數控機械施工技術在公路工程施工中的應用

張伸超

（許昌市公路管理局，河南 許昌461000）

城市化進程的加快，帶動了我國交通運輸行業的發展，公路工程的數量不斷增加，也使得其施工質量問題受到了社會各界的廣泛關注。在科技發展的帶動下，公路行業的施工技術水平不斷提高，應用專業機械設備解決工程施工問題，已經成為公路工程施工的一種必然趨勢。數控機械施工技術的應用，能夠有效解決傳統人工操作中存在的問題，從而降低工程的施工成本，提高施工質量，因此得到了公路工程管理人員的重視[1]。

1 數控機械施工技術概述

1.1 概念

數控機械施工技術，是指依靠建立三維設計圖數據模型、工地現場定位及數據采集系統、數控機械控制系統等基礎平臺，結合相應的雙向通訊技術，對工程現場的信息資源進行整合，突破時間和空間方面的局限性，對單臺乃至整個工地所有的施工機械進行實時管理和精準控制的施工技術[2]。從目前來看，數控機械施工技術在各類工程如公路、礦山、機場等都得到了非常廣泛的應用，可以將數字智能控制系統安裝在相應的施工機械上，組成數控智能設備，可以有效完成各個環節的施工任務，同時完成各階段的壓實和驗收。

1.2 原理

數控機械施工技術的基本原理，是利用智能機器人全站儀的實施動態定位功能，或者GPS的RTK技術，對工程機械的三維位置和運行狀態進行實時監測。系統通過對定位系統以及各類傳感器發射信號的接收，對傳感器的數值進行收集和記錄，同時結合三維設計模型和機械設備當前的三維狀態信息，通過數值、圖形或者聲音信號等方式，對機械部件以及目標工作面的位置進行指示，幫助施工人員使用自動模式，控制鏟刀進行施工[3]。

1.3 特點

與傳統機械化施工相比，數控機械施工技術具有相當顯著的特點，主要體現在以下幾個方面：

1.3.1 可以直接輸入相應的設計數據，進行無樁化施工，而且數據精度較高，不需要節能型反復審核，從而在很大程度上節約了人工和時間成本。同時，可以提高工地設備組合的整體效率，減少施工中設備的能源消耗，并提高施工的安全性。

1.3.2 能夠有效免除打樁參照，實現對現場施工機械的自動控制，對相關數據進行自動采集，降低機械設備的使用頻率。

1.3.3 能夠實現對工程施工的實時監控，實現管控一體化。

1.3.4 可以對公路工程的施工進行全過程動態控制，從根本上消除返工問題。

數控機械施工技術的工藝流程與傳統機械施工存在著很大的差異。以路基填筑施工為例，其主要施工流程為：對設計數據進行整理，將其導入到系統中，設置相應的定位基站，確保所有的機械設備都能夠處于同一定位基準→對運料車進行合理配置，做好物料的裝卸工作→利用數控推土機，將物料推開，同時對鏟斗進行自動調整，做好物料粗平工作→采用數控平地機，結合設計數據，對鏟刀進行自動調整，對物料進行精平→控制數控壓路機進行碾壓，并結合相應的傳感設備，對目標區域的碾壓遍數和壓實度進行實時顯示→完成施工→及時提供相應的動態數據。

2 數控機械施工技術在公路工程施工中的應用

在公路工程施工中，應用數控機械施工技術，可以有效提高施工質量和施工效率，施工單位應該充分重視。這里結合相應的工程實例，對數控機械施工技術在公路工程施工中的應用進行簡單的分析和討論[4]。

2.1 工程概況

某公路工程屬于城際高速公路，全長810m，為雙向六車道，是連接相鄰兩個城市的交通要道，車流量巨大，因此對公路的施工質量和基礎承載能力有著較高的要求。在實際施工中，為了保證施工質量和施工效率，采用了數控機械施工技術。而為了對數控機械施工技術的相關技術指標進行驗證，選取2段各100m精加工路段，將其與傳統機械化施工方法進行對比和分析。

2.2 標高誤差

對于工程建設而言，施工標高數據可以充分凸顯施工技術的精確性和優越性。這里將傳統機械施工技術與數控機械施工技術施工后標高檢測結果進行對比，如表1、表2所示。

表1 傳統機械化施工

表2 數控機械施工

由表1、表2的數據對比情況可以看出，應用數控機械施工技術進行施工，在標高控制方面有著非常顯著的優勢，可以提升數據的精度和準確性，縮小誤差，從而實現對工程施工質量的有效控制。

2.3 施工成本與效益

在傳統機械化施工中，需要做好相應的測量放樁和護樁工作，而且必須對其精準度進行反復核對，這就在無形中增大了對于人力物力資源的消耗。在實際施工中，機械設備的就位和運行需要人工指導，不僅工程量大，而且當出現設計變更或者工程數據問題時，無法及時對其進行調整和反饋，不僅可能影響工程的施工質量和施工效率，嚴重時甚至需要返工。而數控機械施工技術主要是通過三維建模以及多技術平臺的聯合來實現對數據信息的整合，可以有效簡化施工流程，提高施工效率。為了更直觀地體現數控機械施工技術在施工成本和效益方面的優勢，這里同樣選擇2段100m的路段進行對比分析。對比結果如表3所示。

表3

可以看出，數控機械施工技術與傳統機械化施工相比，成本支出更少，而且可以顯著提升施工效率，減少施工人員對設備和施工的干擾，保證使用安全，其優越性是非常顯著的。而在實際施工中，傳統機械施工方法還可能出現返工情況，造成工期的延誤和材料的浪費，施工成本只可能更高。因此，選擇數控機械施工技術進行公路工程施工，是非常必要的。

2.4 應用與發展

從目前來看，數控機械施工技術在我國許多公路工程項目的建設中都得到了非常廣泛的應用。例如，江西省昌西南連接線TJ合同段引進數控機械化設備天寶GCS系統，應用于超寬路基平整施工。在系統中，集成了現代通訊技術、精準定位技術、機械控制技術以及計算機技術等，可以實現一體數控機械化施工，從而有效避免了施工過程中人為因素可能造成的誤差。

在公路土建工程施工中，數控機械施工技術的應用可以有效縮短施工工期，節約施工成本，保證施工質量，而且能夠簡化作業流程，對施工數據進行保存和管理，為相似道路工程的施工提供參考依據。因此，數控機械施工技術得到了工程施工人員的充分重視，應該在公路土建領域中大力推廣。

3 結語

總而言之，在當前不斷加快的城市化發展的帶動下，我國的公路交通事業得到了迅猛發展，公路工程的數量不斷增加，對施工質量和施工成本等也提出了更高的要求。在這種情況下，傳統機械化施工模式逐漸無法滿足實際需要，數控機械施工技術得到了發展和應用，不僅能夠為施工的安全、優質、高效提供相應的保障，而且可以加強質量和進度控制，提升施工效益，推動公路工程施工的有序開展。

［1］李少煌，劉光輝.數控機械技術在公路土建施工中的應用［J］.黑龍江交通科技，2014（11）:54-55.

［2］李濤，周斯格，黃愛翔，趙磊，劉牧民.數控機械技術在公路土建施工中的應用［J］.湖南交通科技，2013（2）:50-53.

［3］楊舒雅，趙昕.公路土建施工中數控機械技術的應用［J］.技術與市場，2014（8）:196，198.

［4］劉祥坤.機械數控技術的應用現狀和發展趨勢［J］.中國科技投資，2013（10）:130.

［5］鄭生萍.試論高速公路土建工程施工計量［J］.廣東建材，2012（11）:90-92.