論瀝青路面攤鋪施工中數字化控制系統的運用

胡庭芬

摘要 隨著經濟的高速發展，公路項目數量不斷增多，質量要求明顯增加。基于此，作為新興技術管理手段，數字化機械過程控制在瀝青路面項目工程施工中的應用價值不斷提升。通過數字化設備的合理應用形成智能攤鋪、壓實監控系統，實現對攤鋪溫度、機械位置、碾壓次數、碾壓速度等參數的精準控制，有效提升攤鋪施工效率與管理質量，為保障瀝青路面施工質量奠定了技術基礎。文章對瀝青路面攤鋪數字化機械過程控制要點及注意事項進行了重點分析。

關鍵詞 公路工程；瀝青路面攤鋪；數字化控制系統；過程控制技術

中圖分類號 U416.217文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）09-0102-03

0 引言

瀝青攤鋪在公路項目建設中十分關鍵，攤鋪質量直接決定了公路路面施工質量，同時影響車輛通行舒適性。常規瀝青路面攤鋪過程中，測量人員需要采取人工放置掛線的方案作為參考，對機械設備狀態、攤鋪情況進行觀測，易引發施工質量問題，導致瀝青路面高程、攤鋪平整度、厚度水平參差不齊，影響施工進度的同時引發大量經濟損失。由此可見，數字機械化過程控制技術，在公路項目瀝青攤鋪過程中的應用具備重要的現實意義。通過對攤鋪檢測系統的合理管理與監控，實現了瀝青攤鋪全流程的自動監測。通過及時獲取施工現場的精準數據，實現對項目工程的全面把控，確保工程質量符合設計要求，為成本控制提供數據支撐。

1 數字化機械控制系統設計

數字化機械控制系統的應用使瀝青路面管理工作質量明顯提升。基于工作流程，數字化機械控制系統可分為數據獲取、數據接收、數據處置、數據呈現等不同環節，根據功能特點則可分為數字化攤鋪監控系統、壓實監控系統等，不同系統間相對獨立且彼此聯系，通過各子系統的獨立性運作，為數字化機械控制系統的有效運轉奠定基礎，確保了資源共享和數據同步[1]。攤鋪監控系統和壓實監控系統在數字化機械控制系統運轉過程中發揮了重要的作用，詳情如下。

1.1 數字化攤鋪監控系統

數字化攤鋪監控系統是由多結構組件，設備包括紅外溫度傳感儀、數據處理終端、高精度GPS檢測儀、測距儀等。

（1）紅外溫度傳感儀器列陣方式以橫向均勻分布為主，傳感器之間間距為1.2～1.5 m，定頻采集瀝青路面攤鋪面溫度數據，監測范圍約1 m。瀝青路面溫度監測點均勻分布，紅外檢測儀獲取的數據構建溫度分布云圖，通過對云圖數據的實時檢測，準確了解項目進度與施工情況，施工前需將設備安裝于攤鋪機后方[2]。

（2）攤鋪機操作平臺適宜位置將數據處理終端固定，同時將其與溫度傳感器、數據終端處理系統、距離傳感器等設備連接于控制系統中。

（3）數據終端與攤鋪機電源連接，監控系統啟動后自動獲取施工過程中的攤鋪溫度，并結合路段名稱、施工參數、工藝指標等合理控制攤鋪進程，確保施工質量達標[3]。

1.2 數字化壓實監控系統

數字化壓實監控系統包括溫度傳感模塊、輸出顯示模塊、衛星定位模塊、電源模塊等，不同模塊間相互關聯彼此協調。中心控制模塊為壓實系統的核心，通過獲取實時傳輸的數據，將目標信息轉變為所需資料，通過網絡模塊傳遞具體內容，為操作技術人員提供精確的數據以了解路面攤鋪、壓實狀況。在車輛兩側合適位置安裝紅外溫度傳感器，在攤鋪設備施工操作時借助網絡連接實時檢測現場溫度，并將提取數據實時共享[4]。自動化控制系統的功能實現離不開智能全站儀基站的成功建設，為數據的精準獲取和傳輸提供了有效保障。

2 數字化控制系統的具體應用

2.1 數字化控制系統攤鋪路面工藝流程

瀝青混凝土路面攤鋪數字化施工工藝流程如圖1所示。

2.2 攤鋪系統運行原理

攤鋪控制系統包括全站儀基站、自動化監控系統等，基于該系統可實現坡度、高程、路面平整度、厚度的智能化管控。

2.2.1 坡度、高程控制

攤鋪自動控制系統包括自動控制系統和智能化全站儀基站兩個部分。工作狀態下，攤鋪機上的棱鏡靶標將三維坐標數據發出，控制點上架設的機械控制全站儀及時進行精準定位并獲取數據信息，借助數字傳輸電臺實現棱鏡靶標坐標數據的傳輸，攤鋪機自動控制系統控制箱獲取其坐標數據[5]。將坐標信息與設計卡三維數據進行比對，調整數據誤差在合理范圍內，并對高程數據進行修訂，實現對控制箱驅動信號的調整。基于信號調節液壓閥驅動攤鋪機完成操作，使液壓油缸沿著熨平板的方向移動，從而使攤鋪面高程值改變，修補路面坡度差值，確保攤鋪路面坡度、高程數據達標[6]。

以配備數字化控制系統的壓路機對路面壓平，操作嚴格執行工藝標準。借助壓實度傳感器及時獲取并傳送壓實度數據，控制箱顯示器獲取準確信息，了解路面壓實狀況，根據操作情況前進或后退。壓實度自動控制系統根據操作情況對設備進行自動化控制，通過對壓實度的觀察獲取壓實度數據，與設計值進行比對，并以小票方式打印出來，確保每張小票經監理人員和操作技術人員簽字后，對相關數據歸檔，確保路段壓實工藝數據化和可追溯化[7]。

2.2.2 全面管控攤鋪平整度與厚度

瀝青路面傳統施工采用10 m放樁方案借助鋼絲繩或鋁梁在2D控制系統下進行攤鋪，路基狀況和路面結構情況會對瀝青攤鋪質量產生直接影響，易產生路面起伏不定現象。基于數字化攤鋪系統的瀝青路面攤鋪施工，通過智能厚度控制系統對攤鋪厚度進行精準控制，熨平板配備AS200坡度傳感器，準確獲取瀝青路面攤鋪高程和厚度數據，通過液壓閥的作用調節攤鋪機的行進，從而使熨平板在既定活動區域內進行移動，按照方案設計進行瀝青攤鋪工作。通過數字化攤鋪系統的精準控制，克服了傳統施工誤差可能引發的瀝青混合料厚度差異大、瀝青路面平整度不佳等弊端，使壓實平整度和瀝青攤鋪厚度達標[8]。與此同時，通過數字化控制系統對熨平板的有效控制，提高了施工效率，改善了工程質量，攤鋪效果明顯提升。

2.3 壓實系統運行原理

壓實監控子系統的關鍵在于對瀝青路面碾壓過程的精準控制，通過對壓實情況和碾壓路基的重點管理達到控制施工質量的目的。根據其運行模塊不同可將其分為壓路機數據采集模塊和數據傳輸模塊兩種。數字化壓實施工現場，通過精準控制實現軌跡檢測和數據提取，基于對全站儀基站的合理應用實現現場組網，滿足監控需求的同時實現了運行數據的有效獲取。壓實系統運行過程中，操作技術人員嚴格執行操作規范，根據智能化終端設備操作說明實時監測和提取操作數據，精準掌握設備運行狀態，準確了解工程項目進度及施工運動軌跡。作為壓實系統智能監控的核心，傳輸模塊可以直接讀取瀝青路面攤鋪作業的數據，將相關信息傳送至服務器后備份備用[9]。

壓實系統安裝壓實度傳感設備，及時獲得壓實度數據反饋瀝青路面攤鋪工作進展，技術操作人員及時了解工程進度并控制操作流程，有效控制施工質量，將操作結果打印出來由監理人員和操作人員雙簽字后實現數據可追溯化，如實反饋每個路段的操作狀況。

2.4 數據分析與控制

數據處理在控制系統中十分關鍵，對數據的科學處置能夠有效降低路面攤鋪作業環節可能出現的操作失誤，提高項目施工質量的同時實現數字化。

2.4.1 攤鋪數據處理

基于智能攤鋪系統實現攤鋪溫度、攤鋪軌跡、攤鋪速度等數據的實時提取與精準控制，確保攤鋪以3 m/min的速度進行，并控制溫度穩定，確保操作質量。

2.4.2 碾壓數據處理分析

（1）碾壓遍數。以項目需求為基礎，合理參考壓實機類型、性能等調整碾壓次數，達到最佳的碾壓效果。雙鋼輪壓路機初壓次數需大于兩次，復壓次數需大于三次，碾壓速度需控制在3.0～4.5 km/h區間內，終壓次數需大于兩次。操作人員以顯示器參數為基礎反復確認，對操作參數精準調整防止漏壓、欠壓等現象發生，確保碾壓均勻度以提升攤鋪質量。

（2）碾壓溫度。基于瀝青路面攤鋪要求，結合瀝青性能借助紅外溫度測量儀準確獲取施工現場瀝青混合料的實際溫度數據，并選用鋼輪碾壓機進行碾壓，瀝青混合料初壓溫度需大于160 ℃，復壓溫度需大于130 ℃，終壓溫度需大于100 ℃。空氣流動、碾壓噴水、降雨等因素會對復壓、終壓操作效果產生影響，導致混合料表面溫度降低，復壓測溫水平多小于預期值，需結合現場情況采取有效措施控制瀝青混合料溫度，使其符合工藝標準[10]。

2.4.3 施工后檢測

瀝青路面攤鋪施工后，隨機選擇不同樁號區域進行檢驗，獲取滲水參數數據并采取現場鉆芯取樣方案檢測實際密度值，計算路面壓實度并對控制系統的實際效果進行評估。嚴格執行技術操作規范與參數設計，有效控制碾壓指標確保瀝青路面滲透性、壓實度等指標符合要求。

3 應用效果分析

數字化控制管理系統在現代化瀝青路面工程項目施工中應用價值突出，社會效益和經濟效益明顯。

（1）數字化機械控制系統的合理應用對瀝青路面管理控制質量提升十分關鍵，通過數字化機械控制系統的合理應用能有效提高施工效率，降低工程成本。施工操作人員、技術人員和監理人員在瀝青攤鋪過程中合理應用監控系統實現對操作的精準控制，提高了操作精準度，保障了工程質量，降低了工程返工可能性，借助機械設備的合理應用將工程成本控制在可控范圍內。

（2）以數字化機械控制系統為基礎，通過全施工流程的精準管控確保施工質量。分別合理應用攤鋪監控系統和壓實監控系統，實現對不同施工環節的精準控制，確保壓實度、攤鋪軌跡、壓實速度等關鍵指標符合設計規范，同時由施工人員借助工藝調整與優化，切實提高施工流程的智能化水平。

（3）基于數字化機械控制系統，提高瀝青攤鋪施工質量。管理人員借助監控系統遠程查看攤鋪進程與現場進度，及時獲取關鍵信息，了解不同樁號路面壓實情況和攤鋪進度，提高管理數字化，將提取的信息匯總分析后建立攤鋪和壓實質量追溯體系，實現施工操作的全流程管理，為后期養護提供便利。

4 結語

綜上所述，基于對智能化設備的合理應用達到了數字化機械控制目標，為瀝青路面攤鋪、壓實指標的精準控制提供了保障，有效提升了攤鋪效率和施工質量，對改善路面性能意義重大，是提升道路工程質量的有效舉措。瀝青路面施工階段，需結合工程特點對壓實度、攤鋪厚度、攤鋪速度等核心參數精準控制，合理應用智能化設備實現實時監控。利用數字化機械控制系統的實時監控，借助智能化設備獲取現場數據，通過對關鍵數據的提取、處置和整合，實現了對施工關鍵參數的有效調整，優化了攤鋪流程，并精準控制了碾壓次數、攤鋪溫度、攤鋪速度、攤鋪軌跡等參數，使瀝青道路工程質量控制效率得以提升，為改善項目施工水平提供了技術保障。

參考文獻

[1]姚鑫. 瀝青路面攤鋪的數字化機械過程控制施工技術[J]. 建筑技術開發， 2019（20）： 42-44.

[2]趙秀娟. 3D數字化智能控制技術在瀝青路面下面層攤鋪施工中的應用研究[J]. 工程建設與設計， 2021（2）： 139-140.

[3]黃立明. 基于3D數字化自動攤鋪控制系統的瀝青混凝土路面應用研究[J]. 江西建材， 2020（8）： 116-117+119.

[4]高飛， 白于潔， 胡海東， 等. 智能監控系統在瀝青路面攤鋪施工中的應用[J]. 交通世界， 2020（35）： 9-10.

[5]吳元海. 瀝青攤鋪施工工藝及質量控制要點分析[C]. 《建筑科技與管理》組委會. 2019年7月建筑科技與管理學術交流會論文集， 2019： 185-186.

[6]張宏偉. 瀝青路面攤鋪施工技術及質量控制分析[J]. 交通世界， 2020（11）： 42-43.

[7]王曉東. 瀝青路面攤鋪施工技術及質量控制措施[J]. 四川建材， 2020（10）： 119-120.

[8]王長中. 關于公路瀝青路面攤鋪施工技術分析[J]. 綠色環保建材， 2020（11）： 96-97.

[9]趙竟成， 楊超. 瀝青路面3D智能攤鋪技術應用研究[C]. 中國智慧工程研究會智能學習與創新研究工作委員會. 2020萬知科學發展論壇論文集（智慧工程三）， 2020： 438-448.

[10]張波. 智能監控系統在瀝青路面攤鋪施工中的應用[J]. 運輸經理世界， 2022（8）： 73-75.