数控机械施工技术在公路工程施工中的应用

张伸超

（许昌市公路管理局，河南 许昌461000）

城市化进程的加快，带动了我国交通运输行业的发展，公路工程的数量不断增加，也使得其施工质量问题受到了社会各界的广泛关注。在科技发展的带动下，公路行业的施工技术水平不断提高，应用专业机械设备解决工程施工问题，已经成为公路工程施工的一种必然趋势。数控机械施工技术的应用，能够有效解决传统人工操作中存在的问题，从而降低工程的施工成本，提高施工质量，因此得到了公路工程管理人员的重视[1]。

1 数控机械施工技术概述

1.1 概念

数控机械施工技术，是指依靠建立三维设计图数据模型、工地现场定位及数据采集系统、数控机械控制系统等基础平台，结合相应的双向通讯技术，对工程现场的信息资源进行整合，突破时间和空间方面的局限性，对单台乃至整个工地所有的施工机械进行实时管理和精准控制的施工技术[2]。从目前来看，数控机械施工技术在各类工程如公路、矿山、机场等都得到了非常广泛的应用，可以将数字智能控制系统安装在相应的施工机械上，组成数控智能设备，可以有效完成各个环节的施工任务，同时完成各阶段的压实和验收。

1.2 原理

数控机械施工技术的基本原理，是利用智能机器人全站仪的实施动态定位功能，或者GPS的RTK技术，对工程机械的三维位置和运行状态进行实时监测。系统通过对定位系统以及各类传感器发射信号的接收，对传感器的数值进行收集和记录，同时结合三维设计模型和机械设备当前的三维状态信息，通过数值、图形或者声音信号等方式，对机械部件以及目标工作面的位置进行指示，帮助施工人员使用自动模式，控制铲刀进行施工[3]。

1.3 特点

与传统机械化施工相比，数控机械施工技术具有相当显著的特点，主要体现在以下几个方面：

1.3.1 可以直接输入相应的设计数据，进行无桩化施工，而且数据精度较高，不需要节能型反复审核，从而在很大程度上节约了人工和时间成本。同时，可以提高工地设备组合的整体效率，减少施工中设备的能源消耗，并提高施工的安全性。

1.3.2 能够有效免除打桩参照，实现对现场施工机械的自动控制，对相关数据进行自动采集，降低机械设备的使用频率。

1.3.3 能够实现对工程施工的实时监控，实现管控一体化。

1.3.4 可以对公路工程的施工进行全过程动态控制，从根本上消除返工问题。

数控机械施工技术的工艺流程与传统机械施工存在着很大的差异。以路基填筑施工为例，其主要施工流程为：对设计数据进行整理，将其导入到系统中，设置相应的定位基站，确保所有的机械设备都能够处于同一定位基准→对运料车进行合理配置，做好物料的装卸工作→利用数控推土机，将物料推开，同时对铲斗进行自动调整，做好物料粗平工作→采用数控平地机，结合设计数据，对铲刀进行自动调整，对物料进行精平→控制数控压路机进行碾压，并结合相应的传感设备，对目标区域的碾压遍数和压实度进行实时显示→完成施工→及时提供相应的动态数据。

2 数控机械施工技术在公路工程施工中的应用

在公路工程施工中，应用数控机械施工技术，可以有效提高施工质量和施工效率，施工单位应该充分重视。这里结合相应的工程实例，对数控机械施工技术在公路工程施工中的应用进行简单的分析和讨论[4]。

2.1 工程概况

某公路工程属于城际高速公路，全长810m，为双向六车道，是连接相邻两个城市的交通要道，车流量巨大，因此对公路的施工质量和基础承载能力有着较高的要求。在实际施工中，为了保证施工质量和施工效率，采用了数控机械施工技术。而为了对数控机械施工技术的相关技术指标进行验证，选取2段各100m精加工路段，将其与传统机械化施工方法进行对比和分析。

2.2 标高误差

对于工程建设而言，施工标高数据可以充分凸显施工技术的精确性和优越性。这里将传统机械施工技术与数控机械施工技术施工后标高检测结果进行对比，如表1、表2所示。

表1 传统机械化施工

表2 数控机械施工

由表1、表2的数据对比情况可以看出，应用数控机械施工技术进行施工，在标高控制方面有着非常显著的优势，可以提升数据的精度和准确性，缩小误差，从而实现对工程施工质量的有效控制。

2.3 施工成本与效益

在传统机械化施工中，需要做好相应的测量放桩和护桩工作，而且必须对其精准度进行反复核对，这就在无形中增大了对于人力物力资源的消耗。在实际施工中，机械设备的就位和运行需要人工指导，不仅工程量大，而且当出现设计变更或者工程数据问题时，无法及时对其进行调整和反馈，不仅可能影响工程的施工质量和施工效率，严重时甚至需要返工。而数控机械施工技术主要是通过三维建模以及多技术平台的联合来实现对数据信息的整合，可以有效简化施工流程，提高施工效率。为了更直观地体现数控机械施工技术在施工成本和效益方面的优势，这里同样选择2段100m的路段进行对比分析。对比结果如表3所示。

表3

可以看出，数控机械施工技术与传统机械化施工相比，成本支出更少，而且可以显著提升施工效率，减少施工人员对设备和施工的干扰，保证使用安全，其优越性是非常显著的。而在实际施工中，传统机械施工方法还可能出现返工情况，造成工期的延误和材料的浪费，施工成本只可能更高。因此，选择数控机械施工技术进行公路工程施工，是非常必要的。

2.4 应用与发展

从目前来看，数控机械施工技术在我国许多公路工程项目的建设中都得到了非常广泛的应用。例如，江西省昌西南连接线TJ合同段引进数控机械化设备天宝GCS系统，应用于超宽路基平整施工。在系统中，集成了现代通讯技术、精准定位技术、机械控制技术以及计算机技术等，可以实现一体数控机械化施工，从而有效避免了施工过程中人为因素可能造成的误差。

在公路土建工程施工中，数控机械施工技术的应用可以有效缩短施工工期，节约施工成本，保证施工质量，而且能够简化作业流程，对施工数据进行保存和管理，为相似道路工程的施工提供参考依据。因此，数控机械施工技术得到了工程施工人员的充分重视，应该在公路土建领域中大力推广。

3 结语

总而言之，在当前不断加快的城市化发展的带动下，我国的公路交通事业得到了迅猛发展，公路工程的数量不断增加，对施工质量和施工成本等也提出了更高的要求。在这种情况下，传统机械化施工模式逐渐无法满足实际需要，数控机械施工技术得到了发展和应用，不仅能够为施工的安全、优质、高效提供相应的保障，而且可以加强质量和进度控制，提升施工效益，推动公路工程施工的有序开展。

［1］李少煌，刘光辉.数控机械技术在公路土建施工中的应用［J］.黑龙江交通科技，2014（11）:54-55.

［2］李涛，周斯格，黄爱翔，赵磊，刘牧民.数控机械技术在公路土建施工中的应用［J］.湖南交通科技，2013（2）:50-53.

［3］杨舒雅，赵昕.公路土建施工中数控机械技术的应用［J］.技术与市场，2014（8）:196，198.

［4］刘祥坤.机械数控技术的应用现状和发展趋势［J］.中国科技投资，2013（10）:130.

［5］郑生萍.试论高速公路土建工程施工计量［J］.广东建材，2012（11）:90-92.