葉學(xué)飛 YE Xue-fei

（中航凱迪恩機(jī)場(chǎng)工程有限公司，北京 101318）

1 mmGPS 攤鋪模式的理論基礎(chǔ)

1.1 我國(guó)機(jī)場(chǎng)建設(shè)的現(xiàn)狀及市場(chǎng)化改革

由于國(guó)內(nèi)民用機(jī)場(chǎng)建設(shè)市場(chǎng)化起步相對(duì)于其他行業(yè)較晚，2000 年以后逐步從政府主導(dǎo)、政府建設(shè)轉(zhuǎn)變?yōu)檎鲗?dǎo)，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)主體通過(guò)招投標(biāo)方式參與建設(shè)。2000 年以前主要民用機(jī)場(chǎng)建設(shè)技術(shù)相對(duì)比較傳統(tǒng)，主要是通過(guò)投入大量人力、設(shè)備。運(yùn)用傳統(tǒng)的幾何水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、全站儀等技術(shù)、通過(guò)架設(shè)導(dǎo)平梁、掛鋼絲、打灰點(diǎn)等手段控制施工實(shí)體工程的平面位置及高程。當(dāng)前施工技術(shù)要求高標(biāo)準(zhǔn)化，嚴(yán)格化，尤其在民用機(jī)場(chǎng)不停航施工中要求高時(shí)效性的大背景下，傳統(tǒng)的測(cè)量控制手段難于滿足工程建設(shè)要求。

進(jìn)入21 世紀(jì)隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民的物質(zhì)生活水平不斷提高，對(duì)于出行方式的選擇也多元化，追求高效快捷的出行方式。飛機(jī)快捷，方便的優(yōu)勢(shì)更為顯著。全國(guó)機(jī)場(chǎng)的壓力也隨之增加，機(jī)場(chǎng)跑道的壓力也增加。目前國(guó)內(nèi)的很多機(jī)場(chǎng)跑道都使用了很長(zhǎng)的時(shí)間了，跑道齡期比較長(zhǎng)，很多機(jī)場(chǎng)跑到已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)影響航空器安全的問(wèn)題。對(duì)于老舊的跑道進(jìn)行修復(fù)迫在眉睫，修復(fù)的手段多采用加蓋瀝青砼的方式來(lái)增加跑道的使用壽命。在跑道瀝青加蓋的施工中國(guó)內(nèi)多采用傳統(tǒng)的攤鋪方法，傳統(tǒng)的攤鋪方法現(xiàn)階段面臨的問(wèn)題是不能夠在較短的不停航施工時(shí)間內(nèi)完成較大的施工任務(wù)，并且施工的前期準(zhǔn)備工作比較繁瑣，需要的技術(shù)人員比較多，這就給公司帶來(lái)了很大的施工成本[1]。

面對(duì)這樣的問(wèn)題就需要一種新的攤鋪方式來(lái)解決，對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行改革。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的施工單位具備了不停航施工的技術(shù)裝備，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越嚴(yán)重，所以能夠在短時(shí)間內(nèi)完成更多的施工任務(wù)的技術(shù)就顯得尤為重要。3D mmGPS 的出現(xiàn)就能夠在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，具有較大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

1.2 mmGPS 攤鋪的理論基礎(chǔ)

攤鋪機(jī)的激光控制自動(dòng)找平系統(tǒng)由激光發(fā)射系統(tǒng)、激光接收系統(tǒng)、控制器系統(tǒng)和雙星GPS 基準(zhǔn)站、雙星流動(dòng)站、激光現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)組成，如圖1 所示。

圖1 攤鋪機(jī)的激光控制自動(dòng)找平系統(tǒng)組成

mmGPS 激光控制自動(dòng)找平技術(shù)是利用激光束參照平面作為非視覺(jué)控制手段，代替常規(guī)機(jī)械設(shè)備中操作人員的傳統(tǒng)控制方法，自動(dòng)控制熨平板的上下高度，快速實(shí)現(xiàn)精確控制的效果。激光發(fā)射器是由電源驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)的一種激光發(fā)射裝置，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)安置在作業(yè)區(qū)域外適當(dāng)位置的三腳架上。激光發(fā)射頭在工作時(shí)是高速旋轉(zhuǎn)并實(shí)時(shí)發(fā)射激光信號(hào)，激光發(fā)射裝置在控制點(diǎn)校準(zhǔn)以后能夠形成垂直方向±10 米激光墻，當(dāng)激光360°旋轉(zhuǎn)時(shí)就可以提供三維空間600m2毫米級(jí)高程信號(hào)，激光接收設(shè)備在激光前后方向150 米，上下高度10 米范圍內(nèi)均可以實(shí)時(shí)解算出當(dāng)前毫米級(jí)高程值。

激光接收器的功能是接收激光發(fā)射器發(fā)來(lái)的高程光信號(hào)，并根據(jù)設(shè)計(jì)好的三維控制模型數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，實(shí)時(shí)解算出當(dāng)前接收器位置的實(shí)際高程值及偏差值，將接收的光信號(hào)計(jì)算后轉(zhuǎn)化為攤鋪設(shè)備能夠識(shí)別的電控信號(hào)，并傳輸?shù)较鄳?yīng)的信號(hào)控制器[2]。

GPS 接收機(jī)是接收GPS 基準(zhǔn)站發(fā)射來(lái)的信號(hào)，并根據(jù)確定的基準(zhǔn)平面位置實(shí)時(shí)解算出攤鋪機(jī)所處位置的精確平面位置數(shù)據(jù)，并把精確平面位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破鳌?/p>

控制器將激光接收器及GPS 傳遞來(lái)的電位信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理后轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，控制電磁比例換向閥通向熨平板提升油缸的油量及方向，實(shí)現(xiàn)熨平板的自動(dòng)升降。具體控制過(guò)程如圖2。

圖2 系統(tǒng)控制圖

1.3 mmGPS 攤鋪與傳統(tǒng)攤鋪運(yùn)用操作流程

mmGPS 攤鋪與傳統(tǒng)攤鋪運(yùn)用操作流程如圖3 所示，mmGPS 攤鋪過(guò)程如圖4、圖5 所示。

圖3 mmGPS 攤鋪與傳統(tǒng)攤鋪操作流程圖

圖4 mmGPS 攤鋪過(guò)程1

圖5 mmGPS 攤鋪過(guò)程2

2 mmGPS 攤鋪模式與傳統(tǒng)模式的對(duì)比

2.1 mmGPS 模式與傳統(tǒng)模式的效能分析

mmGPS 模式與傳統(tǒng)模式的效能分析如表1 所示。

表1 效能分析表

2.2 mmGPS 模式與傳統(tǒng)模式實(shí)際應(yīng)用對(duì)比

mmGPS 模式與傳統(tǒng)模式實(shí)際應(yīng)用對(duì)比如表2 所示。

表2 實(shí)際應(yīng)用分析表

2.3 mmGPS 模式的實(shí)際運(yùn)用弊端總結(jié)

在mmGPS 的實(shí)際運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)了此模式也存在很多不足之處，新技術(shù)也有很多無(wú)法跟傳統(tǒng)模式媲美的地方。

①激光發(fā)射器在實(shí)際運(yùn)用時(shí)容易被現(xiàn)場(chǎng)施工的其他機(jī)械設(shè)備遮擋，造成自動(dòng)控制設(shè)備無(wú)法接收到激光信號(hào)，自動(dòng)控制設(shè)備的周圍凈空要求比較高，而傳統(tǒng)模式就不存在這種問(wèn)題。

②控制設(shè)備穩(wěn)定性較差，對(duì)機(jī)械設(shè)備的控制反應(yīng)速度較為緩慢，在設(shè)計(jì)面起伏比較大的地方無(wú)法及時(shí)的調(diào)整機(jī)械設(shè)備以達(dá)到設(shè)計(jì)要求[3]。

③機(jī)械施工時(shí)需要檢測(cè)人員跟隨機(jī)械實(shí)時(shí)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不滿足設(shè)計(jì)攤鋪要求時(shí)作出調(diào)整，檢測(cè)人員就無(wú)法進(jìn)行其他的相關(guān)工作，無(wú)形中就增加了測(cè)量人員的數(shù)量。

④在瀝青砼施工時(shí)對(duì)于冷熱接縫的處理沒(méi)有傳統(tǒng)模式處理的好，且自動(dòng)控制設(shè)備在處理接縫時(shí)需要傳統(tǒng)模式的配合才能進(jìn)行[4]。

⑤整套設(shè)備的購(gòu)買成本比較大，是傳統(tǒng)模式的好幾倍，并且設(shè)備維護(hù)也比較復(fù)雜，一次性投入資金較大，小企業(yè)無(wú)法承擔(dān)。

⑥設(shè)備數(shù)量較多，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，不適于機(jī)場(chǎng)不停航施工，不停航施工時(shí)間比較短，施工任務(wù)較大，系統(tǒng)任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題無(wú)法進(jìn)行施工，傳統(tǒng)模式系統(tǒng)穩(wěn)定性較強(qiáng)，出現(xiàn)問(wèn)題比較容易現(xiàn)場(chǎng)解決[5]。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)際運(yùn)用后作出以下結(jié)論：mmGPS 攤鋪模式是一種新的攤鋪方式，在技術(shù)先進(jìn)性方面確實(shí)比較突出，符合基建未來(lái)發(fā)展的要求。能夠?yàn)楦呔?、高難度的基建項(xiàng)目提供更為先進(jìn)的解決手段，是未來(lái)發(fā)展的方向。但是從實(shí)際運(yùn)用中也發(fā)現(xiàn)了很多需要改進(jìn)的地方，跟傳統(tǒng)攤鋪模式比較還有很多需要經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)用的檢驗(yàn)、沉淀、積累。