3D摊铺技术在路面施工中的运用

罗斌

摘  要：随着现代化进程的加快，我国的道路交通建设步入了高速发展时期，路面摊铺技术也在不断进步，在促进路面施工方面发挥着重要作用，3D摊铺技术是近年兴起的应用于房屋建筑领域的新技术，受到了市场瞩目，随着使用范围的扩展，延伸到了公路领域，3D摊铺技术改善了传统摊铺技术的很多不足，虽然没有得到大规模应用，但具有广阔的市场前景。文章将简要分析3D摊铺技术在沥青路面施工中运用，为3D摊铺技术的宣传推广发挥一些作用。

关键词：公路;沥青路面;3D摊铺技术

Abstract： With the acceleration of the modernization process， the road traffic construction in our country has entered a period of rapid development， and the pavement paving technology is also making continuous progress. It plays an important role in promoting pavement construction. 3D paving technology is a new technology applied in the field of housing construction in recent years， which has attracted the attention of the market. With the expansion of the scope of use， it has been extended to the highway field， and 3D paving technology has overcome many shortcomings of traditional paving technology. Although it has not been applied on a large scale， it has a broad market prospect. This paper briefly analyzes the application of 3D paving technology in asphalt pavement construction and plays some role in the popularization of 3D paving technology.

在新建的云南楚姚高速公路施工过程中，在指挥部引领下，施工团队尝试了先进的路面毫米级高精度3D摊铺施工技术，感受到了3D摊铺施工技术的先进性，3D摊铺极大的改善了高速公路路面摊铺质量和效率，为3D摊铺技术在云南的使用提供了良好范例，对推动3D摊铺技术在云南乃至全国的公路路面建设中的更广泛运用具有重要意义。

1 传统摊铺技术的不足

我国地大物博，道路建设需求量大，发展较快，尤其是改革开放以后，公路工程建设飞速发展，相应的建设技术也不断提高。沥青摊铺技术是路面施工的核心技术，我国路面的摊铺，由最开始的人工摊铺，到后来的摊铺机摊铺，有了很大发展，但始终存在不少弊端，影响了摊铺质量和效率。

传统的路面摊铺技术，主要依靠导轨、机械式平衡梁、非接触式平衡梁找平，精度不够高，精度受施工机械状态、人工测量误差、机械振动、钢丝挠等影响较大，施工精度不足，影响施工质量，且造成很多材料的浪费，不利于成本节约。传统的路面摊铺技术，施工前的准备工序很多，道路的基准线、中线、边线的放样和复测都需要投入大量的人力物力，成本高、综合效率低，不利于施工综合效益的提高，所以，研究和采用新的路面摊铺技术十分迫切。

2 3D摊铺技术的优势

3D摊铺技术是近年兴起的新型摊铺技术，是3D技术在工程领域的应用，最先开始于建筑领域，后被延伸到路面摊铺中，也由此产生了一些自动化摊铺系统，逐渐被用于道路路面施工中。3D自动化摊铺技术，克服了传统摊铺技术的很多缺陷，比如：自动化操作，实现智能摊铺，不需要24小时人为大量辅助监控，解放了生产力，节约了人工物力成本，提高了施工效率;3D摊铺技术在传统的摊铺机上安装了自动控制系统车载设备，能自動反映曲线弯曲度，解决传统摊铺设备在沥青摊铺时由于振动和高温导致实际摊铺坡度与设计值存在偏差较大的问题，提高控制精度，并且，能实现路面摊铺每层厚度的控制及摊铺坡度控制，实现精细化施工，极大的提高摊铺质量;采用数字化施工技术，摊铺精度真正实现毫米级别，大大减少潜在的质量隐患，做到施工质量全程管控。

较传统水稳摊铺技术而言，3D摊铺技术不需要拉线、放样，从而可以节省大量的人力物力，3D摊铺技术在传统的摊铺机上安装了自动控制系统车载设备，这套设备包含一个横坡传感器，通过传感器将全程人为控制的数据转换成工程机械能够读懂的数据，再利用数据来控制机械操作，如采用横坡传感器控制熨烫板随摊铺位置的移动而进行相应的位移，能够完整精确反映传统拉线不能反映的曲线弯曲度，也解决了传统摊铺设备在沥青摊铺时由于振动和高温原因而导致实际摊铺坡度与设计值存在偏差较大的缺陷，减少了人为控制误差，提高路面摊铺的精准度。而且还能够系统精确控制路面摊铺每层的厚度，合理控制用料量，真正从技术上改变了传统的“粗放型”用料模式。

3 3D路面摊铺系统的组成及基本工作原理

不同的3D摊铺系统，工作原理会有一些不同，但大体上是差不多的。云南省楚姚高速公路采用的摊铺系统是拓普康mmGPS数字化摊铺自动控制系统。

3.1 系统组成

摊铺系统由GPS基准站、LZ-T5激光高程基准站、mmGPS流动站和P63摊铺机自动控制系统四部分组成。（1）GPS基准站。采用的是拓普康自己研制的康HiPer系列接收机及相应的接受技术，具有很高的信号灵敏度和多路径抑制性能，通道多、界面丰富、内存大，便于数据的接收和存储。系统采用的HiPer V技术，能跟踪多种类型信号，连接联通、移动的网络通讯，内存卡可插拔，标配2块大容量锂电池，IPX6湿度95%，具有较高防水性能。系统使用的GX-60控制箱，防尘防水等级高，触摸屏设计LCD显示屏，有背景光，Windows XP操作系统，能适应夜间操作，性能强大;（2）系统配置的LZ-T5激光发射器，测量半径300m，精度±5″，内置自动调平设置，测量宽带达±100（5～30m）、±5m（30～300m），能持续工作18小时，使用时间长，能极大的提高施工进度;系统内置的MC-R3接收机，支持无线传输，具有2级防震等级，可抗2m水泥地面自然坠落，非常实用;系统配置的PZS-MC天线和激光接收器，ID号码可使关联的激光发射器准确无误的锁定目标，保障系统在恶劣环境下还能正常使用，便于多种气候条件和地形条件施工;（3）mmGPS流动站。流动站分为HiPer V接收机+PZS-1激光接收机两个部分，能接收水平：±10°垂直：±10°反向角度的信号，开机即可工作，无需特殊设置，采用了智能激光技术，能自动识别发射信号，抗干扰能力强，防护等级达到IPX6，功能十分强大。

3.2 系统工作原理

拓普康mmGPS数字化摊铺自动控制系统具体工作时，主要由拓普康mmGPS测量系统搭配自动系统发挥自动摊铺功能。（1）测量系统。主要由GNSS基准站、激光发射器和mmGPS流动站三部分组成。实际工作时，先由GNSS基准站通过无线电发射器实时向流动站接收机发送差分信号，同时激光发射器实时向流动站发射高程信息;然后信号被mmGPS流动站接收机系统接收并进行处理解算，实现对GNSS平面厘米级和高程毫米实时级定位，实现对摊铺地点确认。（2）拓普康mmGPS数字化摊铺自动控制系统主要由GPS基准站、LZ-T5激光高程基准站、mmGPS流动站和P63摊铺机自动控制系统四部分组成。系统工作时，架设在控制点上的GPS基准站和LZ-T5激光基准站，通过无线数据传输电台和线缆将GPS差分信号和激光高程信息传输到MC-R3接受机，接收机对信号进行处理后，将三维数据作为传输给GX-60控制箱，控制箱将获得的坐标数据与设计卡数据进行对比，生成对应的高程修正信息，再将修正信息生成对应的例驱动信号，驱动液压阀摊铺机牵引臂液压油缸使熨平板调整方向，实现路面摊铺平整度、厚度的变化。同时，mmGPS流动站能对摊铺情况进行实时监控，观察摊铺效果是否符合摊铺设计的要求，便于摊铺过程中实现自动化摊铺修正，提高摊铺质量。

4 3D摊铺技术在路面施工中的应用案例

3D摊铺技术在国外运用的较早，也相对成熟，而我国在这方面的应用还很不足，处于探索阶段。云南省楚姚高速公路就尝试运用了3D摊铺技术。楚姚高速公路是《滇中城市经济圈高速公路网规划》新建高速公路联络线的二段，起于楚雄市，经牟定、姚安，止于大姚县，规划里程78公里，是国高杭瑞高速G56、京昆高速G5之间的重要连接线和云南省高速公路网规划中的12条纵线之一。楚姚高速公路按双向四车道及六车道高速公路标准建设，设计速度采用100km/h，路基宽度26m（K4+000～K21+000，K62+800～K83+300段）、33.5m（K21+000～K62+800段），设计速度均100Km/h。高速公路路面采用了路面毫米级高精度3D摊铺施工技术。施工团队将楚姚高速公路的路面设计数据，包括纵断面、横断面、纵坡、竖曲线、逐桩坐标等，通过3D-Office软件将这些数据转换为3D摊铺系统默认的格式，通过启动系统实现路面的自動化摊铺。楚姚高速公路使用了该项技术，实现了数字化施工，施工过程中的全面自动化控制，实现了高精度作业、24小时作业，极大的提高了路面的施工进度和施工质量，并节省了大量人力物力，使楚姚高速公路建设团队在工程质量和科技创新方面取得了卓越成绩，受到了相关部门领导的肯定。这项技术的应用，也积极促进了3D摊铺技术在云南地区的使用，为路面工程施工创建了极好经验示范，对促进云南省的公路建设具有重要意义。

5 结束语

路面摊铺是路面工程的重要组成部分，施工质量和效益对整个公路工程的质量和综合效率具有重要影响，传统的摊铺技术存在很多缺陷，虽然应用摊铺机以后得到了一定的改善，但依然存在很多问题和不足，由房建领域延伸到路面施工的3D自动化摊铺技术克服了传统摊铺技术的很多不足，虽然使用还未普遍，但具有广阔的发展前景，文章对此进行了分析，介绍了3D摊铺技术的优势、现今市场上使用的拓普康mmGPS自动摊铺系统的构成、工作原理及在云南省楚姚高速公路施工中的应用，文章的分析介绍值得行业工作者参考和借鉴。

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