徠卡智能3D攤鋪系統在廣東省龍懷高速公路中的應用

保利長大工程有限公司，廣東 廣州 510620

3D數字化自動控制系統在道路攤鋪施工技術中的應用簡稱3D攤鋪施工技術應用，主要是使用電子測量儀器自動測量出路面標高和平面位置，通過計算機系統依據設計參數反算出攤鋪厚度、平面位置等數據，然后傳輸給攤鋪機運行、調平系統，是引導攤鋪機進行自動攤鋪的智能化系統。

目前我國的路面3D攤鋪施工技術應用主要有基于GPS測量技術和基于全站儀測量技術兩大類，而全站儀測量主要有徠卡、拓普康、天寶等品牌，目前最成熟的為徠卡測量系統。案例項目路面3D攤鋪施工技術應用的就是目前最成熟的徠卡測量系統。

1 工程概況

廣東省龍川至懷集高速公路為汕昆高速公路的重要路段，文章案例工程為龍懷高速LM7合同段，全長38.298km，設計為雙向四車道瀝青混凝土路面。該項目合同段瀝青層混合料約36萬t、水穩層混合料約140萬t，擬配套的瀝青層攤鋪工作面1個施工點（單臺整體式攤鋪機）、水穩層攤鋪工作面2個施工點（每個點配置2臺攤鋪機）。該項目攤鋪施工技術主要采用的是基于萊卡測量系統的3D攤鋪施工控制技術。

2 3D攤鋪自動控制系統

3D攤鋪自動控制系統主要由三維位置定位系統、車載控制系統和輔助軟件系統等三部分組成。

（1）三維位置定位系統。施工點為單臺套3D攤鋪機施工作業，則三維位置定位系統需配置2臺Leica Robot61全站儀；施工點為2臺套3D攤鋪機施工作業，則三維位置定位系統需配置3臺Leica Robot61全站儀。

（2）車載控制系統。每臺套3D攤鋪機施工作業，車載控制系統設備主要包括1臺MPC1310主控制器、2臺邊控MOBA-Matic控制手柄、2個360°棱鏡、1個橫坡傳感器、2臺車載電臺、2個接線盒以及線纜，3D攤鋪自動控制系統車載設備組成見圖1。

圖1 3D攤鋪自動控制系統車載設備組成

（3）輔助軟件系統。每個3D攤鋪施工點的iCON Site Software輔助軟件系統根據全站儀的配套數量進行相應的匹配，iCON Office Software根據需要進行相應的安裝，最少需配置1套。

3 3D攤鋪施工

3.1 3D攤鋪施工數據準備

3D攤鋪內業數據準備工作主要是根據施工設計數據和圖紙建立三維數字模型，即利用3D攤鋪系統配套的軟件將原有工程二維設計藍圖轉化成機械設備、測量設備能夠自動識別的三維電子設計圖。傳統的工程設計借助Moss（MX Roads）、AutoCAD等軟件實現了二維和三維的工程設計，然而這些設計僅停留在計算機或圖紙顯示上，無法真正應用于施工，這就產生了設計和施工的脫節，降低了設計文檔的使用效率，而3D攤鋪配套的Leica iCON Office Software軟件很好地解決了這一難題。

3.2 3D攤鋪施工流程及組織

3D攤鋪施工前要正確連接3D攤鋪控制系統各個元部件，設置施工表面相對于設計表面的正確偏移量。由于系統采用高程+坡度控制，當攤鋪機在填筑表面左右高程滿足設計要求并穩定后需要對系統的高程和橫坡傳感器進行校準，校準完成后系統開始在自動模式的狀態下進行攤鋪工作，在施工過程中通過微調控制器左右兩側上升、下降按鈕的偏移量來滿足攤鋪表面左右的高程要求。

3.3 3D攤鋪施工實施情況

該項目中有40萬t混合料攤鋪生產采用3D攤鋪自動控制技術進行施工，其余的采用傳統掛線控制技術進行施工。經檢測對比，采用3D攤鋪自動控制技術進行施工的平整度、橫坡偏差、高程偏差和厚度的精度都比采用傳統掛線攤鋪控制技術進行施工的精度要高，各結構層的檢測結果見表1。

表1 檢測結果記錄表

4 3D攤鋪施工優點

（1）施工精度高。3D攤鋪施工減少或避免了以下情況：①測量放樣、內業處理、掛線、施工攤鋪等環節的影響和誤差或錯誤的發生；②施工車輛和施工作業人員等在施工過程中對導線樁、鋁合金導線梁、掛線等的碰撞以及對測量標記點的破壞；③測量精度的影響。總之，采用3D攤鋪施工可以很好地控制結構層攤鋪的標高和橫坡，從而確保攤鋪平整度和橫坡值的精度，尤其在彎道攤鋪時，效果更明顯。

（2）施工成本低。①減少了測量人員、掛線工人等人工成本。②減少了材料費用的浪費，主要是可以精準控制每個結構層的厚度，避免返工處理以及單價高的材料代替單價低的材料進行施工。③提高了施工效率，縮短了工期，降低了資源消耗。

（3）安全隱患少。①施工現場無須工人進行掛線和移動鋁合金梁，避免了運輸車輛倒車和卸料以及碰撞導線裝置造成的人員傷害。②減少了測量人員作業以及掛線工人打樁掛線的程序。

（4）適用性強，可適用于各類型水穩、瀝青攤鋪機，也可適用于水泥面層或其他攤鋪設備的施工，可與福格勒、維特根等攤鋪機實現三維數據的無縫銜接。

5 3D攤鋪施工效益

與傳統攤鋪施工方法相比，3D攤鋪施工方法優勢突出，主要體現為無樁化施工和數字化施工，其施工精度高、工效高，安全性強，具有良好的經濟效益和社會效益。

5.1 經濟效益

（1）該項目中減少了測量人員、掛線工人、架設鋁合金工人和看傳感器工人等8人的人工成本。節省的人工費用為8人×5000元/月×12月（水穩工期8個月+瀝青工期4個月）=48萬元，基本與設備的攤銷費用一致。

（2）減少了材料消耗費用。

（3）提高了施工效率，縮短了工期，進而降低了施工成本。

（4）節省了安全事故處置費用。

5.2 社會效益

3D攤鋪施工實現了無樁化和數字化道路攤鋪自動控制技術，緊跟當前大數據發展的步伐，適應了當前機械化、智能化施工發展的需求，為以后道路攤鋪控制技術的發展指明了方向，為創造精品工程、保障施工安全生產奠定了基礎。

6 結束語

3D攤鋪雖然一次性投入成本大，但隨著人力資源成本的不斷攀升，以及大數據發展和當前機械化、智能化施工發展的需求，安全生產不斷深入人心，3D數字化技術將在促進我國傳統產業升級、徹底擺脫長期處于制造業產業鏈底端的尷尬局面等方面發揮十分重要的推進作用。3D智能攤鋪技術已成功地應用于道路攤鋪施工中，徹底擺脫了以往2D攤鋪施工的被動局面，即將成為路面攤鋪施工的主要施工技術。