胡庭芬

摘要 隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，公路項目數(shù)量不斷增多，質(zhì)量要求明顯增加。基于此，作為新興技術(shù)管理手段，數(shù)字化機械過程控制在瀝青路面項目工程施工中的應(yīng)用價值不斷提升。通過數(shù)字化設(shè)備的合理應(yīng)用形成智能攤鋪、壓實監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對攤鋪溫度、機械位置、碾壓次數(shù)、碾壓速度等參數(shù)的精準控制，有效提升攤鋪施工效率與管理質(zhì)量，為保障瀝青路面施工質(zhì)量奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。文章對瀝青路面攤鋪數(shù)字化機械過程控制要點及注意事項進行了重點分析。

關(guān)鍵詞 公路工程；瀝青路面攤鋪；數(shù)字化控制系統(tǒng)；過程控制技術(shù)

中圖分類號 U416.217文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）09-0102-03

0 引言

瀝青攤鋪在公路項目建設(shè)中十分關(guān)鍵，攤鋪質(zhì)量直接決定了公路路面施工質(zhì)量，同時影響車輛通行舒適性。常規(guī)瀝青路面攤鋪過程中，測量人員需要采取人工放置掛線的方案作為參考，對機械設(shè)備狀態(tài)、攤鋪情況進行觀測，易引發(fā)施工質(zhì)量問題，導致瀝青路面高程、攤鋪平整度、厚度水平參差不齊，影響施工進度的同時引發(fā)大量經(jīng)濟損失。由此可見，數(shù)字機械化過程控制技術(shù)，在公路項目瀝青攤鋪過程中的應(yīng)用具備重要的現(xiàn)實意義。通過對攤鋪檢測系統(tǒng)的合理管理與監(jiān)控，實現(xiàn)了瀝青攤鋪全流程的自動監(jiān)測。通過及時獲取施工現(xiàn)場的精準數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對項目工程的全面把控，確保工程質(zhì)量符合設(shè)計要求，為成本控制提供數(shù)據(jù)支撐。

1 數(shù)字化機械控制系統(tǒng)設(shè)計

數(shù)字化機械控制系統(tǒng)的應(yīng)用使瀝青路面管理工作質(zhì)量明顯提升?；诠ぷ髁鞒?，數(shù)字化機械控制系統(tǒng)可分為數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處置、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)等不同環(huán)節(jié)，根據(jù)功能特點則可分為數(shù)字化攤鋪監(jiān)控系統(tǒng)、壓實監(jiān)控系統(tǒng)等，不同系統(tǒng)間相對獨立且彼此聯(lián)系，通過各子系統(tǒng)的獨立性運作，為數(shù)字化機械控制系統(tǒng)的有效運轉(zhuǎn)奠定基礎(chǔ)，確保了資源共享和數(shù)據(jù)同步[1]。攤鋪監(jiān)控系統(tǒng)和壓實監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)字化機械控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中發(fā)揮了重要的作用，詳情如下。

1.1 數(shù)字化攤鋪監(jiān)控系統(tǒng)

數(shù)字化攤鋪監(jiān)控系統(tǒng)是由多結(jié)構(gòu)組件，設(shè)備包括紅外溫度傳感儀、數(shù)據(jù)處理終端、高精度GPS檢測儀、測距儀等。

（1）紅外溫度傳感儀器列陣方式以橫向均勻分布為主，傳感器之間間距為1.2～1.5 m，定頻采集瀝青路面攤鋪面溫度數(shù)據(jù)，監(jiān)測范圍約1 m。瀝青路面溫度監(jiān)測點均勻分布，紅外檢測儀獲取的數(shù)據(jù)構(gòu)建溫度分布云圖，通過對云圖數(shù)據(jù)的實時檢測，準確了解項目進度與施工情況，施工前需將設(shè)備安裝于攤鋪機后方[2]。

（2）攤鋪機操作平臺適宜位置將數(shù)據(jù)處理終端固定，同時將其與溫度傳感器、數(shù)據(jù)終端處理系統(tǒng)、距離傳感器等設(shè)備連接于控制系統(tǒng)中。

（3）數(shù)據(jù)終端與攤鋪機電源連接，監(jiān)控系統(tǒng)啟動后自動獲取施工過程中的攤鋪溫度，并結(jié)合路段名稱、施工參數(shù)、工藝指標等合理控制攤鋪進程，確保施工質(zhì)量達標[3]。

1.2 數(shù)字化壓實監(jiān)控系統(tǒng)

數(shù)字化壓實監(jiān)控系統(tǒng)包括溫度傳感模塊、輸出顯示模塊、衛(wèi)星定位模塊、電源模塊等，不同模塊間相互關(guān)聯(lián)彼此協(xié)調(diào)。中心控制模塊為壓實系統(tǒng)的核心，通過獲取實時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，將目標信息轉(zhuǎn)變?yōu)樗栀Y料，通過網(wǎng)絡(luò)模塊傳遞具體內(nèi)容，為操作技術(shù)人員提供精確的數(shù)據(jù)以了解路面攤鋪、壓實狀況。在車輛兩側(cè)合適位置安裝紅外溫度傳感器，在攤鋪設(shè)備施工操作時借助網(wǎng)絡(luò)連接實時檢測現(xiàn)場溫度，并將提取數(shù)據(jù)實時共享[4]。自動化控制系統(tǒng)的功能實現(xiàn)離不開智能全站儀基站的成功建設(shè)，為數(shù)據(jù)的精準獲取和傳輸提供了有效保障。

2 數(shù)字化控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用

2.1 數(shù)字化控制系統(tǒng)攤鋪路面工藝流程

瀝青混凝土路面攤鋪數(shù)字化施工工藝流程如圖1所示。

2.2 攤鋪系統(tǒng)運行原理

攤鋪控制系統(tǒng)包括全站儀基站、自動化監(jiān)控系統(tǒng)等，基于該系統(tǒng)可實現(xiàn)坡度、高程、路面平整度、厚度的智能化管控。

2.2.1 坡度、高程控制

攤鋪自動控制系統(tǒng)包括自動控制系統(tǒng)和智能化全站儀基站兩個部分。工作狀態(tài)下，攤鋪機上的棱鏡靶標將三維坐標數(shù)據(jù)發(fā)出，控制點上架設(shè)的機械控制全站儀及時進行精準定位并獲取數(shù)據(jù)信息，借助數(shù)字傳輸電臺實現(xiàn)棱鏡靶標坐標數(shù)據(jù)的傳輸，攤鋪機自動控制系統(tǒng)控制箱獲取其坐標數(shù)據(jù)[5]。將坐標信息與設(shè)計卡三維數(shù)據(jù)進行比對，調(diào)整數(shù)據(jù)誤差在合理范圍內(nèi)，并對高程數(shù)據(jù)進行修訂，實現(xiàn)對控制箱驅(qū)動信號的調(diào)整。基于信號調(diào)節(jié)液壓閥驅(qū)動攤鋪機完成操作，使液壓油缸沿著熨平板的方向移動，從而使攤鋪面高程值改變，修補路面坡度差值，確保攤鋪路面坡度、高程數(shù)據(jù)達標[6]。

以配備數(shù)字化控制系統(tǒng)的壓路機對路面壓平，操作嚴格執(zhí)行工藝標準。借助壓實度傳感器及時獲取并傳送壓實度數(shù)據(jù)，控制箱顯示器獲取準確信息，了解路面壓實狀況，根據(jù)操作情況前進或后退。壓實度自動控制系統(tǒng)根據(jù)操作情況對設(shè)備進行自動化控制，通過對壓實度的觀察獲取壓實度數(shù)據(jù)，與設(shè)計值進行比對，并以小票方式打印出來，確保每張小票經(jīng)監(jiān)理人員和操作技術(shù)人員簽字后，對相關(guān)數(shù)據(jù)歸檔，確保路段壓實工藝數(shù)據(jù)化和可追溯化[7]。

2.2.2 全面管控攤鋪平整度與厚度

瀝青路面?zhèn)鹘y(tǒng)施工采用10 m放樁方案借助鋼絲繩或鋁梁在2D控制系統(tǒng)下進行攤鋪，路基狀況和路面結(jié)構(gòu)情況會對瀝青攤鋪質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，易產(chǎn)生路面起伏不定現(xiàn)象?；跀?shù)字化攤鋪系統(tǒng)的瀝青路面攤鋪施工，通過智能厚度控制系統(tǒng)對攤鋪厚度進行精準控制，熨平板配備AS200坡度傳感器，準確獲取瀝青路面攤鋪高程和厚度數(shù)據(jù)，通過液壓閥的作用調(diào)節(jié)攤鋪機的行進，從而使熨平板在既定活動區(qū)域內(nèi)進行移動，按照方案設(shè)計進行瀝青攤鋪工作。通過數(shù)字化攤鋪系統(tǒng)的精準控制，克服了傳統(tǒng)施工誤差可能引發(fā)的瀝青混合料厚度差異大、瀝青路面平整度不佳等弊端，使壓實平整度和瀝青攤鋪厚度達標[8]。與此同時，通過數(shù)字化控制系統(tǒng)對熨平板的有效控制，提高了施工效率，改善了工程質(zhì)量，攤鋪效果明顯提升。

2.3 壓實系統(tǒng)運行原理

壓實監(jiān)控子系統(tǒng)的關(guān)鍵在于對瀝青路面碾壓過程的精準控制，通過對壓實情況和碾壓路基的重點管理達到控制施工質(zhì)量的目的。根據(jù)其運行模塊不同可將其分為壓路機數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊兩種。數(shù)字化壓實施工現(xiàn)場，通過精準控制實現(xiàn)軌跡檢測和數(shù)據(jù)提取，基于對全站儀基站的合理應(yīng)用實現(xiàn)現(xiàn)場組網(wǎng)，滿足監(jiān)控需求的同時實現(xiàn)了運行數(shù)據(jù)的有效獲取。壓實系統(tǒng)運行過程中，操作技術(shù)人員嚴格執(zhí)行操作規(guī)范，根據(jù)智能化終端設(shè)備操作說明實時監(jiān)測和提取操作數(shù)據(jù)，精準掌握設(shè)備運行狀態(tài)，準確了解工程項目進度及施工運動軌跡。作為壓實系統(tǒng)智能監(jiān)控的核心，傳輸模塊可以直接讀取瀝青路面攤鋪作業(yè)的數(shù)據(jù)，將相關(guān)信息傳送至服務(wù)器后備份備用[9]。

壓實系統(tǒng)安裝壓實度傳感設(shè)備，及時獲得壓實度數(shù)據(jù)反饋瀝青路面攤鋪工作進展，技術(shù)操作人員及時了解工程進度并控制操作流程，有效控制施工質(zhì)量，將操作結(jié)果打印出來由監(jiān)理人員和操作人員雙簽字后實現(xiàn)數(shù)據(jù)可追溯化，如實反饋每個路段的操作狀況。

2.4 數(shù)據(jù)分析與控制

數(shù)據(jù)處理在控制系統(tǒng)中十分關(guān)鍵，對數(shù)據(jù)的科學處置能夠有效降低路面攤鋪作業(yè)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的操作失誤，提高項目施工質(zhì)量的同時實現(xiàn)數(shù)字化。

2.4.1 攤鋪數(shù)據(jù)處理

基于智能攤鋪系統(tǒng)實現(xiàn)攤鋪溫度、攤鋪軌跡、攤鋪速度等數(shù)據(jù)的實時提取與精準控制，確保攤鋪以3 m/min的速度進行，并控制溫度穩(wěn)定，確保操作質(zhì)量。

2.4.2 碾壓數(shù)據(jù)處理分析

（1）碾壓遍數(shù)。以項目需求為基礎(chǔ)，合理參考壓實機類型、性能等調(diào)整碾壓次數(shù)，達到最佳的碾壓效果。雙鋼輪壓路機初壓次數(shù)需大于兩次，復壓次數(shù)需大于三次，碾壓速度需控制在3.0～4.5 km/h區(qū)間內(nèi)，終壓次數(shù)需大于兩次。操作人員以顯示器參數(shù)為基礎(chǔ)反復確認，對操作參數(shù)精準調(diào)整防止漏壓、欠壓等現(xiàn)象發(fā)生，確保碾壓均勻度以提升攤鋪質(zhì)量。

（2）碾壓溫度?；跒r青路面攤鋪要求，結(jié)合瀝青性能借助紅外溫度測量儀準確獲取施工現(xiàn)場瀝青混合料的實際溫度數(shù)據(jù)，并選用鋼輪碾壓機進行碾壓，瀝青混合料初壓溫度需大于160 ℃，復壓溫度需大于130 ℃，終壓溫度需大于100 ℃?？諝饬鲃?、碾壓噴水、降雨等因素會對復壓、終壓操作效果產(chǎn)生影響，導致混合料表面溫度降低，復壓測溫水平多小于預(yù)期值，需結(jié)合現(xiàn)場情況采取有效措施控制瀝青混合料溫度，使其符合工藝標準[10]。

2.4.3 施工后檢測

瀝青路面攤鋪施工后，隨機選擇不同樁號區(qū)域進行檢驗，獲取滲水參數(shù)數(shù)據(jù)并采取現(xiàn)場鉆芯取樣方案檢測實際密度值，計算路面壓實度并對控制系統(tǒng)的實際效果進行評估。嚴格執(zhí)行技術(shù)操作規(guī)范與參數(shù)設(shè)計，有效控制碾壓指標確保瀝青路面滲透性、壓實度等指標符合要求。

3 應(yīng)用效果分析

數(shù)字化控制管理系統(tǒng)在現(xiàn)代化瀝青路面工程項目施工中應(yīng)用價值突出，社會效益和經(jīng)濟效益明顯。

（1）數(shù)字化機械控制系統(tǒng)的合理應(yīng)用對瀝青路面管理控制質(zhì)量提升十分關(guān)鍵，通過數(shù)字化機械控制系統(tǒng)的合理應(yīng)用能有效提高施工效率，降低工程成本。施工操作人員、技術(shù)人員和監(jiān)理人員在瀝青攤鋪過程中合理應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對操作的精準控制，提高了操作精準度，保障了工程質(zhì)量，降低了工程返工可能性，借助機械設(shè)備的合理應(yīng)用將工程成本控制在可控范圍內(nèi)。

（2）以數(shù)字化機械控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過全施工流程的精準管控確保施工質(zhì)量。分別合理應(yīng)用攤鋪監(jiān)控系統(tǒng)和壓實監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對不同施工環(huán)節(jié)的精準控制，確保壓實度、攤鋪軌跡、壓實速度等關(guān)鍵指標符合設(shè)計規(guī)范，同時由施工人員借助工藝調(diào)整與優(yōu)化，切實提高施工流程的智能化水平。

（3）基于數(shù)字化機械控制系統(tǒng)，提高瀝青攤鋪施工質(zhì)量。管理人員借助監(jiān)控系統(tǒng)遠程查看攤鋪進程與現(xiàn)場進度，及時獲取關(guān)鍵信息，了解不同樁號路面壓實情況和攤鋪進度，提高管理數(shù)字化，將提取的信息匯總分析后建立攤鋪和壓實質(zhì)量追溯體系，實現(xiàn)施工操作的全流程管理，為后期養(yǎng)護提供便利。

4 結(jié)語

綜上所述，基于對智能化設(shè)備的合理應(yīng)用達到了數(shù)字化機械控制目標，為瀝青路面攤鋪、壓實指標的精準控制提供了保障，有效提升了攤鋪效率和施工質(zhì)量，對改善路面性能意義重大，是提升道路工程質(zhì)量的有效舉措。瀝青路面施工階段，需結(jié)合工程特點對壓實度、攤鋪厚度、攤鋪速度等核心參數(shù)精準控制，合理應(yīng)用智能化設(shè)備實現(xiàn)實時監(jiān)控。利用數(shù)字化機械控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控，借助智能化設(shè)備獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過對關(guān)鍵數(shù)據(jù)的提取、處置和整合，實現(xiàn)了對施工關(guān)鍵參數(shù)的有效調(diào)整，優(yōu)化了攤鋪流程，并精準控制了碾壓次數(shù)、攤鋪溫度、攤鋪速度、攤鋪軌跡等參數(shù)，使瀝青道路工程質(zhì)量控制效率得以提升，為改善項目施工水平提供了技術(shù)保障。

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