沥青路面智能摊铺控制技术探究

摘要：鉴于智能摊铺控制技术能够有效提高摊铺作业的自动化水平和精度，结合某道路工程摊铺环节采用智能3D摊铺工艺的实例，对智能摊铺系统组成及智能摊铺技术原理进行详细阐述，并具体分析其工艺要点，包括施工精度控制、设备安装调试、正式摊铺等，旨在提升公路智能化施工水平。

关键词：沥青路面；智能摊铺；摊铺作业；精度控制

1工程概况

某道路工程位于太湖旅游度假区，全长7440.63m，其中道路工程为旧路拓宽工程，长3067.51m，双向四车道，设计速度为60km/h。路床厚度80cm以内压实度不低于96%，分层填筑，0～40cm用8%石灰土，40～80cm用5%石灰土，各层填筑后及时碾压，单层厚度不超过20cm。摊铺环节采用智能3D摊铺技术，以提高施工的自动化水平。

2智能摊铺控制技术的基本原理

智能摊铺控制技术是集测量和摊铺自动控制两类子系统于一体的摊铺工艺，以施工要求为导向，把设计参数以数据的形式导入系统，随后启动设备，各类装置协同运行，按照预先确定的参数完成摊铺作业[1-2]。期间测量系统检测并获取高程信号，根据所得结果对施工状况作出判断，自动生成调整策略，改进牵引臂液压油缸的工作方式及熨平板的方向等，以便顺利完成路段的摊铺作业。测量系统的运行稳定性和作业精度将给摊铺质量带来显著的影响[3]，系统功能的实现得益于GNSS基准站、激光发射器和mmGPS流动站的共同配合。各部分装置形成协同工作机制，信息有序流通。确定已知坐标点，将GNSS基准站设于该点，以无线电形式发送RTK改正数据和差分信号，从而创建厘米级3D定位基准点，供机载设备和检测设备使用。激光发射器可发射激光墙，向流动站和车载激光接收器发射高程信号。mmGPS流动站运行期间，可同步接收差分信号和高程信号，经汇总与处理后实现定位（具体精度为平面厘米级、高程毫米级），对摊铺状况作出判断，为施工工艺的调整提供依据，及时发现问题并加以处理，以免造成大范围返工。

3智能摊铺控制技术在沥青路面工程中的应用要点

3.1施工准备。充分的前期准备工作可为后续摊铺的顺利开展创造良好的条件。就本项目而言，摊铺作业在防水层施工完毕后进行，摊铺沥青面层结构为：40mmSMA-13沥青混凝土+60mmAC-20C中粒式沥青混凝土。作业前先将下承层冲扫干净，并用洒布车喷洒黏层油。黏层油喷洒需保证均匀，做到既不裸露出下承层，又不使黏层油流淌，还要提前3d喷洒，喷洒后对该段进行封闭，避免车辆通行污染路面而影响沥青结构层间的连接。3d后即可进行施工。此外，施工前对拟铺筑路段按直线20m、曲线10m一个断面进行标高与中边桩测量，摊铺前设立好导向控制支架，下面层采用基准钢丝，上面层采用平衡梁引导高程控制方式。在前期准备工作中，高精度控制系统的创建和设备安装调试是整个摊铺作业的重点。3.1.1高精度控制系统。（1）系统创建视施工需求创建高精度的控制网，要求摊铺精度达到±2mm/4m，系统包含二等水准网、平面控制网等部分。在创建平面坐标系统时，以测区平均精度为中央子午线，平均高程为投影高程，在此基础上联测高等级控制点，从而创建具有高精度特性的独立坐标系统；高程系统选择的是当地高程系统。（2）点位选取控制点所处位置以距边缘10～30m为宜，原因在于现场地形开阔、无明显的遮挡物，可满足控制点间通视的效果。按照160～200m的间距标准依次设置控制点，控制网中设3个深埋点作为水准基点，后续的高程系统复测等相关工作均以此为依据展开。水准基点布设时应设置观测墩，下方打入圆桩基础，深度以10～15m为宜，具体视现场地质条件而定。以确保测量精度合理为前提，可采取平面控制点和高程控制点共点的方式，此举可减少测点布设的工作量，有助于降低成本。两个临时点可通过打钢钉的方式布设，受摊铺作业的扰动性影响，将导致临时点受损，此时需再次打入钢钉，形成全新的临时点。（3）控制网数据的采集及处理该工作可分为平面控制网测量及平面控制网数据处理两部分。①平面控制网测量。分阶段依次完成：首先，对于间距在500～700m区间的控制点，可采取GPS静态观测的方式；其次，利用全站仪完成剩余控制点的加密测量作业。为保证GPS静态观测结果的准确性，应配置4～6台双频GPS接收机，严格控制各项指标的误差，具体技术要求如表1所示。全站仪加密测量选择的是一级导线施测的方式，次级控制网导线测量应注意如下几点：测量应起始于首级控制点，全站仪标称精度不低于2″；导线边长测量读数应精确至毫米，在测量距离和竖直角时，宜采取往返各观测两测回的方式，确保测量结果的准确性。②平面控制网数据处理。配套LGO7.0和TBC2.7等软件，运行静态相对定位模式，顺利完成GPS静态观测工作。外业观测完成后，将大地四边形作为基本构网图形，通过对观测基线的分析，对其质量状况作出判断，明确基线质量是否达标。还需做好对基线的解算与精度分析工作，合理选择基线以便完成整体平差。3.1.2设备安装与调试。智能摊铺控制技术的有效应用需要高精度设备的支持，应根据施工要求安装设备并完成调试，减小安装误差。首先校正激光发射器，重点在于该装置X轴、Y轴、Z轴三者的垂直关系。然后进行摊铺机液压调试工作，一方面需要保证电磁阀的匹配性，另一方面需要保证液压系统的稳定性，使其具有合理的升降速度。经过调试后，确保各装置均可保持稳定运行的状态。3.2正式摊铺。将摊铺机的标尺置于指定区域，正式进入摊铺环节。摊铺初期的施工质量将给后续施工带来显著影响，宜手动摊铺6～10m，待摊铺现场各方面施工要素维持稳定状态后，再进入自动控制环节，启用智能摊铺模式，高效摊铺。确定某已知高程点h，以此为基准，将激光发射器架设于该处，经过测量后确定发射器的高度。接收器将在特定的间隔时间内将持续接收到的激光信号，根据所得信息展开分析，判断发射器与接收器是否处于相同的水平中线上，如果存在误差则及时调整。现场找平对于提高摊铺面的平整度具有积极作用。经监测后确定熨平板底部的绝对高程，将所得到的实测数据与理论结果进行对比分析，确定具体的差值，经数模转换器后转为控制信号，发送至找平电磁阀，作出控制动作，例如油缸的提升或下降、熨平板方向的调整等，以减小误差，顺利完成摊铺。本工程中，采用两台摊铺机以梯队形式进行摊铺作业。两台摊铺机相距8~10m，并装有自动调平装置和预压实装置，以确保横坡度、摊铺厚度及振动频率一致。摊铺过程中严格控制前进速度，使摊铺机连续、匀速前进。压实作业则采用钢轮式压路机与轮胎压路机或振动压路机组合的方式进行，并按初压、复压、终压（包括成型）3个阶段分批作业。初压时用双钢轮振动压路机压静压两遍，初压温度为110～140℃，不低于110℃，初压后检查平整度、路拱，必要时予以修整。如在碾压时出现推移，可待温度稍低后再压；如出现裂纹，检查并分析原因，及时采取措施纠正。用振动压路机和轮胎压路机进行复压，碾压4～6遍直至稳定且无明显轮迹，复压温度为90～110℃。终压则是采用双钢轮振动压路机静压2～4遍，温度控制在70～90℃之间。此外，摊铺施工全流程中，应借助自动找平装置及时调整熨平板的工作姿态，使其仰角合理，以免出现摊铺厚度误差。摊铺期间密切关注检测数据，全面掌握现场施工情况，采取动态化管控措施。

4结语

综上所述，沥青路面摊铺环节应兼顾平整度、厚度、密实度等方面的要求。实践表明，沥青路面智能摊铺技术的合理应用能够提高摊铺作业的自动化水平，根据检测系统所得的结果分析实际摊铺情况，释放信号并调整摊铺装置的工作姿态，从而顺利完成摊铺作业。本文重点围绕沥青路面的智能摊铺控制技术展开探讨，该施工方法可以省去放桩和架设基准线等繁琐环节，施工的灵活性较高，可自适应调整工作状态，摊铺后的路面平整度、厚度等均满足要求，施工工期缩短，综合应用效果较好。

参考文献：

[1]谢守东，史宏海.沥青路面智能摊铺控制技术研究[J].公路，2020（8）：100-102.

[2]袁昌，朱长根，杨伟华，等.沥青路面3D智能摊铺技术应用研究[J].市政技术，2019（4）：34-37.

[3]祖民星.沥青混凝土路面3D智能摊铺应用研究[J].西部交通科技，2018（11）：9-12.

作者:王成龙 单位:中交第一航务工程局有限公司