數控機械技術在高速公路土建施工中的應用

摘要：目的 研究數控機械技術在高速公路土建施工中的應用，并分析其相較傳統技術的優越性。方法 對數控機械技術的基本定義、原理、特點、流程等進行說明，并結合實踐的工程分析其施工標高誤差、成本效益等。結果 其在施工標高誤差方面比傳統技術更小，投入的成本更低，帶來了更多的效益，優勢較為顯著。結論 相較傳統技術，將數控機械技術運用于高速公路土建施工中，優勢十分明顯，值得在各項建筑工程中最廣應用。

關鍵詞：數控機械技術；高速公路；土建工程；施工；應用；研究

前言

科學技術的發展，各項信息技術水平的提升，數字化控制技術在各個行業中均有廣泛的應用，其也是各個行業發展情況的主要表現之一。在高速公路土建施工中，各項外形參數均是機械操作人員進行大致的目測，并采用手工操作來完成的，包括標高、坡度、平整度等，該過程中，由于土建機械的性能、操作人員水平均有一定的差異，會出現較大的誤差，使得施工產品一次驗收合格率不理想。該情況不僅會影響施工成本及進度等，也會對施工企業的信譽形象帶來不良的影響。可以將現在十分先進的數字機械控制技術運用其中，其能夠充分發揮技術優勢，有效的克服上述困難，對該技術進行深入的探討與研究也是十分有必要的。

1.數控機械施工的基本情況

數控機械施工是指先建立各種類型的平臺，包括三維設計圖模型、現場定位系統、數據采集體系、數控控制系統等，并將各個平臺連接起來，實現信息的雙向交流，使得施工現場的各項信息能夠有效的整合，交流更加通暢，不會受到時間及空間的限制，有效的控制施工中的各個機械設備，提高管理效率。在高速公路土建工程中，可以將數字控制系統安裝至各個機械設備中，包括平地機、推土機、壓路機、攤鋪機等，使之構成數控設備，能夠進行各縣施工活動和，如開挖土石方開挖、整理施工場地、路基壓實、路面攤鋪、各個階段的驗收等。數控機械施工不僅可以對單機或者是多臺設備組合進行控制，也可以實現施工中某一環節和分項工程的控制，并能在整體上進行全線多標段或者多機械組合的控制，實現管控一體化，其即為性能強大的管理手段[1]。

2.技術原理

數控機械施工是利用智能全站儀實現實時的動態控制，或者運用GPS中的RTK技術，獲得機械設備的三維位置及基本情況，定位系統及各個傳感器會將信號發送至系統，系統根據該信號則能夠將傳感器顯示數值進行詳細的記錄，并根據三維設計模型及當前設備的三維狀態信息等來指示設備的各個部件、目標、工作面位置，并有效指導人員實施自動模式控制鏟刀施工，指導方式有圖形、數值、聲音提示[2]。

3.施工流程及特點

土建工程中運用數控機械技術時，各個環節的流程均有趨區別，如路基填筑數控施工技術的施工流程是先將設計數據全部輸入系統，設置定位基站，在利用運輸設備將施工材料運輸至施工現場，數控推土機把料堆分散，并通過控制使之并能夠自動調整鏟斗，將物料粗平。數控平地機結合設計的數據，適當調整調整鏟刀，對物料進行精平，在利用數控壓路機對其進行碾壓、緊實，動態的顯示各個部門的壓實次數及狀態，完成后將動態數據顯示出來。數控機械施工特點在于能夠將設計數據直接輸入系統，不需要進行放樁、護樁等工作，減少工作量，也基本排除掉了天氣、光線等自然條件的不穩定因素，提高施工安全性及施工質量；省去了打樁參照環節啟動化控制及收集信息過程，減少了機械的使用及燃油等能源消耗；能夠對工程量和質實現動態跟蹤監控，施工過程的管控一體化程度高，有效降低返工的概率，提升工程的效益。

4.應用分析

數控機械技術以其諸多的優勢及良好的性能被運用于高速公路的土建施工中，以下即是分析在某高速公路建設中一段300m 精加工路段應用數控機械技術的情況。

4.1標高誤差

施工標高數據是施工技術準確性及工程質量評估的主要指標之一，將傳統施工和數控機械技術施工后的施工標高數據進行橫向對比分析，能夠直觀的展現出該施工技術的良好性能及優越性。該工程施工完畢后，對標高誤差的測量結果如下：

在該工程中某部分利用傳統技術施工后的標高檢測情況，具體結果如下：

從上述真實的數據進行分析，在精確度和準確性方面，在工程中應用數控機械技術進行施工，比利用傳統技術進行施工優勢顯著，誤差較小，說明其控制性能良好，對于強化施工管理控制有著而積極的促進作用。

4.2成本支出及效益情況

傳統機械施工的過程中，進行測量放樁、護樁等工序等，基本上屬于多名人員進行配合才能正常開展，需要投入的人力物力較多，時間長，且還需要進行數次的核對才能使得準確度達到要求，外部的環境會對其造成影響，人員的安全不能得到很好的保障。之后工作人員還需要指導設備到場，收集各項信息資料，不僅過程繁瑣，工作量大，如果出現工程變更的情況，無法及時的進行調整，直接影響施工質量，且效率低。在運用了數控機械技術后，其能夠構建三維建模，并提供多技術平臺，實現數據的全面整合，免去了放樁的工序，直接施工，有效的提高了施工效率，人員的工作量減少，降低了人力物力及資源的投入，也能夠提提高施工人員的安全性，在精確控制誤差的情況下，能夠對信息實現多種處理，包括動態采集、自動控制等，還能夠有效的控制施工進度及質量，整個施工過程實現動態的監控與管理。

以上述長度為300m的高速公路為例，相同的條件下對兩種施工方式的各項成本支出及施工效率進行對比分析，具體的數據如下表所示：

上述對比結果表明，數控機械施工與傳統施工技術的各個項目的支出等情況均有較大的差異，人力物力等各項成本投入及施工效益方面，數控機械技術施工顯然優于傳統施工技術，是先進的施工技術。

5.總結

我國經濟實力的提升，各項建設活動的也在持續的開展中，各個地區均對交通事業極為關注，高速度公路建設成為了十分普遍的建設項目之一。高速公路工程中包含的分項目也十分豐富，土建工程屬于其中極為重要的一部分，其對于各項要素的需求保護提升，包括施工質量、工藝技術、成本投入、效益等，需要不斷的提升。現代科學技術的發展，將數控機械技術融入到了土建工程中，有效的提升了機械化水平，以高新的技術、多平臺，使得施工技術更喲保障，強化質量控制及技術水平。本文僅從一般的角度分析了數控機械技術在高速公路土建施工中的應用，實踐的施工中還需要施工人員結合工程，不斷的積累經驗，提高技術水平，減少施工周期，帶來良好的社會效益及經濟效益。

參考文獻：

[1]周灝，黃小鵬，李政，毛明章.紅層軟巖土高填方邊坡變形特征分析[J].重慶建筑.2012，11（09）：61-63.

[2]楊舒雅，趙聽.公路土建施工中數控機械技術的應用[J].技術研發.2014，21（08）：196.