沥青路面3D智能摊铺技术应用研究

赵竟成 杨超

摘要：当前在进行公路工程建设时，大多应用沥青材料。进行路面的铺设。但是传统的铺设方式在应用时，已经无法满足工程的建设要求，也不符合时代的发展需求。在铺设的过程中，不仅工作量比较多，还对机械设备的应用和人员的操作，以及施工环境具有较高的要求。在实际建设时，施工企业需要投入更多的人力物力资源，建设出来的路面，还可能出现一定的问题。因此，施工企业必须对这一情况，进行深入的分析，通过引进智能3D摊铺技术，进行路面的建设，才能保证路面施工更加的顺利。通过技术的应用，降低建设成本。本文就沥青路面3D智能摊铺技术应用进行相关的分析和研究。

关键词：沥青路面;3D智能摊铺技术;应用;分析研究

一、前言

在进行公路工程建设时，沥青混凝土路面的施工是非常重要的。如果在实际建设时，施工企业选用的施工技术，不符合工程的建设要求，就会导致工程后期在应用时，出现更多的病害问题。因此，施工企业必须重视路面的建设，通过引进更加先进的技术，根据工程的实际建设特点，对施工技术的应用形式，进行准确的把握。才能保证施工技术的应用，能够发挥更大的效果。当前在进行沥青路面施工建设时，已经开始应用3D智能摊铺技术。这项技术具备更多的优势，在应用时不仅可以提高施工质量，而且施工方式更加的简单快捷，可以为施工企业带来更多的综合效益[1]。

二、工程实例

以我国某一工程的建设来说，在进行工程施工时，建设区域占地面积比较大，在对项目进行规划时，将其划分为三个阶段的建设。本次工程的建设属于一期的工程施工，主要是对加速车道和进厂道路等区域进行建设。一期工程的施工路线比较长，在进行加速跑道建设时，建设的区域比较广。而且对于工程的建设，具有明确的技术指标，要对行车的速度进行设计，按照路面的平整度要求，对路面的实际情况进行测量。在进行横坡施工时，采用单面坡的建设方式，通过回转加速跑道的建设，进行原线段的计算。在对工程进行填料时，还要进行碎石的建设。在进行路面结构层施工时，要对不同阶段的基层，进行具体的管理。对于进场路线和停车场，以及服务道路工程的施工来说，进场路的工程设计，应该对速度进行明确。还可以采用单面坡的建设形式，进行横坡的施工，要将坡度控制在一定的范围内。在对停车场横坡进行施工时，要对施工的距离进行明确。在对路基工程进行施工时，还应该对通道的建设厚度进行计算。在进行路面的结构层施工时，可以采用沥青混凝土材料，进行具体的建设，并且选用正确级配的碎石底基层[2]。

三、沥青路面3D智能摊铺技术的应用特点

在进行技术应用时，对于待定点的计算来说，应该根据实际运动状态，将其分为静态定位和动态定位两种方式。载波相位差技术在应用时，属于动态定位的模式，可以对两个侧站载波向外观测量的查分方法，进行实时的处理。目前这项技术已经得到了广泛的应用，并且将其应用到了公路工程的建设中，在进行实际应用时。精度的水平比较高。而且在对工程进行测量时，不仅可以满足普通测量的需求，还可以根据公路的建设特点，对测量工作进行改善和优化。在进行激光发射仪器设备应用时，主要是利用激光发射图，对激光波进行发射。并且经过360度的旋转以后，将激光波的上下发射角度，调整为垂直角度，形成一个扇形的发射面。在一定的范围内，可以保证激光的计算精度达到最佳，在进行攤铺时，如果摊铺的要求比较高，对高程的精度存在具体的要求，对水平的精度要求比较低，就可以应用这项技术。但是目前在进行技术应用时，无法满足高程的建设需求，因此，需要融合其他技术，才能保证技术在应用时。能够发挥更大的效果。这一工程在实际建设时，应用时智能摊铺技术，就是结合了其他的技术。通过利用水平精度和激光的高程精度，满足工程建设的实际要求[3]。

在进行技术应用时，可以利用原有的地表数据信息和设计图纸的各项内容，建立三维的电子数据信息，将其导入到控制箱内，对摊铺机建设位置进行准确的计算，从而对电子数据中的计算高程进行明确。可以利用激光接收装置，对绝对高程进行获取，并且将所有的数据信息反馈到控制器中。在进行技术应用时，可以对实际高程与设计高程的差值，进行准确的计算，并且对预算的过程进行全面的控制，将其转化为电信号之后，对摊铺机电磁阀的动作进行驱动。在驱动电磁阀时还可以对角度进行适当的调整，从而将标高调整到设计值。这一方案的制定，是利用GPS技术的标准高程精度以及平面精度，对沥青路面的建设进行全面的控制。因此，这项技术在应用时，具备更好的效果，而且精确度比较高，可以满足建设的要求，避免在后期出现更多的质量问题[4]。

四、沥青路面3D智能摊铺技术的具体应用

（一）前期准备工作

如图1所示，在进行这一工程建设时，要想保证摊铺作业的精度，首先要建立高精度的施工控制网，然后，按照设计的要求，对摊铺的精度进行有效的控制。将其控制在标准的范围内，然后，按照计算的要求和相关的规范，对高程控制网进行全面的管理。可以采用2等水准网和平面控制网等建立综合部网。这种布网在应用时。不仅可以对摊铺作业的实际情况，进行全面的管理和控制，而且还可以为后期的各项作业，奠定良好的基础。因此，施工企业在进行这项技术应用时，一定要重视施工前期的准备工作。在进行布网建设时，还应该对各个程序进行全面的管理，确保各个程序的展开更加的科学，有效避免布网的建设偏差，优化工序的各项操作。而且施工企业在进行布网设置时，还应该注重精度的控制。尽可能地减少布网建设时，出现的数据误差等现象[5]。

（二）选取点位与埋石作业

应用控制网点对摊铺区域的周边布设情况进行模拟，在进行控制点位选择时，可以将其设置在距线路边缘30 m左右的两侧方位。因为在进行工程建设时，地形地貌比较开阔，选择一些稳定的，不易被破坏的区域，进行控制网点的建设，可以提高工程建设的稳定性。同时，要对控制网点的通视程度，进行严格的控制，点位之间的间距要在200 m左右。要想保证工程结算更加的稳定和精确，还要进行连续设置。通过在控制网点中部设计，将其作为水准的基点，为后续的系统复测工作和维护等工作，提供有效的支持。在进行水准基点建立时，需要建设观测墩，观测墩要埋入地面以下0.5 m左右。在观测墩的下面设置圆柱，应该根据建设区域的条件，对打桩的深度进行严格的控制。一般来说可以将深度控制在15 m左右，要想减少控制网点的建设费用，还要在不影响精度控制的前提下，将平面的控制点与高程的控制点进行同步设置。在进行水准基点和控制点建设时，规格及尺寸的确立，要参考测量的规范要求。并且根据建设区域的实际情况和现场浇筑作业的要求，进行具体的设置。如图2所示，在进行水准基点和路面作业时，还应该设立两个临时点，可以采用打钢钉的方式，进行具体的操作。通常情况下，铺设一层碎石料或者沥青材料之后，临时点会遭受破坏。在遭受破坏之后，施工人员应该重新进行打钢钉的作业，并且应用电子水准仪器，对数据信息进行实时的采集。在进行临时检验二次复测时，要保证施工的质量能够达到应用的需求。在沥青路面上层铺设完成之后，不能在上面从直接恢复临时点位，需要根据实际建设情况，对临时点位进行具体的设置，才能保证后续的各项施工建设更加的顺利[6]。

（三）数据信息采集与处理

在进行数据信息采集和处理时，可以利用平面控制网进行具体的测量。这项技术应用时，主要包括两种内容，一是进行控制点位的选择，在选择部分控制点位之后，利用GPS技术的静态观测，对于点位之间的间距进行具体的设置。2是在GPS静态观测技术应用的基础上，对剩余的点位进行加密测量，在这个过程中，可以应用全站仪器设备进行测量。GPS静态观测技术在应用时，应该根据系统规范的要求，进行具体的操作，可以使用6台左右的双频GPS接收机设备，采用边连接的方式，进行具体的测量。这种方式不仅可以保证最终结果的精确性，而且能够采取到更加完整的信息数据，可以为后续各项作业，提供有效的数据支持，因此，操作人员在进行仪器设备应用时，必须严格按照规章制度的要求，进行具体的操作，避免因为工作人员的操作失误，影响最终的检测结果。才能保证测量工作在开展时，能够发挥更大的作用[7]。

GPS静态观测仪器设备在应用时，主要是利用一些软件，按照静态的方式，对定位模式进行基线的结算。还可以采用双线固定解求解的模式，进行多基线向量的计算。在外部的观测作业结束之后，可以将大地四边形作为基本的构网图形，对观测机械进行实际处理和质量的分析。在进行机械质量检查时，可以对质量存在的各项问题，进行全面的了解，确保机械的质量，能够符合规范的要求。在对所有的机械进行结算完成之后，可以对其进行精度的分析，在分析时要对基线进行选取，还要对基线网的整体平差时进行计算，将其组成独立的机械环，对机械网的平差进行具体的测量，GPS静态观测网在应用时，可以利用一些商业的软件进行平差的处理，通过投影的转换，对实际采集到的数据信息进行综合处理。在进行观测仪器应用时，观测的结果更加的准确，而且可以利用专门的网站和仪器，对数据进行综合处理。在进行检测时，要对高等级点位的精度进行检测，在满足精度要求的前提下，进行下一步的结算工作[8]。

在进行水准测量外部作业结束之后，要对所有的数据信息进行综合检查，还要对各个点位之间的高差进行准确的计算。在所有的检查工作完成之后，确保数据信息更加的完整精确，才能进行具体的计算工作，使得计算的结果能够符合应用的要求。然后，对水准网的平差进行预测，从而对各点之间的高程进行获取。在建设时，是利用工程认证的专业软件，进行平差的确立，然后，对各高程的控制结合精度指标进行明确。

（四）建立三维施工模型

在進行3D摊铺施工技术具体应用时，可以利用原有的地表数据信息，或者设计图纸的各项内容，进行三维模型数据的建设。将这些数据信息导入到3D铺设技术的控制箱中，三维的电子数据设计，只需要进行下层模型的设计。然后，根据摊铺的系数和每层的厚度，在控制箱中进行设计面的建设，从而对每层摊铺作业的设计数据，进行准确的获取。这种建设方式更加的精确，而且在实际建设时，可以避免一些工作失误的发生。能够对施工过程中，存在的各项质量问题。进行预测和解决。在进行实际建设时，可以根据设计方案的内容，在软件上进行道路的设计，并且进行最下层数据模型的建立，从而为后续的摊铺作业，提供有效的支持。在实际作业时，直接移动设计面，就可以获取每层摊铺作业的设计数据，可以为施工人员的具体作业，提供科学的指导。

在对VDA区进行建设时，因为这个区域的建设范围比较大，要想提高摊铺作业的精度，就要对数据信息进行设计，并且采用分区处理的方式。在进行数据信息设计时，还要对施工缝问题，进行综合考虑。在对沥青混合料进行管理时，要对摊铺作业的流程，进行明确的规定。一般来说基准站要架设在距离建设区域5千米左右的范围内，要优化通视条件，而且要根据工程的实际建设要求，对设置的位置进行综合考量。在进行发射器设备架设时，要充分考虑到设备有效半径和特点等要求，要将这种设备设置在控制网点上，距离摊铺作业的现场，不能小于十米，最大距离不能超过150 m。在进行建设的过程中，要对设备的仪器高和水准点位的高程，进行事先检测。从而保证设备在应用时，能够发挥更大的效果。

在进行流动站启动和检核控制点建设时，设备启动以后，应该对控制网点中的4个点位坐标进行检核，并且按照设计数据的各项要求，进行摊铺作业表面的检核和精度的评估。才能保证作业的效果能够达到最佳，避免工程在后续应用中，出现质量问题。在进行摊铺系统启动时，应该按照工程建设的具体要求，对控制箱操作和摊铺巡检，进行具体的分配。还要对摊铺情况进行实时的检查，在检查时还要将获取到的数据信息，反馈到操作人员中，让操作人员能够根据实际建设情，况对设备的应用进行适当的调整。在摊铺作业开始时，应该对控制箱的操作方法，进行有效的控制，在摊铺面积达到10 m左右后，如果作业的程序比较平稳，可以将其设置为自动的作业方式，引进3D摊铺技术进行具体的作业。

在进行高程监测时，检测人员应该利用GPS的流动站，对摊铺作业的高程和压实的高程，进行实时的检测，然后，应用软件对高程的偏差，进行自动的计算，从而获取横坡的摊铺程度。将这些数据信息反馈到控制系统中，如果信息存在一定的问题，就要对其进行修正后，然后，进行严格的记录。在对温度进行检测时，要对摊铺作业过程中，设备中的材料温度和摊铺之后材料的温度，以及压实作业后的材料温度，进行实时的检测和记录。在对平顺度进行检测时，要在压实作业之后，利用平顺仪器设备对性能进行检测，并且对数据信息进行记录。

如图3所示，在进行加速跑道工程建设时，可以安排1～2台摊铺机进行联合作业，根据道路的宽度进行具体的设置。在VDA区域进行建设时，可以应用三台左右的摊铺设备，进行联合作业。并且采用品字型的作业模式。减少作业中的纵向接缝问题。在进行实际作业时，应该先进行预热，确保熨平板的温度能够在100度以上。在摊铺机设备起步之前，要保证熨平板不会出现拉毛的现象。要对设备的垫块进行调整，确保厚度与松铺的厚度能够相等。要将设备牢固的建设在垫块上，对施工的角度进行适当的调整。将摊铺机设备的标尺设置在标准的位置之后，可以对控制箱进行调整，并且对震级进行设置。在进行接料时，可以适当的涂抹一些防粘液，将料车对准料斗的中心进行作业。

五、3D智能摊铺技术与传统施工技术效果对比

六、结语

综上所述，施工企业在进行道路桥梁工程建设时，对病害问题的处理技术，会直接影响到工程的功能应用以及安全性能。所以，施工企业在对工程的病害进行处理时，应该对沥青混凝土路面的裂缝问题进行重点管理，通过应用3D智能铺设技术，进行工程的建设，不仅可以缩短工程的建设时间，还可以节约工程的施工成本。同时，在进行技术应用时，能够提高工程的整体承载能力。施工企业在进行工程建设时，还可以借鉴一些成功的经验，根据自身的施工现状，对技术的应用形式，进行改善和优化，从而保证工程的施工更加的顺利，促进工程进行可持续的发展。

参考文献：

[1]王慧敏.沥青路面半刚性基层异步连续摊铺技术研究[J].交通世界， 2018（34）：24-25+55.

[2]袁昌，朱长根，杨伟华，李真真，高彬. 沥青路面3D智能摊铺技术应用研究[J].市政技术， 2019，37（04）：34-37.

[3]阮东伟.沥青混合料摊铺质量影响因素分析及实时监控系统开发[D].长安大学， 2017.

[4]孙文凯.沥青路面半刚性基层异步连续摊铺技术的研究[D].河北工业大学， 2015.

[5]计伟帅.利用红外热像仪对沥青混凝土路面施工过程中温度变异的研究[D].东北林业大学， 2011.

[6]甘信富.沥青混凝土摊铺机执行机构机电液一体化仿真[D].重庆交通大学， 2011.

[7]李战慧.基于转运车的沥青路面机械化施工工艺建模及程序实现[D].长沙理工大学， 2005.

[8]王笑风.路面摊铺机械自动调平控制器的仿真测试器的研究[D].长安大学， 2000.

通讯作者：赵竟成，1987年8月，男，汉，湖南人，现任中交一公局厦门工程有限公司项目总工，工程师，本科。研究方向：公路路面。