3D技术在沥青摊铺施工中的应用

周志伟

（中交一公局厦门工程有限公司，福建厦门401139）

1 引言

随着信息化技术的不断进步，建筑行业也需要应用更加智能化的技术来代替原始的劳动力，这是重型资本的必然趋势。建筑行业是一个典型的重型资本结构，需要不断进行资本增密，技术迭代。3D技术就是这样进入建筑领域的，并且也给建筑行业带来了更加智能化的操作。制约智能化技术进入建筑行业的因素有2个，投入的研发成本以及是否可以大规模商用。只要能够解决这2个问题，3D技术将会迅速改革建筑领域。因此，3D技术对于建筑行业来说，有着十分深远的影响。

2 3D智能摊铺系统及其原理

基准站设备、机载设备、检测设备是3D智能摊铺系统的主要组成结构。具体的组成有：（1）GNSS激光接收器是与摊铺机熨平板采用的刚性连接，它可以算出熨平板底部的平面位置与高程，该机器是由液压系统实现对熨平板的毫米级的控制；（2）控制器，该机器可以连接GPS系统与摊铺机核心部位，所以它可以既是人机交互界面，也可以是摊铺控制中心，一般情况下的精度为1～20mm；（3）检测设备，该设备可以通过实测的平面信息。

智能摊铺的原理：（1）RTK原理，这是一种比较常见的实时动态差分法，用于GPS测量[1]。在RTK的作业模式下，可以通过基准站的数据链，将观测到的观测信息传递给流动站，还可以把采集的GPS数据在系统内进行实时处理。同时，还能给出厘米级别的定位结果，时常不超过1s。（2）高程控制原理：控制器的计算机凭借优良的精度可以计算出摊铺机控制点的位置，并获取该位置的设计高程，然后可以通过一项激光技术奖实际的高程计算出来。电磁阀可以根据信号实现灵活控制油缸，并改变摊铺高程的角度[2]。

3 项目概况

某夏季的试车场地位于江苏省，工程占地约为1.3km2，项目总规划占地为1 000m2。该项目共分3期进行施工，本次工程属于第一期，主要施工地点有加速车道、C区域等，第一期的路线全长为3.35km。一期进场路B工程，路线长度为0.33km。进场路D工程，全长为0.94km；加速跑道工程，全长为0.11km。目前要求C区域、加速跑道工程、进场D工程的行车速度在160km/h，路面的平整度需要达到4m的直尺可测量，横坡采用单面坡。进场B工程、停车场与服务道路工程的要求是B工程速度为30km/h，停车场等地为20km/h。

4 3D技术摊铺的施工应用

4.1 摊铺施工前期准备、点位选取与数据采集处理

4.1.1 摊铺施工前期准备与点位选取

首先，需要保证摊铺精度，就要先建立高精准度的施工控制网，并根据相关的设计要求设计精度。依据相关的规范，高程控制网采用二等水准网与平面控制网等综合方式进行布网。点位需要按照摊铺区域进行布设，点位需要在距线边缘10～30m的两侧，且该点位需要处于地形开阔、不易被破坏的区域，各个网点之间需要尽可能通视。一般情况下，点位的间距为160～200m，还需要保证高程起算点的稳固、精确，所以需要在控制网中设置3个深埋点作为基准点[3]。在基准点上还需要建立观测墩，并把观测墩埋入地面。为减少控制网的建设费用，还需要在不影响精度的条件下，尽量做到平面的控制点与高程控制点是同一个点位。基准点、控制点的规格需要按照GB 50026—2007《工程测量规范》，再结合实际的地质条件进行现场的浇筑，数据收集时可以用全站仪和电子水准仪。

4.1.2 控制网的数据采集与处理

控制网的数据测量与处理分为2种：（1）平面控制网的数据测量用途处理，平面控制网的测量一般情况下，分为2个步骤：首先，选择部分控制点进行GPS静态观测，其点位距离在500～700m。其次，在GPS静态观测的基础上，对剩余的点位进行全站仪加密测量。GPS静态观测一般采用广播星历，通过一些商用软件按照静态的相对定位模式进行GPS基线解算。以大地的四边为基本的构图图形，进行基线的处理与质量分析。（2）高程控制网的测量。该控制网的测量一般采用二等水准的测量，首先需要完成3个基准点的测量。待基准点的测量完成，就可以进行整个高程控制网的测量。在测量时，需要更好地规划测量路线，而测量路线以保证精度为前提，这样才能最大限度地减少人员、物料的耗费。水准控制网的数据处理：在外业式作业结束后，需要检查相关的数据并计算各个点位的高差，等待计算结果符合要求后才能进行水准网的平差计算。

4.2 3D摊铺施工的应用

4.2.1 3D模型的建立

该模型的建立需要利用原有的地表数据建立相应的三维设计模型，并把该模型导入3D摊铺的控制箱内。加速跑道工程与进场D工程，根据相应的设计图纸，在3D软件中进行最下层的摊铺数据三维模拟。在后续的摊铺作业中，竖直移动设计面就能获得每层的摊铺设计数据。C区域需要大面积摊铺，所以需要保证摊铺的精度，在设计摊铺数据时需要分区处理，还要考虑施工纵缝。

4.2.2 沥青混合料的摊铺技术

1）摊铺流程概述

摊铺需要的流程分为以下几个：基准站搭设—发射器架设—流动站的启动—摊铺系统启动—摊铺—检测。基准站需要在摊铺区域5km的半径内；发射器一般采用mmGNSS的发射型号，因为其发射器的特点，需要把该发射器架设在控制网点上。该位置需要距离摊铺现场至少在10m远，最大的距离不能小于150m，在发射器架设启动前，需要确定水准点位的高程与仪器高。检测分为以下几种检测：（1）高程检测，在摊铺时检测人员，可以用mmGPS流动站进行实时的检测，检测项目有压实高程、松铺高程、用软件算出高程偏差等；（2）温度检测：在摊铺的过程中，可以实时监测运料车的温度、松铺后的温度等；（3）平顺性检测：在压实养护后，可以采用平顺仪、靠尺检测其平顺性。

2）摊铺施工

摊铺机械装备：根据现实的施工环境，在加速跑道与进场D工程、进场B工程等地方安排1～2台摊铺机器进行联合摊铺施工。在C区域需要3台摊铺机器联合摊铺施工，其走形应为品字形。摊铺施工：（1）摊铺机到位后，先要预热机器30～60min。使其快熨平板的温度在100℃，以此来保证摊铺机启动后不产生拉毛现象。在摊铺时需要把标尺放置于既定位置，并调整控制箱。拌和设备的生产能力需要与摊铺机的摊铺速度相匹配，在摊铺的过程中需要摊铺机器保持稳定而匀速的速度，否则就会造成摊铺失败。

5 结语

本文对3D智能系统与点位进行了简单的分析，阐述了3D技术如何在沥青摊铺中应用。3D等信息网络技术不断渗透各个行业，这是社会发展的必然趋势。因此，牢牢掌握核心的科技，才会不落后于别人，才能在社会发展进步中站稳脚跟，为社会发展做出贡献。