智能化攤鋪設備在公路路面施工中的應用研究

何桂省

摘要：為保證公路路面施工過程中的質量和效率，智能化攤鋪設備的應用已成為必然趨勢。文章分析了公路路面在施工中的常見問題，闡述了智能化攤鋪設備在工程應用中的諸多優勢，并結合具體工程案例，對DT-50型智能化攤鋪設備進行路面施工性能試驗，同時與其他型號攤鋪設備進行對比分析。試驗結果表明：DT-50型智能化攤鋪設備無論是在路面的施工質量還是施工效率方面，相比于其他類型的設備均具有一定的優勢。

關鍵詞：智能化;攤鋪設備;路面施工;應用

中圖分類號：U415.521 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.049

文章編號：1673-4874（2019）07-0166-04

0引言

隨著我國經濟的發展以及國民經濟各領域技術的不斷進步，我國正邁向世界強國行列。基礎交通領域新技術、新設備的不斷應用為縮短施工周期、提高工程質量奠定了基礎，高質量的交通基礎設施又為我國經濟的建設提供了重要保障。我國公路網絡錯綜復雜、分布廣泛，屬于基礎交通網絡中的主要構成部分。公路工程在實現各地區間的交通運力方面具有積極意義，因此，公路工程施工的質量和效率從某種意義上決定了當地經濟的發展狀況。新施工設備的不斷運用，使得公路路面的施工工期極大縮短，在保證施工安全的同時也不斷提升了施工質量。以公路路面的攤鋪設備為例，近年來，智能化攤鋪設備的應用為公路工程的施工帶來了便利，這類高度自動化、集成化的機械施工設備在未來建筑領域中將得到廣泛的應用。

1當前公路路面施工常見問題解析

當前我國公路在路面施工過程中普遍存在以下兩方面共性問題：

（1）施工質量問題

平整度較差是公路路面施工中常見的問題，多與施工中的攤鋪設備有關，從某種意義上來說，攤鋪設備的因素占有很大比重，如果攤鋪設備的精度不高則極易引起路面平整度問題。傳統的路面攤鋪設備僅能依賴人工找平的方式進行施工，出現誤差的幾率較大，進而引起路面施工出現較大范圍的平整度問題。

（2）施工效率問題

在公路路面的施工中，通常以攤鋪速度（每分鐘攤鋪長度）來衡量路面施工的效率，再通過施工效率來衡量某一階段的施工進度，主要反映施工任務的完成情況。和國外發達國家相比，我國公路路面的施工效率普遍偏低，這在很大程度上與我國建筑施工企業所使用的攤鋪設備有關。隨著產業集約化程度的不斷提高，公路工程的施工效率有待進一步提高。在提高路面施工效率的同時還應充分重視路面的施工質量，在保障施工質量的前提下逐步提高路面的施工效率，在二者之間找到最佳的平衡點。公路路面施工常見問題分析如表1所示。

2智能化攤鋪設備工程應用情況

2.1應用領域

智能化攤鋪設備屬于較為抽象的定義，至今尚未得出統一的標準概念。但從智能化攤鋪設備的工程應用情況來看，集成度高、功能強大、兼容性好是其共同的特點。智能化攤鋪設備具有較好的穩定性，在實際的工程應用中能夠持續滿足各施工階段的需要，其最為核心的特點就是能夠保障工程施工的質量和效率，且集成化的系統功能具有較好的通用性，節約了工程施工設備的投入成本和施工技術人員的培訓成本。目前，智能化攤鋪設備的應用領域比較廣泛，在公路、橋梁、隧道等工程的路面施工中大范圍應用，取得了較好的工程應用效果。

2.2未來發展趨勢

智能化攤鋪設備現階段已實現了集成化管理模式，可以實現施工現場資源的最優配置，在保證施工效率的同時，對工程整體的施工質量具有積極作用。值得注意的問題是，當前各施工企業所使用的智能化攤鋪設備的核心架構通常是基于識別一反饋的管理模式，其質量控制系統的主要芯片由國外廠商研發，即我國在智能化攤鋪設備的核心控制單元方面尚未獲得知識產權。就智能化攤鋪設備的未來發展方向而言，一方面將在設備的易用性、智能化方面繼續提高性能，并提供更好的人機交互模式，便于工程技術人員操作。另一方面，在智能化攤鋪設備的質量控制單元方面，我國將加大對該領域的研發投入力度，通過工程技術人員的不斷努力和探索，研制出具有我國自主知識產權的控制芯片。

3公路路面智能化攤鋪設備的設計研究

3.1智能化攤鋪設備設計要素

3.1.1較好的易用性

易用性是指施工技術人員可方便地使用設備。在公路路面的施工中，通過設備自身所設定的程序和算法，來自動、精準識別路面施工中存在的問題，例如路面的具體位置、病害情況、安全隱患情況等。智能化攤鋪設備較好的易用性在實際施工中對提高工程的效率和質量具有重要意義。

3.1.2良好的擴展性

針對不同等級的公路路面施工，智能化攤鋪設備應具備相應的分析、判斷模塊。當實際施工環境下的工程參數與系統預設模塊的信息不匹配時，應對智能化攤鋪設備的組件進行升級、更新，系統應具備良好的可擴展性，便于各類型工程模塊的擴展和接入。

3.1.3控制的準確性

識別一反饋的管控模式屬于智能化攤鋪設備的通用形式，在此過程中控制部分應具有較高的準確性。其準確性包括施工原料的用量、施工位置信息以及路面平整度的準確控制方面。準確性是智能化攤鋪設備的基本要求。

3.1.4簡單的維護性

智能化攤鋪設備在使用過程中可能會出現一系列問題，如：設備硬件老化、設備軟件升級等。為有效應對上述問題，智能化攤鋪設備應具有簡單的維護性。當出現問題后可在規定的時間內完成設備的檢修或更換等工作，確保有足夠的施工時間和較高的施工質量。在設備維護工作完成后，應進行定期的跟蹤工作，監測設備的各項功能指標是否正常。公路路面智能化攤鋪設備設計要素分析如表2所示。

3.2智能化攤鋪設備質量控制系統設計

考慮到公路路面施工中效率和質量要素之間的關系，設計智能化攤鋪設備質量控制系統，如下頁圖1所示。由圖1可知，智能化攤鋪設備質量控制系統架構主要包括六個組成部分，分別是：現場施工數據獲取模塊、施工質量監控模塊、施工進度評估模塊、路面性能綜合評估模塊、生成路面施工報告模塊和制定下一階段方案模塊。現場施工數據獲取包括攤鋪原料用量、攤鋪設備工況、施工人員信息三個組成部分。在經過施工進度評估模塊后達到工程預期的施工項目可進入路面性能綜合評估階段，否則要重新回到施工質量監控模塊的流程。對于經過施工質量監控模塊評估后合格的部分施工項目可直接生成路面施工報告，前提是這類施工項目在已完成的施工進度評估中合格率較高。

4工程案例應用

4.1工程概況

DT-50型智能化攤鋪設備在各類公路路面的施工中較為常見，在路面施工的質量和效率方面具有一定保障。為進一步證明該種型號的攤鋪設備在實際工程應用中的優勢，本文以廣西桂林機場高速入口10 km處路面的施工為例，對其路面施工質量和效率情況進行現場試驗。試驗中對比DT-50型智能化攤鋪設備與其他型號設備的工程性能，驗證DT-50型智能化攤鋪設備應用于公路路面施工中的可行性。

4.2DT-50型智能化攤鋪設備性能試驗

試驗過程中對比DT-50型智能化攤鋪設備與其他型號設備在路面施工質量和施工效率方面的性能。施工質量評估部分通過平整度測量儀，分別測量10 m、20 m、30 m、40 m和50m范圍內路面平整度誤差。其他型號設備的施工結果誤差分別是9.5%、10.5%、12.6%、14.2%和13.8%;而DT-50型智能化攤鋪設備的施工結果誤差分別是7.5%、8.1%、11.8%、12.2%和12.5%。施工效率評估部分通過測量設備的實際攤鋪速度來完成，分別測量1min、2min、3min、4min和5min內二者的攤鋪長度。其他型號設備的攤鋪長度分別是3m、6m、9 m、12m和15m，而DT-50型智能化攤鋪設備的攤鋪長度分別是5m、10 m、15m、20 m和25m。DT-50型與其他型號攤鋪設備性能試驗數據對比分析如表3所示。

4.3結果分析

為更加直觀地分析DT-50型智能化攤鋪設備在公路路面實際施工中的優勢，將表3數據分別繪制成施工質量評估對比曲線和施工效率評估對比曲線，分別如圖2、圖3所示。

由圖2可知，DT-50型智能化攤鋪設備在路面施工平整度控制方面具備一定的優勢，50m范圍內的平整度誤差較小，能控制在15%以內;其他型號的攤鋪設備在路面施工后平整度誤差較大。由圖3可知，DT-50型智能化攤鋪設備與其他型號攤鋪設備的攤鋪速度均比較穩定，即攤鋪長度與時間呈線性變化。但前者攤鋪速度大約能控到為5m/min，而后的攤鋪速度大約為3m/mlnc可見，DT-50型智能化攤鋪設備在公路路面的施工效率方面也具有一定的優勢。

5結語

智能化攤鋪設備具有諸多優良的工程特性，能夠適應各等級公路路面的施工應用，是公路機械施工設備不斷發展和完善的產物，也是未來公路施工領域設備應用的趨勢。本文對智能化攤鋪設備在公路路面施工中的應用進行了深入研究，分析了智能化攤鋪設備的設計要素，完成了其質量控制系統的設計工作。并以DT-50型智能化攤鋪設備為例，對其實際的工程性能進行論證，證明了本文所研究的智能化攤鋪設備在公路路面施工質量與效率控制方面的優勢。