智能化摊铺设备在公路路面施工中的应用研究

何桂省

摘要：为保证公路路面施工过程中的质量和效率，智能化摊铺设备的应用已成为必然趋势。文章分析了公路路面在施工中的常见问题，阐述了智能化摊铺设备在工程应用中的诸多优势，并结合具体工程案例，对DT-50型智能化摊铺设备进行路面施工性能试验，同时与其他型号摊铺设备进行对比分析。试验结果表明：DT-50型智能化摊铺设备无论是在路面的施工质量还是施工效率方面，相比于其他类型的设备均具有一定的优势。

关键词：智能化;摊铺设备;路面施工;应用

中图分类号：U415.521 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.049

文章编号：1673-4874（2019）07-0166-04

0引言

随着我国经济的发展以及国民经济各领域技术的不断进步，我国正迈向世界强国行列。基础交通领域新技术、新设备的不断应用为缩短施工周期、提高工程质量奠定了基础，高质量的交通基础设施又为我国经济的建设提供了重要保障。我国公路网络错综复杂、分布广泛，属于基础交通网络中的主要构成部分。公路工程在实现各地区间的交通运力方面具有积极意义，因此，公路工程施工的质量和效率从某种意义上决定了当地经济的发展状况。新施工设备的不断运用，使得公路路面的施工工期极大缩短，在保证施工安全的同时也不断提升了施工质量。以公路路面的摊铺设备为例，近年来，智能化摊铺设备的应用为公路工程的施工带来了便利，这类高度自动化、集成化的机械施工设备在未来建筑领域中将得到广泛的应用。

1当前公路路面施工常见问题解析

当前我国公路在路面施工过程中普遍存在以下两方面共性问题：

（1）施工质量问题

平整度较差是公路路面施工中常见的问题，多与施工中的摊铺设备有关，从某种意义上来说，摊铺设备的因素占有很大比重，如果摊铺设备的精度不高则极易引起路面平整度问题。传统的路面摊铺设备仅能依赖人工找平的方式进行施工，出现误差的几率较大，进而引起路面施工出现较大范围的平整度问题。

（2）施工效率问题

在公路路面的施工中，通常以摊铺速度（每分钟摊铺长度）来衡量路面施工的效率，再通过施工效率来衡量某一阶段的施工进度，主要反映施工任务的完成情况。和国外发达国家相比，我国公路路面的施工效率普遍偏低，这在很大程度上与我国建筑施工企业所使用的摊铺设备有关。随着产业集约化程度的不断提高，公路工程的施工效率有待进一步提高。在提高路面施工效率的同时还应充分重视路面的施工质量，在保障施工质量的前提下逐步提高路面的施工效率，在二者之间找到最佳的平衡点。公路路面施工常见问题分析如表1所示。

2智能化摊铺设备工程应用情况

2.1应用领域

智能化摊铺设备属于较为抽象的定义，至今尚未得出统一的标准概念。但从智能化摊铺设备的工程应用情况来看，集成度高、功能强大、兼容性好是其共同的特点。智能化摊铺设备具有较好的稳定性，在实际的工程应用中能够持续满足各施工阶段的需要，其最为核心的特点就是能够保障工程施工的质量和效率，且集成化的系统功能具有较好的通用性，节约了工程施工设备的投入成本和施工技术人员的培训成本。目前，智能化摊铺设备的应用领域比较广泛，在公路、桥梁、隧道等工程的路面施工中大范围应用，取得了较好的工程应用效果。

2.2未来发展趋势

智能化摊铺设备现阶段已实现了集成化管理模式，可以实现施工现场资源的最优配置，在保证施工效率的同时，对工程整体的施工质量具有积极作用。值得注意的问题是，当前各施工企业所使用的智能化摊铺设备的核心架构通常是基于识别一反馈的管理模式，其质量控制系统的主要芯片由国外厂商研发，即我国在智能化摊铺设备的核心控制单元方面尚未获得知识产权。就智能化摊铺设备的未来发展方向而言，一方面将在设备的易用性、智能化方面继续提高性能，并提供更好的人机交互模式，便于工程技术人员操作。另一方面，在智能化摊铺设备的质量控制单元方面，我国将加大对该领域的研发投入力度，通过工程技术人员的不断努力和探索，研制出具有我国自主知识产权的控制芯片。

3公路路面智能化摊铺设备的设计研究

3.1智能化摊铺设备设计要素

3.1.1较好的易用性

易用性是指施工技术人员可方便地使用设备。在公路路面的施工中，通过设备自身所设定的程序和算法，来自动、精准识别路面施工中存在的问题，例如路面的具体位置、病害情况、安全隐患情况等。智能化摊铺设备较好的易用性在实际施工中对提高工程的效率和质量具有重要意义。

3.1.2良好的扩展性

针对不同等级的公路路面施工，智能化摊铺设备应具备相应的分析、判断模块。当实际施工环境下的工程参数与系统预设模块的信息不匹配时，应对智能化摊铺设备的组件进行升级、更新，系统应具备良好的可扩展性，便于各类型工程模块的扩展和接入。

3.1.3控制的准确性

识别一反馈的管控模式属于智能化摊铺设备的通用形式，在此过程中控制部分应具有较高的准确性。其准确性包括施工原料的用量、施工位置信息以及路面平整度的准确控制方面。准确性是智能化摊铺设备的基本要求。

3.1.4简单的维护性

智能化摊铺设备在使用过程中可能会出现一系列问题，如：设备硬件老化、设备软件升级等。为有效应对上述问题，智能化摊铺设备应具有简单的维护性。当出现问题后可在规定的时间内完成设备的检修或更换等工作，确保有足够的施工时间和较高的施工质量。在设备维护工作完成后，应进行定期的跟踪工作，监测设备的各项功能指标是否正常。公路路面智能化摊铺设备设计要素分析如表2所示。

3.2智能化摊铺设备质量控制系统设计

考虑到公路路面施工中效率和质量要素之间的关系，设计智能化摊铺设备质量控制系统，如下页图1所示。由图1可知，智能化摊铺設备质量控制系统架构主要包括六个组成部分，分别是：现场施工数据获取模块、施工质量监控模块、施工进度评估模块、路面性能综合评估模块、生成路面施工报告模块和制定下一阶段方案模块。现场施工数据获取包括摊铺原料用量、摊铺设备工况、施工人员信息三个组成部分。在经过施工进度评估模块后达到工程预期的施工项目可进入路面性能综合评估阶段，否则要重新回到施工质量监控模块的流程。对于经过施工质量监控模块评估后合格的部分施工项目可直接生成路面施工报告，前提是这类施工项目在已完成的施工进度评估中合格率较高。

4工程案例应用

4.1工程概况

DT-50型智能化摊铺设备在各类公路路面的施工中较为常见，在路面施工的质量和效率方面具有一定保障。为进一步证明该种型号的摊铺设备在实际工程应用中的优势，本文以广西桂林机场高速入口10 km处路面的施工为例，对其路面施工质量和效率情况进行现场试验。试验中对比DT-50型智能化摊铺设备与其他型号设备的工程性能，验证DT-50型智能化摊铺设备应用于公路路面施工中的可行性。

4.2DT-50型智能化摊铺设备性能试验

试验过程中对比DT-50型智能化摊铺设备与其他型号设备在路面施工质量和施工效率方面的性能。施工质量评估部分通过平整度测量仪，分别测量10 m、20 m、30 m、40 m和50m范围内路面平整度误差。其他型号设备的施工结果误差分别是9.5%、10.5%、12.6%、14.2%和13.8%;而DT-50型智能化摊铺设备的施工结果误差分别是7.5%、8.1%、11.8%、12.2%和12.5%。施工效率评估部分通过测量设备的实际摊铺速度来完成，分别测量1min、2min、3min、4min和5min内二者的摊铺长度。其他型号设备的摊铺长度分别是3m、6m、9 m、12m和15m，而DT-50型智能化摊铺设备的摊铺长度分别是5m、10 m、15m、20 m和25m。DT-50型与其他型号摊铺设备性能试验数据对比分析如表3所示。

4.3結果分析

为更加直观地分析DT-50型智能化摊铺设备在公路路面实际施工中的优势，将表3数据分别绘制成施工质量评估对比曲线和施工效率评估对比曲线，分别如图2、图3所示。

由图2可知，DT-50型智能化摊铺设备在路面施工平整度控制方面具备一定的优势，50m范围内的平整度误差较小，能控制在15%以内;其他型号的摊铺设备在路面施工后平整度误差较大。由图3可知，DT-50型智能化摊铺设备与其他型号摊铺设备的摊铺速度均比较稳定，即摊铺长度与时间呈线性变化。但前者摊铺速度大约能控到为5m/min，而后的摊铺速度大约为3m/mlnc可见，DT-50型智能化摊铺设备在公路路面的施工效率方面也具有一定的优势。

5结语

智能化摊铺设备具有诸多优良的工程特性，能够适应各等级公路路面的施工应用，是公路机械施工设备不断发展和完善的产物，也是未来公路施工领域设备应用的趋势。本文对智能化摊铺设备在公路路面施工中的应用进行了深入研究，分析了智能化摊铺设备的设计要素，完成了其质量控制系统的设计工作。并以DT-50型智能化摊铺设备为例，对其实际的工程性能进行论证，证明了本文所研究的智能化摊铺设备在公路路面施工质量与效率控制方面的优势。