论沥青路面摊铺施工中数字化控制系统的运用

胡庭芬

摘要 随着经济的高速发展，公路项目数量不断增多，质量要求明显增加。基于此，作为新兴技术管理手段，数字化机械过程控制在沥青路面项目工程施工中的应用价值不断提升。通过数字化设备的合理应用形成智能摊铺、压实监控系统，实现对摊铺温度、机械位置、碾压次数、碾压速度等参数的精准控制，有效提升摊铺施工效率与管理质量，为保障沥青路面施工质量奠定了技术基础。文章对沥青路面摊铺数字化机械过程控制要点及注意事项进行了重点分析。

关键词 公路工程；沥青路面摊铺；数字化控制系统；过程控制技术

中图分类号 U416.217文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）09-0102-03

0 引言

沥青摊铺在公路项目建设中十分关键，摊铺质量直接决定了公路路面施工质量，同时影响车辆通行舒适性。常规沥青路面摊铺过程中，测量人员需要采取人工放置挂线的方案作为参考，对机械设备状态、摊铺情况进行观测，易引发施工質量问题，导致沥青路面高程、摊铺平整度、厚度水平参差不齐，影响施工进度的同时引发大量经济损失。由此可见，数字机械化过程控制技术，在公路项目沥青摊铺过程中的应用具备重要的现实意义。通过对摊铺检测系统的合理管理与监控，实现了沥青摊铺全流程的自动监测。通过及时获取施工现场的精准数据，实现对项目工程的全面把控，确保工程质量符合设计要求，为成本控制提供数据支撑。

1 数字化机械控制系统设计

数字化机械控制系统的应用使沥青路面管理工作质量明显提升。基于工作流程，数字化机械控制系统可分为数据获取、数据接收、数据处置、数据呈现等不同环节，根据功能特点则可分为数字化摊铺监控系统、压实监控系统等，不同系统间相对独立且彼此联系，通过各子系统的独立性运作，为数字化机械控制系统的有效运转奠定基础，确保了资源共享和数据同步[1]。摊铺监控系统和压实监控系统在数字化机械控制系统运转过程中发挥了重要的作用，详情如下。

1.1 数字化摊铺监控系统

数字化摊铺监控系统是由多结构组件，设备包括红外温度传感仪、数据处理终端、高精度GPS检测仪、测距仪等。

（1）红外温度传感仪器列阵方式以横向均匀分布为主，传感器之间间距为1.2～1.5 m，定频采集沥青路面摊铺面温度数据，监测范围约1 m。沥青路面温度监测点均匀分布，红外检测仪获取的数据构建温度分布云图，通过对云图数据的实时检测，准确了解项目进度与施工情况，施工前需将设备安装于摊铺机后方[2]。

（2）摊铺机操作平台适宜位置将数据处理终端固定，同时将其与温度传感器、数据终端处理系统、距离传感器等设备连接于控制系统中。

（3）数据终端与摊铺机电源连接，监控系统启动后自动获取施工过程中的摊铺温度，并结合路段名称、施工参数、工艺指标等合理控制摊铺进程，确保施工质量达标[3]。

1.2 数字化压实监控系统

数字化压实监控系统包括温度传感模块、输出显示模块、卫星定位模块、电源模块等，不同模块间相互关联彼此协调。中心控制模块为压实系统的核心，通过获取实时传输的数据，将目标信息转变为所需资料，通过网络模块传递具体内容，为操作技术人员提供精确的数据以了解路面摊铺、压实状况。在车辆两侧合适位置安装红外温度传感器，在摊铺设备施工操作时借助网络连接实时检测现场温度，并将提取数据实时共享[4]。自动化控制系统的功能实现离不开智能全站仪基站的成功建设，为数据的精准获取和传输提供了有效保障。

2 数字化控制系统的具体应用

2.1 数字化控制系统摊铺路面工艺流程

沥青混凝土路面摊铺数字化施工工艺流程如图1所示。

2.2 摊铺系统运行原理

摊铺控制系统包括全站仪基站、自动化监控系统等，基于该系统可实现坡度、高程、路面平整度、厚度的智能化管控。

2.2.1 坡度、高程控制

摊铺自动控制系统包括自动控制系统和智能化全站仪基站两个部分。工作状态下，摊铺机上的棱镜靶标将三维坐标数据发出，控制点上架设的机械控制全站仪及时进行精准定位并获取数据信息，借助数字传输电台实现棱镜靶标坐标数据的传输，摊铺机自动控制系统控制箱获取其坐标数据[5]。将坐标信息与设计卡三维数据进行比对，调整数据误差在合理范围内，并对高程数据进行修订，实现对控制箱驱动信号的调整。基于信号调节液压阀驱动摊铺机完成操作，使液压油缸沿着熨平板的方向移动，从而使摊铺面高程值改变，修补路面坡度差值，确保摊铺路面坡度、高程数据达标[6]。

以配备数字化控制系统的压路机对路面压平，操作严格执行工艺标准。借助压实度传感器及时获取并传送压实度数据，控制箱显示器获取准确信息，了解路面压实状况，根据操作情况前进或后退。压实度自动控制系统根据操作情况对设备进行自动化控制，通过对压实度的观察获取压实度数据，与设计值进行比对，并以小票方式打印出来，确保每张小票经监理人员和操作技术人员签字后，对相关数据归档，确保路段压实工艺数据化和可追溯化[7]。

2.2.2 全面管控摊铺平整度与厚度

沥青路面传统施工采用10 m放桩方案借助钢丝绳或铝梁在2D控制系统下进行摊铺，路基状况和路面结构情况会对沥青摊铺质量产生直接影响，易产生路面起伏不定现象。基于数字化摊铺系统的沥青路面摊铺施工，通过智能厚度控制系统对摊铺厚度进行精准控制，熨平板配备AS200坡度传感器，准确获取沥青路面摊铺高程和厚度数据，通过液压阀的作用调节摊铺机的行进，从而使熨平板在既定活动区域内进行移动，按照方案设计进行沥青摊铺工作。通过数字化摊铺系统的精准控制，克服了传统施工误差可能引发的沥青混合料厚度差异大、沥青路面平整度不佳等弊端，使压实平整度和沥青摊铺厚度达标[8]。与此同时，通过数字化控制系统对熨平板的有效控制，提高了施工效率，改善了工程质量，摊铺效果明显提升。

2.3 压实系统运行原理

压实监控子系统的关键在于对沥青路面碾压过程的精准控制，通过对压实情况和碾压路基的重点管理达到控制施工质量的目的。根据其运行模块不同可将其分为压路机数据采集模块和数据传输模块两种。数字化压实施工现场，通过精准控制实现轨迹检测和数据提取，基于对全站仪基站的合理应用实现现场组网，满足监控需求的同时实现了运行数据的有效获取。压实系统运行过程中，操作技术人员严格执行操作规范，根据智能化终端设备操作说明实时监测和提取操作数据，精准掌握设备运行状态，准确了解工程项目进度及施工运动轨迹。作为压实系统智能监控的核心，传输模块可以直接读取沥青路面摊铺作业的数据，将相关信息传送至服务器后备份备用[9]。

压实系统安装压实度传感设备，及时获得压实度数据反馈沥青路面摊铺工作进展，技术操作人员及时了解工程进度并控制操作流程，有效控制施工质量，将操作结果打印出来由监理人员和操作人员双签字后实现数据可追溯化，如实反馈每个路段的操作状况。

2.4 数据分析与控制

数据处理在控制系统中十分关键，对数据的科学处置能够有效降低路面摊铺作业环节可能出现的操作失误，提高项目施工质量的同时实现数字化。

2.4.1 摊铺数据处理

基于智能摊铺系统实现摊铺温度、摊铺轨迹、摊铺速度等数据的实时提取与精准控制，确保摊铺以3 m/min的速度进行，并控制温度稳定，确保操作质量。

2.4.2 碾压数据处理分析

（1）碾压遍数。以项目需求为基础，合理参考压实机类型、性能等调整碾压次数，达到最佳的碾压效果。双钢轮压路机初压次数需大于两次，复压次数需大于三次，碾压速度需控制在3.0～4.5 km/h区间内，终压次数需大于两次。操作人员以显示器参数为基础反复确认，对操作参数精准调整防止漏压、欠压等现象发生，确保碾压均匀度以提升摊铺质量。

（2）碾压温度。基于沥青路面摊铺要求，结合沥青性能借助红外温度测量仪准确获取施工现场沥青混合料的实际温度数据，并选用钢轮碾压机进行碾压，沥青混合料初压温度需大于160 ℃，复压温度需大于130 ℃，终压温度需大于100 ℃。空气流动、碾压喷水、降雨等因素会对复压、终压操作效果产生影响，导致混合料表面温度降低，复压测温水平多小于预期值，需结合现场情况采取有效措施控制沥青混合料温度，使其符合工艺标准[10]。

2.4.3 施工后检测

沥青路面摊铺施工后，随机选择不同桩号区域进行检验，获取渗水参数数据并采取现场钻芯取样方案检测实际密度值，计算路面压实度并对控制系统的实际效果进行评估。严格执行技术操作规范与参数设计，有效控制碾压指标确保沥青路面渗透性、压实度等指标符合要求。

3 应用效果分析

数字化控制管理系统在现代化沥青路面工程项目施工中应用价值突出，社会效益和经济效益明显。

（1）数字化机械控制系统的合理应用对沥青路面管理控制质量提升十分关键，通过数字化机械控制系统的合理应用能有效提高施工效率，降低工程成本。施工操作人员、技术人员和监理人员在沥青摊铺过程中合理应用监控系统实现对操作的精准控制，提高了操作精准度，保障了工程质量，降低了工程返工可能性，借助机械设备的合理应用将工程成本控制在可控范围内。

（2）以数字化机械控制系统为基础，通过全施工流程的精准管控确保施工质量。分别合理应用摊铺监控系统和压实监控系统，实现对不同施工环节的精准控制，确保压实度、摊铺轨迹、压实速度等关键指标符合设计规范，同时由施工人员借助工艺调整与优化，切实提高施工流程的智能化水平。

（3）基于数字化机械控制系统，提高沥青摊铺施工质量。管理人员借助监控系统远程查看摊铺进程与现场进度，及时获取关键信息，了解不同桩号路面压实情况和摊铺进度，提高管理数字化，将提取的信息汇总分析后建立摊铺和压实质量追溯体系，实现施工操作的全流程管理，为后期养护提供便利。

4 结语

综上所述，基于对智能化设备的合理应用达到了数字化机械控制目标，为沥青路面摊铺、压实指标的精准控制提供了保障，有效提升了摊铺效率和施工质量，对改善路面性能意义重大，是提升道路工程质量的有效举措。沥青路面施工阶段，需结合工程特点对压实度、摊铺厚度、摊铺速度等核心参数精准控制，合理应用智能化设备实现实时监控。利用数字化机械控制系统的实时监控，借助智能化设备获取现场数据，通过对关键数据的提取、处置和整合，实现了对施工关键参数的有效调整，优化了摊铺流程，并精准控制了碾压次数、摊铺温度、摊铺速度、摊铺轨迹等参数，使沥青道路工程质量控制效率得以提升，为改善项目施工水平提供了技术保障。

参考文献

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