智能化攤鋪設(shè)備在公路路面施工中的應(yīng)用研究

何桂省

摘要：為保證公路路面施工過(guò)程中的質(zhì)量和效率，智能化攤鋪設(shè)備的應(yīng)用已成為必然趨勢(shì)。文章分析了公路路面在施工中的常見(jiàn)問(wèn)題，闡述了智能化攤鋪設(shè)備在工程應(yīng)用中的諸多優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合具體工程案例，對(duì)DT-50型智能化攤鋪設(shè)備進(jìn)行路面施工性能試驗(yàn)，同時(shí)與其他型號(hào)攤鋪設(shè)備進(jìn)行對(duì)比分析。試驗(yàn)結(jié)果表明：DT-50型智能化攤鋪設(shè)備無(wú)論是在路面的施工質(zhì)量還是施工效率方面，相比于其他類(lèi)型的設(shè)備均具有一定的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：智能化;攤鋪設(shè)備;路面施工;應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U415.521 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.049

文章編號(hào)：1673-4874（2019）07-0166-04

0引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)正邁向世界強(qiáng)國(guó)行列。基礎(chǔ)交通領(lǐng)域新技術(shù)、新設(shè)備的不斷應(yīng)用為縮短施工周期、提高工程質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)，高質(zhì)量的交通基礎(chǔ)設(shè)施又為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的建設(shè)提供了重要保障。我國(guó)公路網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)綜復(fù)雜、分布廣泛，屬于基礎(chǔ)交通網(wǎng)絡(luò)中的主要構(gòu)成部分。公路工程在實(shí)現(xiàn)各地區(qū)間的交通運(yùn)力方面具有積極意義，因此，公路工程施工的質(zhì)量和效率從某種意義上決定了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)顩r。新施工設(shè)備的不斷運(yùn)用，使得公路路面的施工工期極大縮短，在保證施工安全的同時(shí)也不斷提升了施工質(zhì)量。以公路路面的攤鋪設(shè)備為例，近年來(lái)，智能化攤鋪設(shè)備的應(yīng)用為公路工程的施工帶來(lái)了便利，這類(lèi)高度自動(dòng)化、集成化的機(jī)械施工設(shè)備在未來(lái)建筑領(lǐng)域中將得到廣泛的應(yīng)用。

1當(dāng)前公路路面施工常見(jiàn)問(wèn)題解析

當(dāng)前我國(guó)公路在路面施工過(guò)程中普遍存在以下兩方面共性問(wèn)題：

（1）施工質(zhì)量問(wèn)題

平整度較差是公路路面施工中常見(jiàn)的問(wèn)題，多與施工中的攤鋪設(shè)備有關(guān)，從某種意義上來(lái)說(shuō)，攤鋪設(shè)備的因素占有很大比重，如果攤鋪設(shè)備的精度不高則極易引起路面平整度問(wèn)題。傳統(tǒng)的路面攤鋪設(shè)備僅能依賴人工找平的方式進(jìn)行施工，出現(xiàn)誤差的幾率較大，進(jìn)而引起路面施工出現(xiàn)較大范圍的平整度問(wèn)題。

（2）施工效率問(wèn)題

在公路路面的施工中，通常以攤鋪速度（每分鐘攤鋪長(zhǎng)度）來(lái)衡量路面施工的效率，再通過(guò)施工效率來(lái)衡量某一階段的施工進(jìn)度，主要反映施工任務(wù)的完成情況。和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)公路路面的施工效率普遍偏低，這在很大程度上與我國(guó)建筑施工企業(yè)所使用的攤鋪設(shè)備有關(guān)。隨著產(chǎn)業(yè)集約化程度的不斷提高，公路工程的施工效率有待進(jìn)一步提高。在提高路面施工效率的同時(shí)還應(yīng)充分重視路面的施工質(zhì)量，在保障施工質(zhì)量的前提下逐步提高路面的施工效率，在二者之間找到最佳的平衡點(diǎn)。公路路面施工常見(jiàn)問(wèn)題分析如表1所示。

2智能化攤鋪設(shè)備工程應(yīng)用情況

2.1應(yīng)用領(lǐng)域

智能化攤鋪設(shè)備屬于較為抽象的定義，至今尚未得出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)概念。但從智能化攤鋪設(shè)備的工程應(yīng)用情況來(lái)看，集成度高、功能強(qiáng)大、兼容性好是其共同的特點(diǎn)。智能化攤鋪設(shè)備具有較好的穩(wěn)定性，在實(shí)際的工程應(yīng)用中能夠持續(xù)滿足各施工階段的需要，其最為核心的特點(diǎn)就是能夠保障工程施工的質(zhì)量和效率，且集成化的系統(tǒng)功能具有較好的通用性，節(jié)約了工程施工設(shè)備的投入成本和施工技術(shù)人員的培訓(xùn)成本。目前，智能化攤鋪設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛，在公路、橋梁、隧道等工程的路面施工中大范圍應(yīng)用，取得了較好的工程應(yīng)用效果。

2.2未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

智能化攤鋪設(shè)備現(xiàn)階段已實(shí)現(xiàn)了集成化管理模式，可以實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)資源的最優(yōu)配置，在保證施工效率的同時(shí)，對(duì)工程整體的施工質(zhì)量具有積極作用。值得注意的問(wèn)題是，當(dāng)前各施工企業(yè)所使用的智能化攤鋪設(shè)備的核心架構(gòu)通常是基于識(shí)別一反饋的管理模式，其質(zhì)量控制系統(tǒng)的主要芯片由國(guó)外廠商研發(fā)，即我國(guó)在智能化攤鋪設(shè)備的核心控制單元方面尚未獲得知識(shí)產(chǎn)權(quán)。就智能化攤鋪設(shè)備的未來(lái)發(fā)展方向而言，一方面將在設(shè)備的易用性、智能化方面繼續(xù)提高性能，并提供更好的人機(jī)交互模式，便于工程技術(shù)人員操作。另一方面，在智能化攤鋪設(shè)備的質(zhì)量控制單元方面，我國(guó)將加大對(duì)該領(lǐng)域的研發(fā)投入力度，通過(guò)工程技術(shù)人員的不斷努力和探索，研制出具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的控制芯片。

3公路路面智能化攤鋪設(shè)備的設(shè)計(jì)研究

3.1智能化攤鋪設(shè)備設(shè)計(jì)要素

3.1.1較好的易用性

易用性是指施工技術(shù)人員可方便地使用設(shè)備。在公路路面的施工中，通過(guò)設(shè)備自身所設(shè)定的程序和算法，來(lái)自動(dòng)、精準(zhǔn)識(shí)別路面施工中存在的問(wèn)題，例如路面的具體位置、病害情況、安全隱患情況等。智能化攤鋪設(shè)備較好的易用性在實(shí)際施工中對(duì)提高工程的效率和質(zhì)量具有重要意義。

3.1.2良好的擴(kuò)展性

針對(duì)不同等級(jí)的公路路面施工，智能化攤鋪設(shè)備應(yīng)具備相應(yīng)的分析、判斷模塊。當(dāng)實(shí)際施工環(huán)境下的工程參數(shù)與系統(tǒng)預(yù)設(shè)模塊的信息不匹配時(shí)，應(yīng)對(duì)智能化攤鋪設(shè)備的組件進(jìn)行升級(jí)、更新，系統(tǒng)應(yīng)具備良好的可擴(kuò)展性，便于各類(lèi)型工程模塊的擴(kuò)展和接入。

3.1.3控制的準(zhǔn)確性

識(shí)別一反饋的管控模式屬于智能化攤鋪設(shè)備的通用形式，在此過(guò)程中控制部分應(yīng)具有較高的準(zhǔn)確性。其準(zhǔn)確性包括施工原料的用量、施工位置信息以及路面平整度的準(zhǔn)確控制方面。準(zhǔn)確性是智能化攤鋪設(shè)備的基本要求。

3.1.4簡(jiǎn)單的維護(hù)性

智能化攤鋪設(shè)備在使用過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)一系列問(wèn)題，如：設(shè)備硬件老化、設(shè)備軟件升級(jí)等。為有效應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題，智能化攤鋪設(shè)備應(yīng)具有簡(jiǎn)單的維護(hù)性。當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題后可在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成設(shè)備的檢修或更換等工作，確保有足夠的施工時(shí)間和較高的施工質(zhì)量。在設(shè)備維護(hù)工作完成后，應(yīng)進(jìn)行定期的跟蹤工作，監(jiān)測(cè)設(shè)備的各項(xiàng)功能指標(biāo)是否正常。公路路面智能化攤鋪設(shè)備設(shè)計(jì)要素分析如表2所示。

3.2智能化攤鋪設(shè)備質(zhì)量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

考慮到公路路面施工中效率和質(zhì)量要素之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)智能化攤鋪設(shè)備質(zhì)量控制系統(tǒng)，如下頁(yè)圖1所示。由圖1可知，智能化攤鋪設(shè)備質(zhì)量控制系統(tǒng)架構(gòu)主要包括六個(gè)組成部分，分別是：現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)獲取模塊、施工質(zhì)量監(jiān)控模塊、施工進(jìn)度評(píng)估模塊、路面性能綜合評(píng)估模塊、生成路面施工報(bào)告模塊和制定下一階段方案模塊。現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)獲取包括攤鋪原料用量、攤鋪設(shè)備工況、施工人員信息三個(gè)組成部分。在經(jīng)過(guò)施工進(jìn)度評(píng)估模塊后達(dá)到工程預(yù)期的施工項(xiàng)目可進(jìn)入路面性能綜合評(píng)估階段，否則要重新回到施工質(zhì)量監(jiān)控模塊的流程。對(duì)于經(jīng)過(guò)施工質(zhì)量監(jiān)控模塊評(píng)估后合格的部分施工項(xiàng)目可直接生成路面施工報(bào)告，前提是這類(lèi)施工項(xiàng)目在已完成的施工進(jìn)度評(píng)估中合格率較高。

4工程案例應(yīng)用

4.1工程概況

DT-50型智能化攤鋪設(shè)備在各類(lèi)公路路面的施工中較為常見(jiàn)，在路面施工的質(zhì)量和效率方面具有一定保障。為進(jìn)一步證明該種型號(hào)的攤鋪設(shè)備在實(shí)際工程應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，本文以廣西桂林機(jī)場(chǎng)高速入口10 km處路面的施工為例，對(duì)其路面施工質(zhì)量和效率情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)中對(duì)比DT-50型智能化攤鋪設(shè)備與其他型號(hào)設(shè)備的工程性能，驗(yàn)證DT-50型智能化攤鋪設(shè)備應(yīng)用于公路路面施工中的可行性。

4.2DT-50型智能化攤鋪設(shè)備性能試驗(yàn)

試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)比DT-50型智能化攤鋪設(shè)備與其他型號(hào)設(shè)備在路面施工質(zhì)量和施工效率方面的性能。施工質(zhì)量評(píng)估部分通過(guò)平整度測(cè)量?jī)x，分別測(cè)量10 m、20 m、30 m、40 m和50m范圍內(nèi)路面平整度誤差。其他型號(hào)設(shè)備的施工結(jié)果誤差分別是9.5%、10.5%、12.6%、14.2%和13.8%;而DT-50型智能化攤鋪設(shè)備的施工結(jié)果誤差分別是7.5%、8.1%、11.8%、12.2%和12.5%。施工效率評(píng)估部分通過(guò)測(cè)量設(shè)備的實(shí)際攤鋪速度來(lái)完成，分別測(cè)量1min、2min、3min、4min和5min內(nèi)二者的攤鋪長(zhǎng)度。其他型號(hào)設(shè)備的攤鋪長(zhǎng)度分別是3m、6m、9 m、12m和15m，而DT-50型智能化攤鋪設(shè)備的攤鋪長(zhǎng)度分別是5m、10 m、15m、20 m和25m。DT-50型與其他型號(hào)攤鋪設(shè)備性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析如表3所示。

4.3結(jié)果分析

為更加直觀地分析DT-50型智能化攤鋪設(shè)備在公路路面實(shí)際施工中的優(yōu)勢(shì)，將表3數(shù)據(jù)分別繪制成施工質(zhì)量評(píng)估對(duì)比曲線和施工效率評(píng)估對(duì)比曲線，分別如圖2、圖3所示。

由圖2可知，DT-50型智能化攤鋪設(shè)備在路面施工平整度控制方面具備一定的優(yōu)勢(shì)，50m范圍內(nèi)的平整度誤差較小，能控制在15%以內(nèi);其他型號(hào)的攤鋪設(shè)備在路面施工后平整度誤差較大。由圖3可知，DT-50型智能化攤鋪設(shè)備與其他型號(hào)攤鋪設(shè)備的攤鋪速度均比較穩(wěn)定，即攤鋪長(zhǎng)度與時(shí)間呈線性變化。但前者攤鋪速度大約能控到為5m/min，而后的攤鋪速度大約為3m/mlnc可見(jiàn)，DT-50型智能化攤鋪設(shè)備在公路路面的施工效率方面也具有一定的優(yōu)勢(shì)。

5結(jié)語(yǔ)

智能化攤鋪設(shè)備具有諸多優(yōu)良的工程特性，能夠適應(yīng)各等級(jí)公路路面的施工應(yīng)用，是公路機(jī)械施工設(shè)備不斷發(fā)展和完善的產(chǎn)物，也是未來(lái)公路施工領(lǐng)域設(shè)備應(yīng)用的趨勢(shì)。本文對(duì)智能化攤鋪設(shè)備在公路路面施工中的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究，分析了智能化攤鋪設(shè)備的設(shè)計(jì)要素，完成了其質(zhì)量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。并以DT-50型智能化攤鋪設(shè)備為例，對(duì)其實(shí)際的工程性能進(jìn)行論證，證明了本文所研究的智能化攤鋪設(shè)備在公路路面施工質(zhì)量與效率控制方面的優(yōu)勢(shì)。