張伸超

（許昌市公路管理局，河南 許昌461000）

城市化進程的加快，帶動了我國交通運輸行業(yè)的發(fā)展，公路工程的數(shù)量不斷增加，也使得其施工質(zhì)量問題受到了社會各界的廣泛關(guān)注。在科技發(fā)展的帶動下，公路行業(yè)的施工技術(shù)水平不斷提高，應(yīng)用專業(yè)機械設(shè)備解決工程施工問題，已經(jīng)成為公路工程施工的一種必然趨勢。數(shù)控機械施工技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效解決傳統(tǒng)人工操作中存在的問題，從而降低工程的施工成本，提高施工質(zhì)量，因此得到了公路工程管理人員的重視[1]。

1 數(shù)控機械施工技術(shù)概述

1.1 概念

數(shù)控機械施工技術(shù)，是指依靠建立三維設(shè)計圖數(shù)據(jù)模型、工地現(xiàn)場定位及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)控機械控制系統(tǒng)等基礎(chǔ)平臺，結(jié)合相應(yīng)的雙向通訊技術(shù)，對工程現(xiàn)場的信息資源進行整合，突破時間和空間方面的局限性，對單臺乃至整個工地所有的施工機械進行實時管理和精準控制的施工技術(shù)[2]。從目前來看，數(shù)控機械施工技術(shù)在各類工程如公路、礦山、機場等都得到了非常廣泛的應(yīng)用，可以將數(shù)字智能控制系統(tǒng)安裝在相應(yīng)的施工機械上，組成數(shù)控智能設(shè)備，可以有效完成各個環(huán)節(jié)的施工任務(wù)，同時完成各階段的壓實和驗收。

1.2 原理

數(shù)控機械施工技術(shù)的基本原理，是利用智能機器人全站儀的實施動態(tài)定位功能，或者GPS的RTK技術(shù)，對工程機械的三維位置和運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測。系統(tǒng)通過對定位系統(tǒng)以及各類傳感器發(fā)射信號的接收，對傳感器的數(shù)值進行收集和記錄，同時結(jié)合三維設(shè)計模型和機械設(shè)備當前的三維狀態(tài)信息，通過數(shù)值、圖形或者聲音信號等方式，對機械部件以及目標工作面的位置進行指示，幫助施工人員使用自動模式，控制鏟刀進行施工[3]。

1.3 特點

與傳統(tǒng)機械化施工相比，數(shù)控機械施工技術(shù)具有相當顯著的特點，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.3.1 可以直接輸入相應(yīng)的設(shè)計數(shù)據(jù)，進行無樁化施工，而且數(shù)據(jù)精度較高，不需要節(jié)能型反復(fù)審核，從而在很大程度上節(jié)約了人工和時間成本。同時，可以提高工地設(shè)備組合的整體效率，減少施工中設(shè)備的能源消耗，并提高施工的安全性。

1.3.2 能夠有效免除打樁參照，實現(xiàn)對現(xiàn)場施工機械的自動控制，對相關(guān)數(shù)據(jù)進行自動采集，降低機械設(shè)備的使用頻率。

1.3.3 能夠?qū)崿F(xiàn)對工程施工的實時監(jiān)控，實現(xiàn)管控一體化。

1.3.4 可以對公路工程的施工進行全過程動態(tài)控制，從根本上消除返工問題。

數(shù)控機械施工技術(shù)的工藝流程與傳統(tǒng)機械施工存在著很大的差異。以路基填筑施工為例，其主要施工流程為：對設(shè)計數(shù)據(jù)進行整理，將其導(dǎo)入到系統(tǒng)中，設(shè)置相應(yīng)的定位基站，確保所有的機械設(shè)備都能夠處于同一定位基準→對運料車進行合理配置，做好物料的裝卸工作→利用數(shù)控推土機，將物料推開，同時對鏟斗進行自動調(diào)整，做好物料粗平工作→采用數(shù)控平地機，結(jié)合設(shè)計數(shù)據(jù)，對鏟刀進行自動調(diào)整，對物料進行精平→控制數(shù)控壓路機進行碾壓，并結(jié)合相應(yīng)的傳感設(shè)備，對目標區(qū)域的碾壓遍數(shù)和壓實度進行實時顯示→完成施工→及時提供相應(yīng)的動態(tài)數(shù)據(jù)。

2 數(shù)控機械施工技術(shù)在公路工程施工中的應(yīng)用

在公路工程施工中，應(yīng)用數(shù)控機械施工技術(shù)，可以有效提高施工質(zhì)量和施工效率，施工單位應(yīng)該充分重視。這里結(jié)合相應(yīng)的工程實例，對數(shù)控機械施工技術(shù)在公路工程施工中的應(yīng)用進行簡單的分析和討論[4]。

2.1 工程概況

某公路工程屬于城際高速公路，全長810m，為雙向六車道，是連接相鄰兩個城市的交通要道，車流量巨大，因此對公路的施工質(zhì)量和基礎(chǔ)承載能力有著較高的要求。在實際施工中，為了保證施工質(zhì)量和施工效率，采用了數(shù)控機械施工技術(shù)。而為了對數(shù)控機械施工技術(shù)的相關(guān)技術(shù)指標進行驗證，選取2段各100m精加工路段，將其與傳統(tǒng)機械化施工方法進行對比和分析。

2.2 標高誤差

對于工程建設(shè)而言，施工標高數(shù)據(jù)可以充分凸顯施工技術(shù)的精確性和優(yōu)越性。這里將傳統(tǒng)機械施工技術(shù)與數(shù)控機械施工技術(shù)施工后標高檢測結(jié)果進行對比，如表1、表2所示。

表1 傳統(tǒng)機械化施工

表2 數(shù)控機械施工

由表1、表2的數(shù)據(jù)對比情況可以看出，應(yīng)用數(shù)控機械施工技術(shù)進行施工，在標高控制方面有著非常顯著的優(yōu)勢，可以提升數(shù)據(jù)的精度和準確性，縮小誤差，從而實現(xiàn)對工程施工質(zhì)量的有效控制。

2.3 施工成本與效益

在傳統(tǒng)機械化施工中，需要做好相應(yīng)的測量放樁和護樁工作，而且必須對其精準度進行反復(fù)核對，這就在無形中增大了對于人力物力資源的消耗。在實際施工中，機械設(shè)備的就位和運行需要人工指導(dǎo)，不僅工程量大，而且當出現(xiàn)設(shè)計變更或者工程數(shù)據(jù)問題時，無法及時對其進行調(diào)整和反饋，不僅可能影響工程的施工質(zhì)量和施工效率，嚴重時甚至需要返工。而數(shù)控機械施工技術(shù)主要是通過三維建模以及多技術(shù)平臺的聯(lián)合來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的整合，可以有效簡化施工流程，提高施工效率。為了更直觀地體現(xiàn)數(shù)控機械施工技術(shù)在施工成本和效益方面的優(yōu)勢，這里同樣選擇2段100m的路段進行對比分析。對比結(jié)果如表3所示。

表3

可以看出，數(shù)控機械施工技術(shù)與傳統(tǒng)機械化施工相比，成本支出更少，而且可以顯著提升施工效率，減少施工人員對設(shè)備和施工的干擾，保證使用安全，其優(yōu)越性是非常顯著的。而在實際施工中，傳統(tǒng)機械施工方法還可能出現(xiàn)返工情況，造成工期的延誤和材料的浪費，施工成本只可能更高。因此，選擇數(shù)控機械施工技術(shù)進行公路工程施工，是非常必要的。

2.4 應(yīng)用與發(fā)展

從目前來看，數(shù)控機械施工技術(shù)在我國許多公路工程項目的建設(shè)中都得到了非常廣泛的應(yīng)用。例如，江西省昌西南連接線TJ合同段引進數(shù)控機械化設(shè)備天寶GCS系統(tǒng)，應(yīng)用于超寬路基平整施工。在系統(tǒng)中，集成了現(xiàn)代通訊技術(shù)、精準定位技術(shù)、機械控制技術(shù)以及計算機技術(shù)等，可以實現(xiàn)一體數(shù)控機械化施工，從而有效避免了施工過程中人為因素可能造成的誤差。

在公路土建工程施工中，數(shù)控機械施工技術(shù)的應(yīng)用可以有效縮短施工工期，節(jié)約施工成本，保證施工質(zhì)量，而且能夠簡化作業(yè)流程，對施工數(shù)據(jù)進行保存和管理，為相似道路工程的施工提供參考依據(jù)。因此，數(shù)控機械施工技術(shù)得到了工程施工人員的充分重視，應(yīng)該在公路土建領(lǐng)域中大力推廣。

3 結(jié)語

總而言之，在當前不斷加快的城市化發(fā)展的帶動下，我國的公路交通事業(yè)得到了迅猛發(fā)展，公路工程的數(shù)量不斷增加，對施工質(zhì)量和施工成本等也提出了更高的要求。在這種情況下，傳統(tǒng)機械化施工模式逐漸無法滿足實際需要，數(shù)控機械施工技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用，不僅能夠為施工的安全、優(yōu)質(zhì)、高效提供相應(yīng)的保障，而且可以加強質(zhì)量和進度控制，提升施工效益，推動公路工程施工的有序開展。

［1］李少煌，劉光輝.數(shù)控機械技術(shù)在公路土建施工中的應(yīng)用［J］.黑龍江交通科技，2014（11）:54-55.

［2］李濤，周斯格，黃愛翔，趙磊，劉牧民.數(shù)控機械技術(shù)在公路土建施工中的應(yīng)用［J］.湖南交通科技，2013（2）:50-53.

［3］楊舒雅，趙昕.公路土建施工中數(shù)控機械技術(shù)的應(yīng)用［J］.技術(shù)與市場，2014（8）:196，198.

［4］劉祥坤.機械數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢［J］.中國科技投資，2013（10）:130.

［5］鄭生萍.試論高速公路土建工程施工計量［J］.廣東建材，2012（11）:90-92.