淺談數字化施工技術在機場水穩層施工中的應用

鄧 磊

（四川省場道工程有限公司， 四川 成都 610081）

0 引言

在傳統攤鋪施工基礎上采用數字化攤鋪設備，充分結合數字化、智能化的優點，精準高效地完成攤鋪施工。由于傳統攤鋪方法已不能更好適應目前機場水穩層施工的高要求，因此應用數字化施工技術勢在必行。在本文中通過對在機場水穩層施工中應用數字化施工技術進行淺析，從而為控制機場的數字化施工質量以供借鑒與參考。

1 簡述青島機場概況

青島機場坐落于中國山東省青島市城陽區流亭街道，作為 4E級民用國際機場，距離青島市區大約有 23公里，是中國十二大干線之一[1]。該機場通航時間為1944年，一期擴建工程竣工于1987年11月；二期擴建工程竣工于2004年；在2005年升格為國際機場；三期擴建工程竣工于2007年。在2017年8月，青島國際機場共有2座航站樓，總面積約達12萬平方米。70個機位，擁有寬45m、長3.4km的跑道。2017年游客吞吐量約為2321萬人次、起降架次約17.88萬架次，2016年貨郵吞吐量約為23.07萬噸。青島地區主要是以斷裂構造為主，具有優良建筑地基條件，地勢東高西低[2]。青島地區屬于溫帶季風氣候，由于受到洋面上水團、海流與東南季風影響，因此又具有海洋性氣候特征[3]。故此，青島機場對滑行道、跑道、停機坪、聯絡道的水穩層施工具有較高要求。

2 數字化施工概述

在目前階段我國不斷加強城市工程項目建設，在迎接發展機遇的同時給建設工程的監管工作帶來了挑戰與壓力。傳統工程施工技術較為單一化，主要是靠人工操作技術，不僅降低了工作質量與工作高效性，還可能會引起操作誤差，從而為工程施工帶來安全隱患[4]。近年來，工程事故事件層出不窮，因此有必要確保施工質量安全性，不斷研發與引入先進化、數字化施工技術。數字化施工技術主要是在建筑工程的建設過程中將每個環節予以統一建模，建造出一個能夠運行的虛擬環境，通過軟件技術作為支持，采用性能良好的硬件設備。在網絡中轉化為數字化產品，按照設計-分析-決策-檢驗-管理的系統化流程。

3 數字化施工技術在機場水穩層施工中的應用

3.1 攤鋪自動控制系統的工作原理

攤鋪機自動控制系統、SPS全站儀基準站構成了PCS900攤鋪自動控制系統[5]。當系統運作時，機械控制點上的全站儀會對三維坐標數據進行捕捉安裝，其中三維坐標數據必須是MT900棱鏡坐標數據。之后所得數據需經過數據傳輸電臺傳送至CB430控制箱內。CB430控制箱會對比分析該坐標數據，并精心設計設計卡中三維數據，隨后將生成的高程修正信息傳送至CB440控制箱，并生成相對應的比例驅動信號。通過液壓閥驅動推鋪機予以臂液壓油缸牽引操作，調整熨平板方向，使推鋪道面發生高程及坡度變化，防止路面波動并起到彌補作用[6]。該系統不僅可以實現路面平整，還能完成施工過程中的精確控制要求，滿足設計要求。

3.2 傳統攤鋪施工方法

在傳統攤鋪施工方法中主要是使用瀝青混凝土攤鋪機展開施工作業，由專門測量人員提前做好準備工作，架設好呂梁、基準線后，根據非接觸式或是接觸式傳感器展開施工工作[7]。由于在施工過程中，參考基準容易受到人為因素或者是外界自然環境因素的干擾而產生較大誤差。此外，在進行施工作業時，一旦檢查出施工誤差較為嚴重，降低了攤鋪精度，一方面耗費大量物力人力且還需進行返工；另一方面還會在后續施工時鋪設水泥板過程中，因過度增加使用量，使工程項目資金得到不必要的耗費。因此，傳統攤鋪施工方法具有一定局限性。

3.3 攤鋪自動控制系統的應用與特征

大部分攤鋪機自動控制系統主要是采用傳統PID控制法進行計算，通過對PID控制器進行合理調整，使其 3個參數能夠實現預期目標，這就增加了機場操作難度。同時，由于對象參數容易到工作環境以及外界因素的影響從而產生變化，因此不得不對已經調整好的參數進行重新調整，這樣一來難以確保攤鋪施工的整體高效性。在攤鋪自動控制系統中應充分考慮到攤鋪機的滯后性、非線性以及時變性等特點，可在最大程度上降低參數調整難度。在面對復雜項目時，攤鋪機自動控制系統可精確地完成攤鋪工作。系統本身能夠避免因拉線誤差或者是打樁誤差而導致的高程錯誤與坡度錯誤。自動全站儀能夠以10次/s頻率對三維動向進行跟蹤測量，并經無線電將數據信息傳輸至機載控制箱內，隨即與橫坡傳感器數據信息進行結合，對比分析三維實際坐標與攤鋪機具體位置，經控制器將修正命令傳輸到機械液壓系統。攤鋪自動控制系統具有（1）無需拉線打樁；（2）實時監測三維坐標數據；（3）減少施工人員輸出；（4）不會受到外界因素（光線）的干擾；（5）智能化顯示；（6）自動化控制；（7）實時監測的特征。第一，在全站儀的引導下，有助于對現場施工狀況進行管理，從而實現精準化；第二，在攤鋪施工過程中，實時監測三維坐標數據，可能更好對施工現場進行有效控制；第三，在應用攤鋪自動控制系統的過程中不需要過多的施工人員，因此減少施工人員的輸出；第四，由于不會受到外界因素（光線）的干擾，因此可以全天化作業；第五，可在控制箱中的屏幕上實時觀察到現場施工情況，有助于人員進行操作；第六，對路面坡度與高度進行自動化控制、數字化監控，對施工質量進行嚴格控制。第七，精度把控攤鋪施工狀態，在一定程度上能夠控制施工成本。

4 結束語

綜上所述，在青島國際機場的水穩層施工中應用攤鋪自動控制系統，一方面確保數字化施工能夠有效獲得基礎數據，另一方面確保了水穩層施工工作高效性以及攤鋪精度的提升，使機場水穩層工作質量始終保持均勻性與一致性，為混凝土路面、瀝青攤鋪質量打下了堅實基礎。此外，攤鋪自動控制系統充分體現出了其實用性以及在機場水穩層施工的重要貢獻。攤鋪自動控制系統通過數據傳輸方式對水穩層攤鋪進行有效控制，從而提升了整個生產力與工作效率，只需要最多兩個用戶界面就能對路面攤鋪進行輕松監測。通過天寶高精度傳感器可大幅降低施工材料的耗損程度，從而更好地滿足施工高要求、節省工程資金。該系統還具有操作簡單、控制器先進、精確性高的優點，有利于操作者不斷學習與使用。

[1]楊智常. 數字化施工技術在昆明機場水穩層施工中的應用[J]. 大觀周刊,2012(49):142-142.

[2]張昀龍. 數字化測量技術在機場建設前期的應用探討[J]. 工程技術:文摘版,2016(1):00019-00019.

[3]劉志成. 淺談機場二期工程飛行區道面水穩基層的首件制施工過程及其意義[J]. 江蘇航空, 2015(2):59-60.

[4]蘇紅云. 天寶公司(Trimble)數字化施工助力北京大興新機場建設[J]. 建設機械技術與管理, 2015(11):27-28.

[5]陳玉華, 段毅文, 于豐武,等. 機場舊道面板再生集料在半剛性水穩基層中的研究與應用[J]. 機場工程, 2012(4):2-6.