數字化施工技術在機場水穩層施工中的應用

曹張帆

摘要：隨著我國經濟與科技水平的高速發展，數字化施工技術已被廣泛應用于機場施工中。而機場水穩層是一項具有復雜且系統的工程項目。基于此本文主要對機場水穩層施工中的數字化施工技術的優點進行闡述，并以某機場為實例分析數字化施工技術在機場水穩層施工中的應用，

關鍵詞：數字化;機場水穩;施工應用

數字化施工是基于物聯網、BIM、GIS等先進技術，將傳統的施工管理過渡到以“智慧化、精益化”管理為核心的基礎平臺，并提供多種現場的應用場景。機場場道建設是智慧機場建設中的核心工程，在場道施工中，由于地質復雜、含水量不穩定、作業規范難統一、專業人員少、監管難度大等等問題，經常造成返工導致工期延長或者質量等問題。而利用物聯網技術，采用數字化施工系統可以做到強夯、碾壓、振搗等現場實時監控，從而控制機場的施工質量。

1 某機場工程簡介

某地區機場項目占地面積約26km2，投資額799.8億元，飛行區等級指標4C，主要建設1條長2600m，寬46m的跑道，主、次降方向均設置I類精密進近系統，1條長1520m的局部平行滑行道和2條垂直聯絡道，某新機場建設指揮部引入飛行區數字化施工管理信息系統輔助項目管理。

2 數字化施工概述

數字化施工是利用定位技術、傳感器技術等手段對工程機械的施工指標進行記錄，用數字化的手段對工程質量進行判斷，輔助人工進行決策。數字化施工就是將施工管理過程中的信息進行數字化、網絡化、可視化及智能化，充分運用物聯網、大數據等技術手段，解決施工過程中產生的問題，最大程度提升施工過程信息的利用價值和使效率最大化。傳統工程施工技術較為單一化，主要是靠人工操作，不僅降低工作質量與工作的高效性，還可能會引起操作誤差，從而為工程施工帶來安全隱患。

3 數字化施工技術在機場水穩層施工中的應用

3.1 振動壓實施工

該地區新機場飛行區場道地基處理施工中采用了數字化控制技術，通過壓實施工實施監控模塊實現了智能管理，有效提升了工作效率，節約了施工成本。該智能壓實管理系統相對傳統壓實施工具有以下優勢：①實時監控壓實過程和壓實質量;②監測壓實遍數，避免欠壓、過壓;③實時顯示路面 CMV 密實度，且能夠更快、更準確地實時顯示壓實密度，減少返工次數;④有針對性地檢測薄弱點，可及時發現問題，杜絕質量隱患。該系統可顯示作業區域位置、軌跡、碾壓遍數、層厚、高程、CMV 等壓實監控信息，對壓實施工作業流程實現了精細化管控，不僅效率高，而且支持數據歷史回放，能針對問題進行原因分析。該系統圖形的細膩程度可通過地圖比例尺變化調整，在保證圖形清晰度的同時也不損失運行速度。該系統還可針對機械工作狀態進行獨立統計分析，方便了工程量的計算。

3.2 強夯施工

該工程的強夯施工依托數字化控制技術，構建了主要由GNSS系統、滾動傳感器、操作室內顯示屏以及管理平臺組成的強夯機數字化施工系統。在不妨礙機械設備正常工作、不影響車輛本身外觀的情況下，通過在車身設置定位天線、高精度模塊、傳感器、平板監控等設施，該系統實現了衛星定位接受信號、產生數據并上傳等功能。作業之前，需把各項施工數據（例如地形數據、參數要求等）輸入到系統里，待發出指令后，機械設備便可按照要求自動作業。與此同時，各工區質檢人員可通過電腦登錄監控平臺，第一時間掌握強夯施工的夯錘高度、夯擊次數、錘重等信息，并可通過監控平臺分析各項數據，及時、準確地掌握施工現場的質量情況，發現問題也可實時解決，同時還為業主、監理及施工等部門進行重點檢查提供了依據。

實踐證明，強夯機數字化施工系統相比傳統強夯施工具有以下優勢：①利用 GNSS 系統可免去傳統人工布點的施工步驟，且GPS定點要比人工布點更加精確、方便，保證了后期工程計量的準確性，也有效解決了傳統測量不方便、不準確、勞動強度大等問題，杜絕了工程項目移位、工程項目“變胖”及“變瘦”等現象的發生;②傳統施工交驗時常出現人為主觀意愿導致的“偷錘漏打”等違規現象，而該系統通過應用數字化監控平臺，能夠有效避免此類不良現象，確保施工質量;③數字化管理使夯機到達現場即能直接開始施工，機械使用效率高，且其滾動傳感器可以詳實地記錄強夯次數和夯沉量，減少了測量人員的工作量，也節約了建設成本;④數字化設備的應用能夠保證施工過程中的實時監控和完整的信息追溯，施工過程透明，業主、監理單位、施工單位等工程參與各方不僅可通過登錄監控平臺進行實時交流，及時掌握施工質量、工程計量、施工進度等信息，而且也可避免施工過程中出現作弊行為;⑤進一步規范了現場施工，提升了綜合施工管理水平。

3.3 攤鋪自動控制系統的應用與特征

大部分攤鋪機自動控制系統主要是采用傳統PID控制法進行計算，通過對PID控制器進行合理調整，使其3個參數能夠實現預期目標，這就增加了機場操作難度。同時，由于對象參數容易到工作環境以及外界因素的影響從而產生變化，因此不得不對已經調整好的參數進行重新調整，這樣一來難以確保攤鋪施工的整體高效性。在攤鋪自動控制系統中應充分考慮到攤鋪機的滯后性、非線性以及時變性等特點，可在最大程度上降低參數調整難度。在面對復雜項目時，攤鋪機自動控制系統可精確地完成攤鋪工作。系統本身能夠避免因拉線誤差或者是打樁誤差而導致的高程錯誤與坡度錯誤。自動全站儀能夠以10次/s頻率對三維動向進行跟蹤測量，并經無線電將數據信息傳輸至機載控制箱內，隨即與橫坡傳感器數據信息進行結合，對比分析三維實際坐標與攤鋪機具體位置，經控制器將修正命令傳輸到機械液壓系統。攤鋪自動控制系統具有的特點：①無需拉線打樁;②實時監測三維坐標數據;③減少施工人員輸出;④不會受到外界因素（光線）的干擾;⑤智能化顯示;⑥自動化控制;⑦實時監測。第一，在全站儀的引導下，有助于對現場施工狀況進行管理，從而實現精準化;第二，在攤鋪施工過程中，實時監測三維坐標數據，可能更好對施工現場進行有效控制;第三，在應用攤鋪自動控制系統的過程中不需要過多的施工人員，因此減少施工人員的輸出;第四，由于不會受到外界因素（光線）的干擾，因此可以全天化作業;第五，可在控制箱中的屏幕上實時觀察到現場施工情況，有助于人員進行操作;第六，對路面坡度與高度進行自動化控制、數字化監控，對施工質量進行嚴格控制。第七，精度把控攤鋪施工狀態，在一定程度上能夠控制施工成本。

4 結語

數字化施工貫穿于整個場道施工過程，它能夠解決施工管理過程中的各種難題，但要結合項目的施工規模、地質復雜程度以及施工時間來確定是否可應用數字化施工技術。盲目的使用反而會增加施工管理難度，造成施工成本增加，只有合理科學的應用，才能夠發揮數字化施工的最大優勢。

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