談瀝青路面智能攤鋪控制技術(shù)
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摘要：鑒于智能攤鋪控制技術(shù)能夠有效提高攤鋪作業(yè)的自動化水平和精度，結(jié)合某道路工程攤鋪環(huán)節(jié)采用智能3D攤鋪工藝的實例，對智能攤鋪系統(tǒng)組成及智能攤鋪技術(shù)原理進(jìn)行詳細(xì)闡述，并具體分析其工藝要點，包括施工精度控制、設(shè)備安裝調(diào)試、正式攤鋪等，旨在提升公路智能化施工水平。
關(guān)鍵詞：瀝青路面；智能攤鋪；攤鋪作業(yè)；精度控制
1工程概況
某道路工程位于太湖旅游度假區(qū)，全長7440.63m，其中道路工程為舊路拓寬工程，長3067.51m，雙向四車道，設(shè)計速度為60km/h。路床厚度80cm以內(nèi)壓實度不低于96%，分層填筑，0～40cm用8%石灰土，40～80cm用5%石灰土，各層填筑后及時碾壓，單層厚度不超過20cm。攤鋪環(huán)節(jié)采用智能3D攤鋪技術(shù)，以提高施工的自動化水平。
2智能攤鋪控制技術(shù)的基本原理
智能攤鋪控制技術(shù)是集測量和攤鋪自動控制兩類子系統(tǒng)于一體的攤鋪工藝，以施工要求為導(dǎo)向，把設(shè)計參數(shù)以數(shù)據(jù)的形式導(dǎo)入系統(tǒng)，隨后啟動設(shè)備，各類裝置協(xié)同運行，按照預(yù)先確定的參數(shù)完成攤鋪作業(yè)[1-2]。期間測量系統(tǒng)檢測并獲取高程信號，根據(jù)所得結(jié)果對施工狀況作出判斷，自動生成調(diào)整策略，改進(jìn)牽引臂液壓油缸的工作方式及熨平板的方向等，以便順利完成路段的攤鋪作業(yè)。測量系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和作業(yè)精度將給攤鋪質(zhì)量帶來顯著的影響[3]，系統(tǒng)功能的實現(xiàn)得益于GNSS基準(zhǔn)站、激光發(fā)射器和mmGPS流動站的共同配合。各部分裝置形成協(xié)同工作機制，信息有序流通。確定已知坐標(biāo)點，將GNSS基準(zhǔn)站設(shè)于該點，以無線電形式發(fā)送RTK改正數(shù)據(jù)和差分信號，從而創(chuàng)建厘米級3D定位基準(zhǔn)點，供機載設(shè)備和檢測設(shè)備使用。激光發(fā)射器可發(fā)射激光墻，向流動站和車載激光接收器發(fā)射高程信號。mmGPS流動站運行期間，可同步接收差分信號和高程信號，經(jīng)匯總與處理后實現(xiàn)定位（具體精度為平面厘米級、高程毫米級），對攤鋪狀況作出判斷，為施工工藝的調(diào)整提供依據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)問題并加以處理，以免造成大范圍返工。
3智能攤鋪控制技術(shù)在瀝青路面工程中的應(yīng)用要點
3.1施工準(zhǔn)備
充分的前期準(zhǔn)備工作可為后續(xù)攤鋪的順利開展創(chuàng)造良好的條件。就本項目而言，攤鋪作業(yè)在防水層施工完畢后進(jìn)行，攤鋪瀝青面層結(jié)構(gòu)為：40mmSMA-13瀝青混凝土+60mmAC-20C中粒式瀝青混凝土。作業(yè)前先將下承層沖掃干凈，并用灑布車噴灑黏層油。黏層油噴灑需保證均勻，做到既不裸露出下承層，又不使黏層油流淌，還要提前3d噴灑，噴灑后對該段進(jìn)行封閉，避免車輛通行污染路面而影響瀝青結(jié)構(gòu)層間的連接。3d后即可進(jìn)行施工。此外，施工前對擬鋪筑路段按直線20m、曲線10m一個斷面進(jìn)行標(biāo)高與中邊樁測量，攤鋪前設(shè)立好導(dǎo)向控制支架，下面層采用基準(zhǔn)鋼絲，上面層采用平衡梁引導(dǎo)高程控制方式。在前期準(zhǔn)備工作中，高精度控制系統(tǒng)的創(chuàng)建和設(shè)備安裝調(diào)試是整個攤鋪作業(yè)的重點。
3.1.1高精度控制系統(tǒng)（1）系統(tǒng)創(chuàng)建視施工需求創(chuàng)建高精度的控制網(wǎng)，要求攤鋪精度達(dá)到±2mm/4m，系統(tǒng)包含二等水準(zhǔn)網(wǎng)、平面控制網(wǎng)等部分。在創(chuàng)建平面坐標(biāo)系統(tǒng)時，以測區(qū)平均精度為中央子午線，平均高程為投影高程，在此基礎(chǔ)上聯(lián)測高等級控制點，從而創(chuàng)建具有高精度特性的獨立坐標(biāo)系統(tǒng)；高程系統(tǒng)選擇的是當(dāng)?shù)馗叱滔到y(tǒng)。（2）點位選取控制點所處位置以距邊緣10～30m為宜，原因在于現(xiàn)場地形開闊、無明顯的遮擋物，可滿足控制點間通視的效果。按照160～200m的間距標(biāo)準(zhǔn)依次設(shè)置控制點，控制網(wǎng)中設(shè)3個深埋點作為水準(zhǔn)基點，后續(xù)的高程系統(tǒng)復(fù)測等相關(guān)工作均以此為依據(jù)展開。水準(zhǔn)基點布設(shè)時應(yīng)設(shè)置觀測墩，下方打入圓樁基礎(chǔ)，深度以10～15m為宜，具體視現(xiàn)場地質(zhì)條件而定。以確保測量精度合理為前提，可采取平面控制點和高程控制點共點的方式，此舉可減少測點布設(shè)的工作量，有助于降低成本。兩個臨時點可通過打鋼釘?shù)姆绞讲荚O(shè)，受攤鋪作業(yè)的擾動性影響，將導(dǎo)致臨時點受損，此時需再次打入鋼釘，形成全新的臨時點。（3）控制網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集及處理該工作可分為平面控制網(wǎng)測量及平面控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理兩部分。①平面控制網(wǎng)測量。分階段依次完成：首先，對于間距在500～700m區(qū)間的控制點，可采取GPS靜態(tài)觀測的方式；其次，利用全站儀完成剩余控制點的加密測量作業(yè)。為保證GPS靜態(tài)觀測結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)配置4～6臺雙頻GPS接收機，嚴(yán)格控制各項指標(biāo)的誤差，具體技術(shù)要求如表1所示。全站儀加密測量選擇的是一級導(dǎo)線施測的方式，次級控制網(wǎng)導(dǎo)線測量應(yīng)注意如下幾點：測量應(yīng)起始于首級控制點，全站儀標(biāo)稱精度不低于2″；導(dǎo)線邊長測量讀數(shù)應(yīng)精確至毫米，在測量距離和豎直角時，宜采取往返各觀測兩測回的方式，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。②平面控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理。配套LGO7.0和TBC2.7等軟件，運行靜態(tài)相對定位模式，順利完成GPS靜態(tài)觀測工作。外業(yè)觀測完成后，將大地四邊形作為基本構(gòu)網(wǎng)圖形，通過對觀測基線的分析，對其質(zhì)量狀況作出判斷，明確基線質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。還需做好對基線的解算與精度分析工作，合理選擇基線以便完成整體平差。
3.1.2設(shè)備安裝與調(diào)試智能攤鋪控制技術(shù)的有效應(yīng)用需要高精度設(shè)備的支持，應(yīng)根據(jù)施工要求安裝設(shè)備并完成調(diào)試，減小安裝誤差。首先校正激光發(fā)射器，重點在于該裝置X軸、Y軸、Z軸三者的垂直關(guān)系。然后進(jìn)行攤鋪機液壓調(diào)試工作，一方面需要保證電磁閥的匹配性，另一方面需要保證液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使其具有合理的升降速度。經(jīng)過調(diào)試后，確保各裝置均可保持穩(wěn)定運行的狀態(tài)。
3.2正式攤鋪
將攤鋪機的標(biāo)尺置于指定區(qū)域，正式進(jìn)入攤鋪環(huán)節(jié)。攤鋪初期的施工質(zhì)量將給后續(xù)施工帶來顯著影響，宜手動攤鋪6～10m，待攤鋪現(xiàn)場各方面施工要素維持穩(wěn)定狀態(tài)后，再進(jìn)入自動控制環(huán)節(jié)，啟用智能攤鋪模式，高效攤鋪。確定某已知高程點h，以此為基準(zhǔn)，將激光發(fā)射器架設(shè)于該處，經(jīng)過測量后確定發(fā)射器的高度。接收器將在特定的間隔時間內(nèi)將持續(xù)接收到的激光信號，根據(jù)所得信息展開分析，判斷發(fā)射器與接收器是否處于相同的水平中線上，如果存在誤差則及時調(diào)整?，F(xiàn)場找平對于提高攤鋪面的平整度具有積極作用。經(jīng)監(jiān)測后確定熨平板底部的絕對高程，將所得到的實測數(shù)據(jù)與理論結(jié)果進(jìn)行對比分析，確定具體的差值，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器后轉(zhuǎn)為控制信號，發(fā)送至找平電磁閥，作出控制動作，例如油缸的提升或下降、熨平板方向的調(diào)整等，以減小誤差，順利完成攤鋪。本工程中，采用兩臺攤鋪機以梯隊形式進(jìn)行攤鋪作業(yè)。兩臺攤鋪機相距8~10m，并裝有自動調(diào)平裝置和預(yù)壓實裝置，以確保橫坡度、攤鋪厚度及振動頻率一致。攤鋪過程中嚴(yán)格控制前進(jìn)速度，使攤鋪機連續(xù)、勻速前進(jìn)。壓實作業(yè)則采用鋼輪式壓路機與輪胎壓路機或振動壓路機組合的方式進(jìn)行，并按初壓、復(fù)壓、終壓（包括成型）3個階段分批作業(yè)。初壓時用雙鋼輪振動壓路機壓靜壓兩遍，初壓溫度為110～140℃，不低于110℃，初壓后檢查平整度、路拱，必要時予以修整。如在碾壓時出現(xiàn)推移，可待溫度稍低后再壓；如出現(xiàn)裂紋，檢查并分析原因，及時采取措施糾正。用振動壓路機和輪胎壓路機進(jìn)行復(fù)壓，碾壓4～6遍直至穩(wěn)定且無明顯輪跡，復(fù)壓溫度為90～110℃。終壓則是采用雙鋼輪振動壓路機靜壓2～4遍，溫度控制在70～90℃之間。此外，攤鋪施工全流程中，應(yīng)借助自動找平裝置及時調(diào)整熨平板的工作姿態(tài)，使其仰角合理，以免出現(xiàn)攤鋪厚度誤差。攤鋪期間密切關(guān)注檢測數(shù)據(jù)，全面掌握現(xiàn)場施工情況，采取動態(tài)化管控措施。
4結(jié)語
綜上所述，瀝青路面攤鋪環(huán)節(jié)應(yīng)兼顧平整度、厚度、密實度等方面的要求。實踐表明，瀝青路面智能攤鋪技術(shù)的合理應(yīng)用能夠提高攤鋪作業(yè)的自動化水平，根據(jù)檢測系統(tǒng)所得的結(jié)果分析實際攤鋪情況，釋放信號并調(diào)整攤鋪裝置的工作姿態(tài)，從而順利完成攤鋪作業(yè)。本文重點圍繞瀝青路面的智能攤鋪控制技術(shù)展開探討，該施工方法可以省去放樁和架設(shè)基準(zhǔn)線等繁瑣環(huán)節(jié)，施工的靈活性較高，可自適應(yīng)調(diào)整工作狀態(tài)，攤鋪后的路面平整度、厚度等均滿足要求，施工工期縮短，綜合應(yīng)用效果較好。
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作者：王成龍 單位：中交第一航務(wù)工程局有限公司