數(shù)控機械施工技術(shù)在公路工程施工中的應用

李強

摘 要：數(shù)控機械是隨著智能化系統(tǒng)和技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新而逐步研發(fā)和應用在當前的公路施工之中的，而以數(shù)控機械設備為核心的各種施工技術(shù)及其相應的施工標準和要求也在逐步的完善之中，這種技術(shù)在現(xiàn)階段的公路工程建設中發(fā)揮著非常重要的作用，它可以迅速提升施工的效率，并且可以更為精準的達到設計要求中的各項指標和參數(shù)，減少人為操作的失誤和錯誤，提升施工質(zhì)量的水平。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機械；技術(shù)；公路施工；應用

引言

數(shù)控機械在公路的建設過程中，人們通過不斷的實踐和探索，逐漸摸索出一套數(shù)控機械的施工技術(shù)模式和更多的技術(shù)處理辦法，對于公路建設的各項設計指標擁有更高的完成度，相較于傳統(tǒng)的道路施工技術(shù)，數(shù)控機械的智能化水平和數(shù)字化的水平更高，能夠與當前的各項工程系統(tǒng)建設相互融合與對接，擁有很高的契合度，這就大大提高了各型機械設備在作業(yè)狀態(tài)下的工作效率和質(zhì)量，也可以節(jié)省很多建設成本和費用支出。

1數(shù)控機械的概述

伴隨各種數(shù)字化技術(shù)及其相應應用系統(tǒng)的快速研發(fā)與實踐應用，在很多工作領域中由原來人的管理和操作，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械通過自動化和數(shù)字化的控制程序和系統(tǒng)來完成相應的工作任務，目前多個行業(yè)已經(jīng)將數(shù)字化的技術(shù)發(fā)展水平用來衡量整個行業(yè)的科技含量水平和發(fā)展趨勢。在公路工程的建設中，土建是其中非常重要的重點施工項目，其設計方案和圖紙中往往會涉及到很多關(guān)于坡度和標高等指標參數(shù)，這是為了滿足下一步的施工需求以及形狀設計的標準而設置的，在開展土建工程的施工作業(yè)中，就要精準的達到這些指標的限定性要求，而目前很多土建工程中都會利用數(shù)控的機械設備來替代以往的人工作業(yè)模式，在確保施工質(zhì)量和安全的前提下，能夠精準的完成施工任務達到了規(guī)定的標準，數(shù)控機械設備的廣泛應用，不僅能夠解決反反復復出現(xiàn)的施工質(zhì)量問題，對一些棘手的指標達標問題進行合理的解決，而且還可以節(jié)省施工勞動的時間，加快施工進度和節(jié)奏，確保施工的質(zhì)量過硬，下面就從幾個方面來重點論述數(shù)控機械的含義、工作機理以及具體的作用。

1.1數(shù)控機械化施工的概念

利用數(shù)字化控制系統(tǒng)來開展機械化模式的施工作業(yè)，這是一種先進的施工技術(shù)手段和方案，它通過設計人員所構(gòu)件的三維式立體的設計圖紙所生成的各種數(shù)據(jù)模型，對施工現(xiàn)場的各個路段進行定位和勘察，搜集各類信息數(shù)據(jù)建成處理系統(tǒng)，并完善機械設備的控制系統(tǒng)建設等重要工作作為主要的施工框架，這其中包含了多種復雜而且難度很高的技術(shù)系統(tǒng)建設等準備工作，能夠?qū)⒏鱾€方面和施工現(xiàn)場的各個區(qū)域的信息資源有機整合起來，從全局把握施工進度，并且能夠針對一臺或者幾臺正在作業(yè)的機械設備進行遠程操作和控制，極其適用于各種大型復雜的土建工程項目，在其中能夠充分的發(fā)揮數(shù)字化的應用優(yōu)勢。

1.2數(shù)控機械化施工原理

數(shù)控機械化施工，采用智能機器人全站儀實時動態(tài)定位控制或者4E0的F/G技術(shù)，實時、準確獲知工程機械的三維位置和狀態(tài)；系統(tǒng)通過接受定位系統(tǒng)和各種傳感器發(fā)送過來的信號，實時記錄傳感器的數(shù)值，對數(shù)字化三維設計基準模型與當前機器三維位置狀態(tài)信息，以圖形、數(shù)值和聲音信號等多種方式指示機械工作部件與目標工作面的相對位置，引導操作員自動控制鏟刀精確施工。

1.3數(shù)控機械施工的工藝流程、以路基填筑為例，施工流程是：把設計數(shù)據(jù)輸進系統(tǒng)中，架設好定位基站，使機械在一個定位基準上，用運料車進行裝。卸料，數(shù)控操作推土機把料堆散開，自動調(diào)節(jié)鏟斗粗平物料，數(shù)控操作平地機結(jié)合設計自動調(diào)節(jié)鏟刀精平，數(shù)控操作壓路機進行碾壓，實時顯示碾壓區(qū)域壓實度與壓實遍數(shù)，結(jié)束施工，然后及時給出動態(tài)數(shù)據(jù)。

1.4數(shù)控機械施工特點

數(shù)控機械施工可以直接輸入有關(guān)設計數(shù)據(jù)，進行無樁施工，一定程度上節(jié)省了人工！時間和燃油，能夠有效提高設備組合在整體上的效率，增加施工過程的安全性；不再有打樁參照環(huán)節(jié)，自動化控制和進行數(shù)據(jù)采集，降低機械的使用頻率；對工程量和質(zhì)量進行實時監(jiān)控，方便達到管控一體化；全過程實行動態(tài)控制，消除返工問題。傳統(tǒng)機械施工，要求測量放樁和護樁，并且多人配合和多次復核，效率較低，對于天氣等條件有較高依賴性，施工安全性較差；根據(jù)樁位檢測進行復核調(diào)整，人工操作設備進行多次作業(yè)到位！收集和整理數(shù)據(jù)，機械使用比較頻繁；現(xiàn)場有關(guān)數(shù)據(jù)或者設計變更數(shù)據(jù)不能及時反饋；分成若干步驟進行動態(tài)控制，經(jīng)常發(fā)生返工現(xiàn)象。

2數(shù)控機械施工的實例和效果

2.1成型后的外觀數(shù)據(jù)

未驗證其技術(shù)指標，這里選擇傳統(tǒng)機械施工與數(shù)控機械施工兩個方法，在一高速路段取兩段各200m路段做標高數(shù)據(jù)的比較，從比較結(jié)果可以得到，傳統(tǒng)機械和數(shù)控機械在施工后關(guān)于數(shù)據(jù)誤差和精度不是一個檔次，后者數(shù)據(jù)均方差要比傳統(tǒng)機械均方差減小超過5倍。

2.2兩種作業(yè)方法的成本比較和經(jīng)濟效益

在某高速路段一標，選擇全幅400m路基工段，選擇兩種機械施工方式分別施工200m，數(shù)控機械方式，0.5d（施工完，一次驗收后達到合格，傳統(tǒng)機械方式，1天施工完，一次驗收后達到合格。對于設備、人員和施工時間，數(shù)控機械作業(yè)模式中測量人員1人，沒有輔助測量員和護樁員；數(shù)控平地機1臺，推土機和壓路機各1臺；時間是半個班臺4小時。傳統(tǒng)機械作業(yè)模式中測量人員1人，輔助測量員2人，護樁員5人；平地機、推土機和壓路機各1臺；時間是1個臺班8小時。人工費比較：選擇數(shù)控機械，完全達到無樁化施工，只要1個測量人員對路基的外形參數(shù)進行輸入與收集，沒有輔助測量員和護樁員，防治現(xiàn)場人員干擾到機械施工，消除由此造成的安全隱患，節(jié)省很多人工費。通過施工中有關(guān)數(shù)據(jù)的計算可知，對于人工費，數(shù)控機械方式是傳統(tǒng)機械的23.7%。燃油消耗，柴油價格按照7.16元/L：選擇數(shù)控機械后，燃油費節(jié)省1156元，對于該項費用，數(shù)控機械方式是傳統(tǒng)機械的74.2%。機械臺班費：選擇數(shù)控模式機械臺班費節(jié)省了500元，對于該項費用，數(shù)控機械方式是傳統(tǒng)機械的77.3%。根據(jù)上述三項費用有關(guān)數(shù)據(jù)的計算結(jié)果：傳統(tǒng)作業(yè)方式下，人工費、燃油消耗和機械臺班費共計7828元；數(shù)控作業(yè)方式下，人工費、燃油消耗和機械臺班費共計5302元。所以，以200m道路施工為例，兩種作業(yè)模式下直接成本，數(shù)控機械施工費是傳統(tǒng)機械模式下的67.7%，比較起來節(jié)省32.3%。

結(jié)束語

國內(nèi)交通和市政工程建設在快速發(fā)展，對于工期、成本和質(zhì)量控制要求不斷增高，傳統(tǒng)機械施工已經(jīng)較難滿足要求，而數(shù)控機械的多機和多標段作業(yè)不僅保證施工方安全、高效和優(yōu) 質(zhì)施工，也對業(yè)主智能與數(shù)字化管理、實時掌控作業(yè)進展與質(zhì)量、施工管理給出較可靠平臺，數(shù)控機械施工以安全、高效、優(yōu)質(zhì)質(zhì)和可以及時掌控施工情況等優(yōu)勢，將成為未來土建施工的一個重要發(fā)展方向。

參考文獻：

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