mmGPS 在瀝青砼不停航施工中的運用研究

葉學飛 YE Xue-fei

（中航凱迪恩機場工程有限公司，北京 101318）

1 mmGPS 攤鋪模式的理論基礎

1.1 我國機場建設的現狀及市場化改革

由于國內民用機場建設市場化起步相對于其他行業較晚，2000 年以后逐步從政府主導、政府建設轉變為政府主導，市場經濟主體通過招投標方式參與建設。2000 年以前主要民用機場建設技術相對比較傳統，主要是通過投入大量人力、設備。運用傳統的幾何水準儀、經緯儀、全站儀等技術、通過架設導平梁、掛鋼絲、打灰點等手段控制施工實體工程的平面位置及高程。當前施工技術要求高標準化，嚴格化，尤其在民用機場不停航施工中要求高時效性的大背景下，傳統的測量控制手段難于滿足工程建設要求。

進入21 世紀隨著國內經濟的快速發展，人民的物質生活水平不斷提高，對于出行方式的選擇也多元化，追求高效快捷的出行方式。飛機快捷，方便的優勢更為顯著。全國機場的壓力也隨之增加，機場跑道的壓力也增加。目前國內的很多機場跑道都使用了很長的時間了，跑道齡期比較長，很多機場跑到已經開始出現影響航空器安全的問題。對于老舊的跑道進行修復迫在眉睫，修復的手段多采用加蓋瀝青砼的方式來增加跑道的使用壽命。在跑道瀝青加蓋的施工中國內多采用傳統的攤鋪方法，傳統的攤鋪方法現階段面臨的問題是不能夠在較短的不停航施工時間內完成較大的施工任務，并且施工的前期準備工作比較繁瑣，需要的技術人員比較多，這就給公司帶來了很大的施工成本[1]。

面對這樣的問題就需要一種新的攤鋪方式來解決，對施工技術進行改革。隨著經濟的發展國內越來越多的施工單位具備了不停航施工的技術裝備，市場競爭越來越嚴重，所以能夠在短時間內完成更多的施工任務的技術就顯得尤為重要。3D mmGPS 的出現就能夠在激烈的競爭中脫穎而出，具有較大的競爭優勢。

1.2 mmGPS 攤鋪的理論基礎

攤鋪機的激光控制自動找平系統由激光發射系統、激光接收系統、控制器系統和雙星GPS 基準站、雙星流動站、激光現場檢測系統組成，如圖1 所示。

圖1 攤鋪機的激光控制自動找平系統組成

mmGPS 激光控制自動找平技術是利用激光束參照平面作為非視覺控制手段，代替常規機械設備中操作人員的傳統控制方法，自動控制熨平板的上下高度，快速實現精確控制的效果。激光發射器是由電源驅動高速旋轉的一種激光發射裝置，現場作業時安置在作業區域外適當位置的三腳架上。激光發射頭在工作時是高速旋轉并實時發射激光信號，激光發射裝置在控制點校準以后能夠形成垂直方向±10 米激光墻，當激光360°旋轉時就可以提供三維空間600m2毫米級高程信號，激光接收設備在激光前后方向150 米，上下高度10 米范圍內均可以實時解算出當前毫米級高程值。

激光接收器的功能是接收激光發射器發來的高程光信號，并根據設計好的三維控制模型數據進行對比，實時解算出當前接收器位置的實際高程值及偏差值，將接收的光信號計算后轉化為攤鋪設備能夠識別的電控信號，并傳輸到相應的信號控制器[2]。

GPS 接收機是接收GPS 基準站發射來的信號，并根據確定的基準平面位置實時解算出攤鋪機所處位置的精確平面位置數據，并把精確平面位置數據傳輸到控制器。

控制器將激光接收器及GPS 傳遞來的電位信號，經過數據分析處理后轉換成控制信號，控制電磁比例換向閥通向熨平板提升油缸的油量及方向，實現熨平板的自動升降。具體控制過程如圖2。

圖2 系統控制圖

1.3 mmGPS 攤鋪與傳統攤鋪運用操作流程

mmGPS 攤鋪與傳統攤鋪運用操作流程如圖3 所示，mmGPS 攤鋪過程如圖4、圖5 所示。

圖3 mmGPS 攤鋪與傳統攤鋪操作流程圖

圖4 mmGPS 攤鋪過程1

圖5 mmGPS 攤鋪過程2

2 mmGPS 攤鋪模式與傳統模式的對比

2.1 mmGPS 模式與傳統模式的效能分析

mmGPS 模式與傳統模式的效能分析如表1 所示。

表1 效能分析表

2.2 mmGPS 模式與傳統模式實際應用對比

mmGPS 模式與傳統模式實際應用對比如表2 所示。

表2 實際應用分析表

2.3 mmGPS 模式的實際運用弊端總結

在mmGPS 的實際運用中發現了此模式也存在很多不足之處，新技術也有很多無法跟傳統模式媲美的地方。

①激光發射器在實際運用時容易被現場施工的其他機械設備遮擋，造成自動控制設備無法接收到激光信號，自動控制設備的周圍凈空要求比較高，而傳統模式就不存在這種問題。

②控制設備穩定性較差，對機械設備的控制反應速度較為緩慢，在設計面起伏比較大的地方無法及時的調整機械設備以達到設計要求[3]。

③機械施工時需要檢測人員跟隨機械實時檢測，發現不滿足設計攤鋪要求時作出調整，檢測人員就無法進行其他的相關工作，無形中就增加了測量人員的數量。

④在瀝青砼施工時對于冷熱接縫的處理沒有傳統模式處理的好，且自動控制設備在處理接縫時需要傳統模式的配合才能進行[4]。

⑤整套設備的購買成本比較大，是傳統模式的好幾倍，并且設備維護也比較復雜，一次性投入資金較大，小企業無法承擔。

⑥設備數量較多，系統穩定性較差，不適于機場不停航施工，不停航施工時間比較短，施工任務較大，系統任何一個環節出問題無法進行施工，傳統模式系統穩定性較強，出現問題比較容易現場解決[5]。

3 結束語

通過實際運用后作出以下結論：mmGPS 攤鋪模式是一種新的攤鋪方式，在技術先進性方面確實比較突出，符合基建未來發展的要求。能夠為高精度、高難度的基建項目提供更為先進的解決手段，是未來發展的方向。但是從實際運用中也發現了很多需要改進的地方，跟傳統攤鋪模式比較還有很多需要經過實際運用的檢驗、沉淀、積累。