瀝青路面3D智能攤鋪技術在通錫高速南通段工程中的應用研究

摘""要：為研究瀝青路面3D智能攤鋪技術，依托通錫高速南通段路面工程，在瀝青路面下面層施工中應用了3D智能攤鋪技術，并與傳統攤鋪技術進行了對比，得出結論，3D攤鋪技術節約了40%的人力資源，且縱坡變異系數更小，具備更穩定的線型控制能力，厚度和均勻性更優，最終形成了標準化的3D智能攤鋪施工工藝，進一步推動了3D智能攤鋪技術在公路工程中的應用。

關鍵詞：3D智能攤鋪""高速公路""瀝青路面""無樁化

中圖分類號：TU753

Application"Research"of"3D"Intelligent"Paving"Technology"for"Asphalt"Pavement"in"Nantong"Section"of"Tongxi"Expressway"Project

QIAN"Xiaobin""LV"Chenglin

Nantong"Ring"Expressway"Co.，"Ltd.，"Nantong，"Jiangsu"Province，"226000"China

Abstract："In"order"to"study"the"3D"intelligent"paving"technology"of"asphalt"pavement，"relying"on"the"pavement"project"of"Nantong"section"of"Tongxi"Expressway，"3D"intelligent"paving"technology"wasnbsp;applied"in"the"construction"of"the"lower"layer"of"asphalt"pavement，"and"compared"with"traditional"paving"technology."The"conclusion"was"drawn"that"3D"paving"technology"saved"40%"of"human"resources，"had"a"smaller"coefficient"of"variation"in"longitudinal"slope，"more"stable"line"control"ability，"and"better"thickness"and"uniformity，"ultimately"forming"a"standardized"3D"intelligent"paving"construction"process，"which"further"promoted"the"application"of"3D"intelligent"paving"technology"in"expressway"engineering.

Key"Words："3D"intelligent"paving;"Expresway;"Asphalt"pavement;"Pileless

3D智能攤鋪技術的出現，有效提高了瀝青路面的施工效率和質量。同時，與傳統施工技術相比，3D攤鋪技術能夠動態監測和調整攤鋪厚度和坡度，大大提高了路面的平整度和施工均勻性[1]。

1""3D智能攤鋪工作原理

3D智能攤鋪技術涉及傳感器、機械、液壓、自動控制等多個方面，其中3D控制系統主要由攤鋪機、全站儀智能機器人、360°棱鏡、主控制器、電臺及軟件系統組成[2]。測量人員依據設計的高程、交點坐標、縱坡、橫坡等路面數據，利用軟件建立的路面三維模型與施工現場的實際基準點結合，確定施工現場的參考坐標系統。

2""工程概況

通錫高速公路南通段（海門至通州段）建設工程，項目起于崇海過江通道北接線、終于滬通大橋北接線新聯樞紐，是江蘇省高速公路網中S19重要組成部分，也是江蘇省“十五射六縱十橫”高速公路網重要城市環線組成部分。該高速全長65.4"km，采用雙向六車道，設計時速120"km/h，其中瀝青路面結構為9.5"cm"SUP-25+6"cm"SUP-20+4.5"cm"SMA-13，半幅采用兩臺攤鋪機成梯隊形式進行連續攤鋪作業。

3""3D智能攤鋪技術現場應用

3.1""實施方案

研究成果在通錫高速公路海門至通州段瀝青路面下面層進行了應用，試驗段樁號K58+310～K57+530，現場半幅分別采用傳統攤鋪機和3D攤鋪機進行梯隊施工。通過采集勞務工人、機械操作人員、測量人員、安全員、檢測人員的工時消耗量，攤鋪縱斷面線型、壓實厚度和平整度等數據，以評價3D智能攤鋪技術與傳統攤鋪技術在施工效率、人員投入和工程質量等方面的差異。

3.2""施工工藝

結合現場的施工經驗和實體工程，對瀝青路面3D智能攤鋪施工流程進行分析，形成標準化的施工工藝。

3.2.1""三維建模

提取施工圖紙的路面設計參數，包括縱坡、橫坡、平曲線坐標點、豎曲線坐標點以及高程，同時每隔10"m采集路面下承層的三維坐標數據，每個橫斷面至少采集2個測點，生成三維模型。建模完成后對模型進行全面檢查，在確認無誤后生成包括里程樁坐標、施工線形、施工模型和檢查模型等施工文件，用于指導實際施工和質量檢測。

3.2.2""攤鋪機改造及設備安裝

主要對攤鋪機的桅桿及棱鏡、桅桿傳感器、藍牙電臺、橫坡傳感器、主控制器、接線盒6個部分進行改造，最終實現熨平板的自動找平。

（1）桅桿及棱鏡：在桅桿頂端安裝360°棱鏡，確保無論是直線還是曲線作業，攤鋪機在移動過程中都能夠全方位持續接收測量機器人的信號，保持高精度位置跟蹤。

（2）桅桿傳感器：安裝在桅桿基座的傳感器用于實時監測桅桿的傾斜狀態，并通過算法進行傾斜補償，確保桅桿即使在不平坦的地面上也能保持穩定姿態。

（3）藍牙電臺：將藍牙電臺安裝在攤鋪機的頂棚上，通過與測量機器人上的藍牙手柄配對，不僅簡化了系統布線，還提高了數據傳輸的穩定性和效率。

（4）橫坡傳感器：安裝在熨平板上的橫坡傳感器負責實時監測熨平板的傾斜狀態和坡度值，將檢測到的數據實時傳遞給主控制器，主控制器根據這些數據對熨平板進行自動校準，確保攤鋪作業始終按照設計坡度進行。

（5）主控制器：主控制器安裝在攤鋪機便于操作的位置，施工中主控制器將預先導入的道路線形、縱橫坡度等設計數據與實時測量數據進行對比，生成平面和高程修正信息，并通過控制手柄調整熨平板的位置和角度，實現攤鋪作業的自動化和精準化。

（6）接線盒：左右兩個接線盒分別安裝在攤鋪機便于布線的位置，負責將左右桅桿傳感器收集的數據傳遞給主控制器，確保數據的穩定傳輸和系統的正常運行。

3.2.3""智能全站儀布設

智能全站儀主要負責實時跟蹤和測量施工過程中各關鍵點的位置和高度。根據已知水準點進行智能全站儀的布設，然后通過后方交會進行建站，注意遠離高邊坡、通車路段和施工作業面。智能全站儀與導線點的夾角宜控制在15°～165°，與棱鏡之間的距離不超過250"m，確保棱鏡與全站儀之間視線暢通。

3.2.4""施工過程控制

啟動系統并確保全站儀自動機器人、棱鏡、攤鋪機等設備處于最佳工作狀態，攤鋪初期的前3～5"m，采用人工與智能系統相結合的方式進行攤鋪數據校驗，對比實際攤鋪高程與設計值，確認系統精度是否滿足工程要求[3]。攤鋪過程中，智能全站儀對攤鋪質量進行實時數據檢測，一旦發現數據異常或偏離預設標準，立即啟動預警機制，及時調整機器人及主控制器的參數設置。同時，根據施工進度和現場條件，靈活安排全站儀的轉站工作，以保證攤鋪作業的連續性和數據的準確性。

3.2.5""攤鋪施工質量控制

依據《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG"F80/1—2017），采集攤鋪路段的平整度、厚度、壓實度等關鍵指標，對于采用分段攤鋪的工程，每完成一段即進行質量檢測，匯總分析后形成詳細的質量評價報告[4]。針對檢測中的質量問題，提高檢測頻率，并采取針對性和可操作性的補救措施，有效解決質量問題，恢復攤鋪作業的正常進行。

3.3""應用效果

對施工后的人工消耗、線型、厚度及平整度指標進行檢測。

3.3.1""人工消耗

傳統攤鋪技術需要人工20人，3D智能攤鋪技術需要人工12人，對比發現3D智能攤鋪技術可節約40%的人力資源。

3.3.2""線型檢測

采用全站儀每100"m測量K58+310～K57+530段左側3D攤鋪和右側傳統攤鋪區域中心線的縱向坡度，結果如表1所示。

分析可知，傳統攤鋪技術和3D攤鋪技術的縱坡度偏差均較小，數值較為穩定。其中3D攤鋪技術的縱坡變異系數為-0.40%，而傳統攤鋪技術的縱坡變異系數為-1.59%，說明3D攤鋪技術整體上波動更小，均勻性更好，具備更穩定的線型控制能力[5]。

3.3.3""厚度檢測

采用全站儀測量3D攤鋪和傳統攤鋪的路面高程，通過與原基層的高程對比，計算得到瀝青路面下面層的壓實厚度，并采用插值算法將點數據轉換成面數據，從而生成瀝青下面層的厚度云圖，如圖2、圖3所示。

下面層SUP-25設計厚度為9.5"cm，圖中直觀展示了兩種攤鋪方式的實際效果，相比之下，3D攤鋪技術在厚度控制方面更均勻，而傳統攤鋪技術在厚度控制上的精確度略差，局部出現了攤鋪過厚或過薄的情況，影響公路的使用壽命和性能。

采用鉆芯取樣法對下面層瀝青路面厚度進行檢測，3D攤鋪技術和傳統攤鋪技術的厚度均值分別為94.77"mm和100.02"mm，均滿足設計規范要求。但3D攤鋪的厚度變異系數遠小于傳統攤鋪，說明3D攤鋪技術在厚度控制方面具有較好的一致性。

3.3.4""平整度檢測

采用連續式八輪平整度儀對3D攤鋪和傳統攤鋪施工效果進行檢測，結果見表2。

分析可知，3D攤鋪和傳統攤鋪的平整度均值分別為0.910"mm和1.138"mm，其中3D攤鋪技術的均值低于允許值1.2"mm，且最大值為1.042"mm，最小值為0.786"mm，波動范圍更小，表明3D攤鋪技術在提高路面平整度方面具有顯著優勢。

4""結語

本文通過在通錫高速南通段工程中應用3D智能攤鋪技術，集成空間信息技術、傳感器技術及自動控制系統，實現了對攤鋪厚度、坡度的高精度控制，減少人為誤差的影響，確保路面質量的均勻性和穩定性，為3D攤鋪技術在公路工程中的推廣應用提供了有力依據。

參考文獻

[1]魏貴珍.路面3D智能攤鋪施工技術[J].四川建材，2024，50（2）：39-41.

[2]王文學，李昌華，張文聞，等.基于3D機械控制的瀝青路面施工攤鋪技術研究[J].科技資訊，2023，21（7）：106-109.

[3]高海波，劉欣超，王彤.基于3D機械控制瀝青路面智能攤鋪施工技術應用研究[J].江蘇建筑，2022（S1）：52-55.

[4]傅利榮，黃建平，廖名舉，等.基于探地雷達的瀝青路面攤鋪厚度及路面3D可視化技術研究[J].公路與汽運，2022（3）：76-79，85.

[5]張瑢，周瑾，李堅.基于自適應平面激光的3D智能攤鋪系統設計[J].路基工程，2023（6）：169-175.