数控机械技术及其在公路土建中的应用

林翠军

摘要：随着科学技术的不断发展，对数控机械的应用日益广泛。通过在公路工程施工过程中应用数控机械技术，可以提升公路工程施工精度，降低施工误差，缩短施工工期，保证工程的施工效率和施工质量。文章首先对数控机械施工技术的基本概念以及数控机械技术原理进行了分析，然后对公路土建施工中数控机械技术的实际应用效果进行了探讨。

关键词：数控机械技术；公路工程；土建施工；施工精度；施工质量 文献标识码：A

中图分类号：U415 文章编号：1009-2374（2017）10-0144-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.072

随着现代化公路施工水平的不断提升，利用专业化的机械设备解决施工过程中遇到的土建问题已经成为了一种常态。在公路土建工程施工过程中，以数控技术为代表的技术操作所占的比例越来越大，推进了现代化工程建设的进程。在公路工程施工过程中，通过利用数据机械技术可以有效解决工程施工中因操作水平差异而造成的各种问题，降低施工成本，提升施工质量。

1 数控机械技术概述

数控机械施工技术综合了多个技术平台，如数据收集、定位技术、机械把控技术、三维建模设计等，利用通讯技术对现场资源的合理整合、分配、利用，最大限度突破时间和空间制约，利用数控机械完成对施工现场实际施工情况和进度的实时跟踪和把控。数控机械施工技术在各类工程中均有着广泛的应用，包括公路、机场、公共场所等工程，将智能控制系统和施工机械有效联合起来形成智能数控机械，进而实现多道关键工序的施工、压实和验收。该项施工技术有效实现了分工序、分环节、多设备、多标段等高效组合施工的精准把控。借助专业性平台完成项目的施工，如机场项目中，对于跑道的水稳施工可通过数控平地机完成，不需要挂线处理，高速公路的精加工层项目也可以不经过放样、测量即完成施工。数控机械施工技术最主要是采用GPS定位或实时动态定位技术有效把控施工机械设备的准确状态和位置，借助传感器进行数据采集，并校准三维化模型，进而发出正确的操作指令，施工人员可按照指令进行机械控制，实现精准施工。传统机械化施工的主要缺点有效率低、数据反馈滞后、安全性低、外部条件依赖性强等，数控机械施工技术联合了多项技术，使得人员、材料、设备得到有效利用，充分节约了施工时间，降低了人力和成本，施工安全性得到保障，且实际施工中工程质量可以有效监控，完全实现了管控一体化施工，降低了返工率。

2 数控机械施工技术原理和特点

2.1 数控机械施工技术原理

数控机械施工技术主要利用GPS的RTK技术或智能机器人全站仪的实时动态定位技术等，实时监控工程机械的三维坐标及当下运行状态。通过接收定位系统和各类传感器所传输的状态信号，收集和整理各类数值以及收集到的三维设计模型和机械状态信息等，利用数值、图像、声音等信号形式，有效显示机械和实际工作面的准确方位，辅助施工人员选用自动施工模式把控铲刀，进而完成施工。

2.2 特点

相比于传统的机械化施工，数控机械施工技术在工程项目中的应用有着明显的优势，具体表现在以下四点：（1）通过往系统录入对应的设计数据，可实现无桩化施工，且数据具有很高的精确度，无需多次审查确认，极大程度降低了人工和時间成本。同时可有效提升施工现场机械组合的利用率，降低施工中机械的能耗，有效保障安全施工；（2）可有效免去打桩参照，使得现场施工机械得到有效的自动把控，通过自动采集相关施工数据，一定程度上减少了施工设施的使用率；（3）有效完成对现场施工的实时动态监管，真正做到管控一体化施工；（4）有效实现对公路工程开展全过程的实时动态监控，从根本上避免返工情况的发生。

3 数控机械施工技术工艺流程

相比于传统的机械施工，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：认真整理设计数据，并录入施工系统，布设对应的定位基准，进而保障所有施工机械设施均位于同一定位基准下；合理安排运料车辆，高效完成物料的装卸；借助数控推土机完成物料初期的平整度调整；借助数控平地机，综合录入的设计数据，自动调整铲刀，精准调平物料；采用数控压路机自动控制完成碾压，将相应施工区域的碾压进展情况、次数、压实度等参数通过传感设施进行传输、显示，确保在完成施工后可以及时给出相应的动态施工数据。

4 数控机械技术的实际应用

数控机械施工技术因其有诸多优点而在公路建设中被广泛应用，以下结合某地区高速公路建设项目为例，对其中一段300m的精加工路段进行数控机械施工技术的应用分析。

4.1 数控机械施工的标高偏差

施工技术质量好坏可以通过对施工标高数据进行比对来显示，是评价施工技术精准性和优越型的显著指标。相比于传统的机械施工技术中标高数据的比对，数据机械施工技术最大的优点是可以有效降低误差，提高施工的精准性，本项目借助数据机械施工技术有效控制了施工标高误差，提高了精准度，由此说明数据机械施工技术的辅助，可有效强化对施工过程的管理和控制。

4.2 数控机械施工的成本和收益

相比于传统的机械施工，数控机械施工有效节约了人力、物力和成本，且施工过程中受周围条件影响较小，施工安全性得到有效保障，大大提升了施工效率。在处理施工数据上，数控机械施工有效解决了传统机械施工处理数据所需人力大的问题，同时收集、整理、核查数据的工作也大大降低，可有效解决因设计变更而引起的数据调整问题，降低了返工率。数控机械施工技术通过融合多种先进技术，将三维建模和多技术平台有效结合，实现施工数据的自动快速收集、整理、控制和分析，有效把控施工进度和施工质量，实现了施工整个过程的动态监控，真正做到机械一体化施工，有效保证了施工成本和收益。

为有效直观的比对数控机械施工技术的特点，对上述提到的项目路段开展施工试验，进而有效比对施工成本和收益。数控系统主要采用了美国Trimble公司的GCS900系统，300m长的精加工高速公路路段分别采用传统机械施工和数控机械施工技术进行施工，分别施工长度为150m，通过施工数据的收集对比两种施工方式的施工效率、误差、成本，详细参数见表1。由表1可以发现，数控机械施工有效提高了施工效率、降低了施工误差，大大减少了施工成本，提升了施工效益。施工人力的降低对整个施工过程数据的收集并未产生影响，同时人力的减少对于施工过程中施工机械的干扰性、施工安全隐患等均明显降低，并且还节约了成本，两种施工模式的成本明显差异直接展现了数控机械施工的优越性。

5 结语

综上所述，在公路土建工程施工过程中，对数控机械的应用日益广泛。数控机械集成了机械控制技术、精准定位技术和现代通讯技术，可以进行一体化数控机械施工，避免人为因素而引起的施工误差，提高施工成本，缩短施工工期，简化施工流程。通过在实际工程施工中应用数控机械设计师，不仅推进了施工安全，为施工提供了高效、优质、安全的保障，而且也提高了工程的施工进度和施工质量，推进了公路现代化建设的发展。

参考文献

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（责任编辑：王 波）