恒

        摘 要:傳統(tǒng)的道路填筑工藝在上料后,由推土機(jī)或裝載機(jī)粗平,經(jīng)測(cè)量人員放線,再由平地機(jī)精平,對(duì)機(jī)械操作手及測(cè)量放線水平要求較高。而GPS平地機(jī)工作系統(tǒng)由高精度定位設(shè)備以及數(shù)據(jù)通訊設(shè)備構(gòu)成,采用基站+移動(dòng)車載端的方式工作,在調(diào)試完成后,機(jī)械操作手啟動(dòng)便可收集數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理,控制車載系統(tǒng)對(duì)公路各施工層頂部進(jìn)行較高精度的自動(dòng)找平工作。與傳統(tǒng)施工工藝相比,GPS平地機(jī)可減少人為操作因素造成的施工效率低下和返工的問(wèn)題,大幅提高施工質(zhì)量,加快施工進(jìn)度,提升項(xiàng)目收益。

        關(guān)鍵詞:TRIMBLE GSC900系統(tǒng);平地機(jī);精平效率;施工成本

        0 引言

        傳統(tǒng)的道路填筑工藝在上料后,由推土機(jī)或裝載機(jī)粗平,經(jīng)測(cè)量人員放線,再由平地機(jī)精平。傳統(tǒng)平地機(jī)精平對(duì)操作手操作水平要求高,并需要相應(yīng)數(shù)量的熟練工人相配合,在高技能操作手及熟練工人的匱乏的地區(qū),特別是海外項(xiàng)目,平地機(jī)精平工作往往成為工程質(zhì)量及進(jìn)度的重要制約因素。本工藝是通過(guò)在傳統(tǒng)平地機(jī)上加裝GPS自動(dòng)找平設(shè)備這項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用,減少平地機(jī)精平施工對(duì)熟練操作手及工人的依賴,同時(shí)加快工作效率,保證工程進(jìn)度和質(zhì)量,提升了施工效益。

        1 技術(shù)特點(diǎn)

        1.1 工藝原理及優(yōu)點(diǎn)

        GPS平地機(jī)的工作系統(tǒng)由高精度定位設(shè)備以及數(shù)據(jù)通訊設(shè)備構(gòu)成,采用基站+移動(dòng)車載端的方式進(jìn)行作業(yè)。應(yīng)用GPS具有連續(xù)性、實(shí)時(shí)性、全天候的特點(diǎn),改善道路工程測(cè)量施工效果,降低操作難度[1]。平地機(jī)上安裝GPS控制系統(tǒng),根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中道路參數(shù),利用 Trimble Business Center軟件,將數(shù)據(jù)導(dǎo)入平地機(jī)控制箱和流動(dòng)站手簿,完成對(duì)施工區(qū)段的設(shè)置后,操作員駕駛平地機(jī)平行于公路軸線方向行走,平地機(jī)GPS測(cè)量控制系統(tǒng)將控制安裝在平地機(jī)鏟刀上的測(cè)量傳感工具和液壓閥,控制平地機(jī)的鏟刀,對(duì)公路填筑面進(jìn)行自動(dòng)精平。

        優(yōu)點(diǎn):

        (1)應(yīng)用GPS自動(dòng)找平設(shè)備,可實(shí)現(xiàn)夜班精平施工,且在路面線型設(shè)計(jì)復(fù)雜、無(wú)測(cè)量放線的路段也能自主完成精平作業(yè)。

        (2)精平質(zhì)量好,施工速度快,減少返工情況的發(fā)生。

        (3)減少測(cè)量人員和輔助施工人員數(shù)量,縮減人力成本和管理成本[2]。

        1.2 主要設(shè)備

        2 研究方向及思路

        2.1 研究目的

        改良現(xiàn)有平地機(jī)設(shè)備,通過(guò)加裝GPS自動(dòng)找平設(shè)備提升平地機(jī)效率,使之在缺乏高水平平地機(jī)操作手的條件下,能夠勝任道路表面設(shè)計(jì)線型復(fù)雜的精平施工,并保證工程進(jìn)度和質(zhì)量。

        2.2 發(fā)展現(xiàn)狀

        國(guó)內(nèi)道路建設(shè)行業(yè)發(fā)展迅速,參與道路建設(shè)工程的機(jī)械操作手眾多,機(jī)械手整體操作水平高,可實(shí)現(xiàn)填筑、攤鋪、精平、碾壓的均衡流水作業(yè)。

        而在國(guó)外許多地區(qū),道路建設(shè)方興未艾,筑路機(jī)械缺乏,機(jī)械操作手?jǐn)?shù)量不足且大多處于學(xué)習(xí)提升階段,在短時(shí)間內(nèi)提升平地機(jī)操作手水平困難。

        2.3 優(yōu)化方向

        改良現(xiàn)有平地機(jī),在平地機(jī)上加裝基于TRIMBLE GCS900系統(tǒng)的GPS自動(dòng)找平設(shè)備,以完成對(duì)道路填筑面的自動(dòng)精平施工,降低測(cè)量放樁及操作手技術(shù)水平的影響。

        通過(guò)在平地機(jī)上應(yīng)用GPS自動(dòng)找平設(shè)備,解決缺乏高水平平地機(jī)操作手問(wèn)題,提高現(xiàn)有平地機(jī)的精平速度,保證成型質(zhì)量,降低施工成本。

        3 施工流程及工藝

        3.1 施工流程

        首先組織維修人員及廠家技術(shù)人員開展對(duì)平地機(jī)的改裝工作,安裝TRIMBLE GCS900系統(tǒng),在駕駛室控制臺(tái)區(qū)域安裝TRIMBLE CB460控制盒,在平地機(jī)鏟刀兩側(cè)加裝雙GNSS(接收機(jī))高程控制傳感器并布設(shè)線路,在平地機(jī)駕駛室外架設(shè)堅(jiān)固性機(jī)載電臺(tái)和電源管理模塊。

        利用TRIMBLE BUSINESS CENTER軟件,將公路縱斷面、橫斷面數(shù)據(jù)和測(cè)量控制點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入平地機(jī)GPS控制箱和移動(dòng)站手簿。測(cè)量人員復(fù)測(cè)沿線控制點(diǎn),在施工現(xiàn)場(chǎng)一公里范圍內(nèi)架設(shè)基站,選擇離施工面近且不受壓路機(jī)振動(dòng)影響的控制點(diǎn)。

        檢查調(diào)試GPS設(shè)備,確認(rèn)GPS信號(hào)接收正常,計(jì)算并設(shè)置當(dāng)前施工面垂直偏移量。機(jī)械操作手控制平地機(jī)鏟刀貼地,待測(cè)量人員校核高程后,平地機(jī)操作手啟動(dòng)找平系統(tǒng),駕駛平地機(jī)平行于公路軸線方向移動(dòng),對(duì)公路填筑面進(jìn)行精平施工。

        3.2 施工工藝

        3.2.1 工程設(shè)置

        根據(jù)道路設(shè)計(jì)圖紙參數(shù),將公路縱斷面、橫斷面數(shù)據(jù)和測(cè)量控制點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入平地機(jī)GPS控制箱和移動(dòng)站手簿。測(cè)量技術(shù)人員完成對(duì)施工區(qū)域段的工程設(shè)置后,安裝了GPS自動(dòng)找平設(shè)備的平地機(jī)便可進(jìn)行自動(dòng)精平工作。

        3.2.2 自動(dòng)精平工作

        測(cè)量人員復(fù)測(cè)沿線控制點(diǎn),確??刂泣c(diǎn)無(wú)沉降,位置無(wú)移動(dòng)后,在離施工面近且不受壓路機(jī)振動(dòng)影響的位置架設(shè)基站。

        施工前對(duì)GPS信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行檢查,保證施工作業(yè)面GPS信號(hào)穩(wěn)定,待GPS信號(hào)顯示正常后,測(cè)量人員以路床頂標(biāo)高為0,考慮松鋪厚度來(lái)計(jì)算當(dāng)前施工面的垂直偏移量。機(jī)械操作手控制平地機(jī)鏟刀貼地,對(duì)平地機(jī)鏟刀磨損程度進(jìn)行檢查,測(cè)量人員根據(jù)GPS流動(dòng)站手簿數(shù)據(jù)對(duì)鏟刀進(jìn)行高程校核。對(duì)松鋪系數(shù)進(jìn)行檢查,對(duì)垂直偏移量數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核,及時(shí)調(diào)整設(shè)備參數(shù)。

        在測(cè)量人員校核完平地機(jī)GPS自動(dòng)找平設(shè)備后,平地機(jī)操作手打開“自動(dòng)找平”按鈕,駕駛平地機(jī)平行于公路軸線方向行走,通過(guò)安裝在平地機(jī)鏟刀上的測(cè)量傳感器收集高程數(shù)據(jù),并控制液壓閥調(diào)整鏟刀,對(duì)公路填筑面進(jìn)行自動(dòng)精平[1]。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),GPS平地機(jī)精平時(shí)配置一輛鏟車,多余料倒運(yùn),減少平地機(jī)反復(fù)帶料的重復(fù)性工作,缺料及時(shí)填補(bǔ),以免平地機(jī)鏟刀處空缺造成高程不夠或者平整度不好的問(wèn)題。

        3.3 工藝對(duì)比分析

        將此設(shè)備應(yīng)用于哈薩克斯坦國(guó)家級(jí)公路建設(shè)工程,設(shè)計(jì)于現(xiàn)場(chǎng)施工中進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn),以1.5公里區(qū)段內(nèi)沙礫墊層施工為例,控制相關(guān)變量,現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械配置合理[4]。將傳統(tǒng)平地機(jī)與加裝了GPS自動(dòng)找平設(shè)備后的平地機(jī)精平成果進(jìn)行對(duì)比分析,得出傳統(tǒng)平地機(jī)日均工作量150米,機(jī)械配置及人工費(fèi)用為62萬(wàn)堅(jiān)戈,而GPS平地機(jī)日均工作量400米,機(jī)械配置及人工費(fèi)用為92萬(wàn)堅(jiān)戈,經(jīng)計(jì)算使用傳統(tǒng)平地機(jī)進(jìn)行精平施工每100米沙礫墊層施工成本達(dá)到41.3萬(wàn)堅(jiān)戈,而應(yīng)用GPS自動(dòng)找平設(shè)備的平地機(jī)每100米沙礫墊層精平施工成本僅為23萬(wàn)堅(jiān)戈。

        加裝了GPS自動(dòng)找平設(shè)備的平地機(jī)施工工藝,對(duì)比傳統(tǒng)平地機(jī)測(cè)量放線精平施工工藝,在每日施工效率提升了167%的同時(shí),沙礫墊層精平施工每100米施工路段可節(jié)省約44%的施工成本。

        4 社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益分析

        4.1 社會(huì)效益

        平地機(jī)安裝GPS自動(dòng)找平設(shè)備施工工藝應(yīng)用于道路基層施工后,進(jìn)一步提升了基層施工面的平整度,為后期瀝青路面結(jié)構(gòu)層施工的平整度達(dá)到設(shè)計(jì)要求打下良好基礎(chǔ),保證了工程進(jìn)度與工程質(zhì)量,樹立了良好的企業(yè)形象。

        4.2 經(jīng)濟(jì)效益

        平地機(jī)安裝GPS自動(dòng)找平設(shè)備施工方法投入運(yùn)用后,減少了配合平地機(jī)進(jìn)行放樁精平的測(cè)量人員,節(jié)省了成本,加快了施工速度。同時(shí)大幅度提高了道路基層填筑施工精度,且質(zhì)量合格率和一次性通過(guò)驗(yàn)收率得到顯著提升,有效縮減了工期和施工成本,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。在道路基層施工中具有較高的推廣價(jià)值。

        5 注意事項(xiàng)及施工措施

        應(yīng)定期用水準(zhǔn)儀檢測(cè)完成面高程,以免因GPS信號(hào)不良、人工操作不當(dāng)或機(jī)械設(shè)備損耗等問(wèn)題產(chǎn)生施工偏差。若出現(xiàn)水準(zhǔn)儀檢測(cè)結(jié)果與GPS平地機(jī)成型結(jié)果偏差較大情況,應(yīng)檢查:

        (1)基站是否正常工作。

        (2)檢查安裝在鏟刀上的兩個(gè)流動(dòng)站(GNSS接收機(jī))指示燈是否顯示正常。

        (3)平地機(jī)GPS控制箱與流動(dòng)站接收機(jī)之間的線路連接是否正常。

        (4)平地機(jī)鏟刀片是否磨損嚴(yán)重。

        (5)松鋪厚度是否需要調(diào)整。

        全幅施工時(shí),測(cè)量人員需標(biāo)記中線位置,平地機(jī)完成半幅精平工作后,方可進(jìn)行另外半幅施工,禁止左右幅跳刮。否則將導(dǎo)致完成面道路中線處高程偏差較大。在道路縱坡較大地段,應(yīng)控制平地機(jī)速度,不宜過(guò)快,保證GPS有足夠的反應(yīng)時(shí)間接收信號(hào)并控制液壓閥調(diào)整鏟刀。

        6 結(jié)語(yǔ)

        應(yīng)用平地機(jī)安裝GPS自動(dòng)找平設(shè)備施工工藝,有效提高了填筑層的施工精度,加快施工進(jìn)度,縮減工期和成本,減少人員投入,創(chuàng)造了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益,值得在道路填筑施工作業(yè)中應(yīng)用并加以推廣。

        參考文獻(xiàn):

        [1]董昊錦.道路橋梁工程測(cè)量中的GPS技術(shù)應(yīng)用[J].中華建設(shè),2019(1):180-181.

        [2]謝江勇.高速公路工程施工成本造價(jià)有效控制與管理措施分析探討[J].中外建筑,2009(5):180-182.

        [3]許志威,朱太云,閆萌.平地機(jī)GPS自動(dòng)測(cè)量控制系統(tǒng)在國(guó)外高速路施工中的應(yīng)用初探[J].云南科技管理,2017

        (6):100-102.

        [4]ПР РК 218-35-2016 ?Инструкция по контролю качества и приемке работ при строительстве и ремонте автомобильных дорог?.

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