數控機械技術及其在公路土建中的應用

林翠軍

摘要：隨著科學技術的不斷發展，對數控機械的應用日益廣泛。通過在公路工程施工過程中應用數控機械技術，可以提升公路工程施工精度，降低施工誤差，縮短施工工期，保證工程的施工效率和施工質量。文章首先對數控機械施工技術的基本概念以及數控機械技術原理進行了分析，然后對公路土建施工中數控機械技術的實際應用效果進行了探討。

關鍵詞：數控機械技術；公路工程；土建施工；施工精度；施工質量 文獻標識碼：A

中圖分類號：U415 文章編號：1009-2374（2017）10-0144-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.072

隨著現代化公路施工水平的不斷提升，利用專業化的機械設備解決施工過程中遇到的土建問題已經成為了一種常態。在公路土建工程施工過程中，以數控技術為代表的技術操作所占的比例越來越大，推進了現代化工程建設的進程。在公路工程施工過程中，通過利用數據機械技術可以有效解決工程施工中因操作水平差異而造成的各種問題，降低施工成本，提升施工質量。

1 數控機械技術概述

數控機械施工技術綜合了多個技術平臺，如數據收集、定位技術、機械把控技術、三維建模設計等，利用通訊技術對現場資源的合理整合、分配、利用，最大限度突破時間和空間制約，利用數控機械完成對施工現場實際施工情況和進度的實時跟蹤和把控。數控機械施工技術在各類工程中均有著廣泛的應用，包括公路、機場、公共場所等工程，將智能控制系統和施工機械有效聯合起來形成智能數控機械，進而實現多道關鍵工序的施工、壓實和驗收。該項施工技術有效實現了分工序、分環節、多設備、多標段等高效組合施工的精準把控。借助專業性平臺完成項目的施工，如機場項目中，對于跑道的水穩施工可通過數控平地機完成，不需要掛線處理，高速公路的精加工層項目也可以不經過放樣、測量即完成施工。數控機械施工技術最主要是采用GPS定位或實時動態定位技術有效把控施工機械設備的準確狀態和位置，借助傳感器進行數據采集，并校準三維化模型，進而發出正確的操作指令，施工人員可按照指令進行機械控制，實現精準施工。傳統機械化施工的主要缺點有效率低、數據反饋滯后、安全性低、外部條件依賴性強等，數控機械施工技術聯合了多項技術，使得人員、材料、設備得到有效利用，充分節約了施工時間，降低了人力和成本，施工安全性得到保障，且實際施工中工程質量可以有效監控，完全實現了管控一體化施工，降低了返工率。

2 數控機械施工技術原理和特點

2.1 數控機械施工技術原理

數控機械施工技術主要利用GPS的RTK技術或智能機器人全站儀的實時動態定位技術等，實時監控工程機械的三維坐標及當下運行狀態。通過接收定位系統和各類傳感器所傳輸的狀態信號，收集和整理各類數值以及收集到的三維設計模型和機械狀態信息等，利用數值、圖像、聲音等信號形式，有效顯示機械和實際工作面的準確方位，輔助施工人員選用自動施工模式把控鏟刀，進而完成施工。

2.2 特點

相比于傳統的機械化施工，數控機械施工技術在工程項目中的應用有著明顯的優勢，具體表現在以下四點：（1）通過往系統錄入對應的設計數據，可實現無樁化施工，且數據具有很高的精確度，無需多次審查確認，極大程度降低了人工和時間成本。同時可有效提升施工現場機械組合的利用率，降低施工中機械的能耗，有效保障安全施工；（2）可有效免去打樁參照，使得現場施工機械得到有效的自動把控，通過自動采集相關施工數據，一定程度上減少了施工設施的使用率；（3）有效完成對現場施工的實時動態監管，真正做到管控一體化施工；（4）有效實現對公路工程開展全過程的實時動態監控，從根本上避免返工情況的發生。

3 數控機械施工技術工藝流程

相比于傳統的機械施工，數控機械施工技術的工藝流程與傳統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：認真整理設計數據，并錄入施工系統，布設對應的定位基準，進而保障所有施工機械設施均位于同一定位基準下；合理安排運料車輛，高效完成物料的裝卸；借助數控推土機完成物料初期的平整度調整；借助數控平地機，綜合錄入的設計數據，自動調整鏟刀，精準調平物料；采用數控壓路機自動控制完成碾壓，將相應施工區域的碾壓進展情況、次數、壓實度等參數通過傳感設施進行傳輸、顯示，確保在完成施工后可以及時給出相應的動態施工數據。

4 數控機械技術的實際應用

數控機械施工技術因其有諸多優點而在公路建設中被廣泛應用，以下結合某地區高速公路建設項目為例，對其中一段300m的精加工路段進行數控機械施工技術的應用分析。

4.1 數控機械施工的標高偏差

施工技術質量好壞可以通過對施工標高數據進行比對來顯示，是評價施工技術精準性和優越型的顯著指標。相比于傳統的機械施工技術中標高數據的比對，數據機械施工技術最大的優點是可以有效降低誤差，提高施工的精準性，本項目借助數據機械施工技術有效控制了施工標高誤差，提高了精準度，由此說明數據機械施工技術的輔助，可有效強化對施工過程的管理和控制。

4.2 數控機械施工的成本和收益

相比于傳統的機械施工，數控機械施工有效節約了人力、物力和成本，且施工過程中受周圍條件影響較小，施工安全性得到有效保障，大大提升了施工效率。在處理施工數據上，數控機械施工有效解決了傳統機械施工處理數據所需人力大的問題，同時收集、整理、核查數據的工作也大大降低，可有效解決因設計變更而引起的數據調整問題，降低了返工率。數控機械施工技術通過融合多種先進技術，將三維建模和多技術平臺有效結合，實現施工數據的自動快速收集、整理、控制和分析，有效把控施工進度和施工質量，實現了施工整個過程的動態監控，真正做到機械一體化施工，有效保證了施工成本和收益。

為有效直觀的比對數控機械施工技術的特點，對上述提到的項目路段開展施工試驗，進而有效比對施工成本和收益。數控系統主要采用了美國Trimble公司的GCS900系統，300m長的精加工高速公路路段分別采用傳統機械施工和數控機械施工技術進行施工，分別施工長度為150m，通過施工數據的收集對比兩種施工方式的施工效率、誤差、成本，詳細參數見表1。由表1可以發現，數控機械施工有效提高了施工效率、降低了施工誤差，大大減少了施工成本，提升了施工效益。施工人力的降低對整個施工過程數據的收集并未產生影響，同時人力的減少對于施工過程中施工機械的干擾性、施工安全隱患等均明顯降低，并且還節約了成本，兩種施工模式的成本明顯差異直接展現了數控機械施工的優越性。

5 結語

綜上所述，在公路土建工程施工過程中，對數控機械的應用日益廣泛。數控機械集成了機械控制技術、精準定位技術和現代通訊技術，可以進行一體化數控機械施工，避免人為因素而引起的施工誤差，提高施工成本，縮短施工工期，簡化施工流程。通過在實際工程施工中應用數控機械設計師，不僅推進了施工安全，為施工提供了高效、優質、安全的保障，而且也提高了工程的施工進度和施工質量，推進了公路現代化建設的發展。

參考文獻

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（責任編輯：王 波）