瀝青路面施工項目的新型攤鋪控制技術(shù)探討

李虎

摘要 為有效提高瀝青路面攤鋪質(zhì)量，保證路面使用性能和使用壽命，文章基于傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)基本特征及存在不足，提出了瀝青路面新型攤鋪控制技術(shù)，介紹了新型攤鋪控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工藝原理，并對傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)和新型控制技術(shù)實施對比，通過實際工程應(yīng)用分析，全面總結(jié)了新型攤鋪控制技術(shù)施工要點，具有重要的參考價值。

關(guān)鍵詞 公路工程項目；瀝青路面；路面攤鋪技術(shù)；施工技術(shù)要點

中圖分類號 U416.217文獻標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）12-0123-03

0 引言

近年來，隨著生活水平的不斷提升，人們對交通出行質(zhì)量要求越來越高。瀝青路面憑借強度高、噪聲低、平整度好、行車舒適等優(yōu)點，在公路工程建設(shè)中得到了大規(guī)模應(yīng)用。瀝青路面施工質(zhì)量直接決定行車安全性、穩(wěn)定性、舒適性，嚴(yán)重影響道路路用性能。新型瀝青路面攤鋪控制技術(shù)利用數(shù)字化技術(shù)，可實現(xiàn)瀝青路面無樁化施工，全面提升瀝青路面攤鋪效率，保證路面施工質(zhì)量。為此，該文依托實際工程案例，針對瀝青路面施工新型攤鋪控制技術(shù)展開綜合探究，對提高瀝青路面攤鋪質(zhì)量，保證公路高效穩(wěn)定運營具有重要意義。

1 傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)

瀝青路面?zhèn)鹘y(tǒng)攤鋪技術(shù)主要通過導(dǎo)軌傳遞方式對路面平整度實施控制，路面找平由自動滑靴及平衡梁完成，工藝流程為：利用全站儀進行測量定位，并設(shè)置邊樁，掛設(shè)基準(zhǔn)線；然后啟動攤鋪機，在熨平板位置安裝厚度與松鋪厚度相同的木托，檢查合格后實施攤鋪作業(yè)。該攤鋪技術(shù)存在諸多缺陷，具體如下：

（1）導(dǎo)管傳遞前準(zhǔn)備工作復(fù)雜，嚴(yán)重影響施工效率。

（2）人工控制基準(zhǔn)線，偏差較大。

（3）路面易形成波浪，平整度較差。

（4）精度控制不到位易產(chǎn)生攤鋪不均勻現(xiàn)象，降低路面施工質(zhì)量[1]。

2 新型攤鋪控制技術(shù)

2.1 技術(shù)原理

瀝青路面新型攤鋪控制技術(shù)，主要依托數(shù)字化控制系統(tǒng)完成路面攤鋪作業(yè)，具體包含測量控制系統(tǒng)和攤鋪控制系統(tǒng)兩部分。

2.1.1 測量控制系統(tǒng)

測量控制系統(tǒng)主要由GNSS基準(zhǔn)站、激光發(fā)射機、mmGPS流動站三部分組成。實際施工時，將GNSS基準(zhǔn)站安設(shè)在已知坐標(biāo)點處，GNSS基準(zhǔn)站通過無線網(wǎng)絡(luò)將 RTK修正數(shù)據(jù)、差動信號傳播至周邊區(qū)域，為測量定位裝置提供精確的基準(zhǔn)站點[2]。

2.1.2 智能化攤鋪控制系統(tǒng)

（1）攤鋪控制系統(tǒng)主要通過信息技術(shù)完成攤鋪控制工作，由車載GNSS/激光接收器、GNSS接收機、控制器等提供信息支持。

（2）攤鋪過程中，車載GNSS/激光接收器，將來自激光發(fā)射器的激光及GNSS的衛(wèi)星信號傳輸至GNSS接收器，經(jīng)接收器對信號實施轉(zhuǎn)換及信息處理，得到熨平板位置及高程數(shù)據(jù)，然后將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的技術(shù)參數(shù)生成相應(yīng)的控制信號。

（3）車載GNSS/激光接收器，通過自由伸縮裝置，實現(xiàn)與熨平板的可靠連接，實際安裝時，應(yīng)對車載GNSS/激光接收器與熨平板之間的距離實施精準(zhǔn)校核，以確保能精準(zhǔn)定位出熨平板高程及位置[3]。

2.2 硬件配套

瀝青路面攤鋪作業(yè)時，應(yīng)先完善硬件配套設(shè)施，提供準(zhǔn)確有效的測量控制網(wǎng)。經(jīng)過實際比較，利用GPS-RTK對攤鋪機位置實施定位，在已有平面坐標(biāo)點上建立基準(zhǔn)站，并設(shè)置流動站，實現(xiàn)對攤鋪機位置的動態(tài)控制。同時，利用激光定位系統(tǒng)測出攤鋪機高程，在已有高程控制點上方設(shè)置激光發(fā)射裝置，通過激光接收器實時獲得攤鋪機高程信息[4]。

通過試驗，將平面控制網(wǎng)分為首級和次級控制網(wǎng)進行布置；首級控制網(wǎng)布設(shè)，以間距500 m交替設(shè)置于道路兩側(cè)。而次級控制網(wǎng)布設(shè)，則以間距120～140 m在道路兩側(cè)按照一等導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)成對布置。攤鋪機收到來自基準(zhǔn)點的信號后，通過中央控制系統(tǒng)進行信息處理，從而實現(xiàn)對攤鋪機運行狀態(tài)的科學(xué)控制。

2.3 施工設(shè)備兼容

為保證試驗檢測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)，可通過三維空間，利用三角網(wǎng)構(gòu)建三維立體數(shù)值模型，并錄入控制器。控制器以接收的各種信息為基礎(chǔ)對數(shù)據(jù)實施比較，得出攤鋪機調(diào)整量，從而實現(xiàn)對熨平板的升降控制。因此，具體應(yīng)用時，為保證控制器與攤鋪機的兼容性，應(yīng)通過電磁閥完成連接，從而提升系統(tǒng)的整體使用性能[5]。

2.4 試驗段施工

選取合適路段實施試驗段施工，并對相關(guān)數(shù)據(jù)實施驗證和分析。根據(jù)作業(yè)信息比較發(fā)現(xiàn)，該工程施工中由于下承層平整度較差，局部位置攤鋪機運行過程中產(chǎn)生一定起伏，但大部分路段運行平穩(wěn)。

（1）按照0.6%坡比要求，長度為10 m時，高程變化為6 mm。在實施信息采集的道路縱斷面范圍內(nèi)，除啟動時10 m路段高差為5～7 mm外，其余路段高差均不超過4 mm，平整度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）通過試驗段施工能夠發(fā)現(xiàn)，下承層施工質(zhì)量直接影響面層平整度和高程，因此，瀝青路面施工中應(yīng)堅持全過程控制理念。但由于該控制系統(tǒng)造價較高，因此必須科學(xué)確定其最佳使用時機，以有效縮短系統(tǒng)運行時間，提高系統(tǒng)利用率，全面發(fā)揮其使用功能及優(yōu)勢[6]。

2.5 傳統(tǒng)與新型控攤鋪技術(shù)對比

（1）高程設(shè)置方面：傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)應(yīng)預(yù)先實施測量放樣、布設(shè)樁位，并通過掛設(shè)鋼絲繩進行高程控制；而新型攤鋪控制技術(shù)可實現(xiàn)無樁化控制，簡化施工流程，減少人員投入，提高施工效率，縮短施工周期。

（2）坡度控制方面：傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)對坡度控制難度較大；而新型攤鋪控制技術(shù)通過GPS和激光控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對高程、坡度的動態(tài)化控制與調(diào)整。

（3）平整度方面：傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)無法直觀展示高程數(shù)據(jù)；而新型攤鋪控制技術(shù)能夠直接顯示并記錄瀝青路面攤鋪施工全過程的高程及位置信息。

（4）攤鋪厚度方面：傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)攤鋪厚度檢測、熨平板高度調(diào)節(jié)均由人工完成，存在較大偏差，影響施工控制精度；而新型攤鋪控制技術(shù)則是通過三維數(shù)據(jù)信息對高程實施控制，能顯著提升控制精度，節(jié)省材料成本。粗略統(tǒng)計，攤鋪1 km便可節(jié)省材料約382 m3。

（5）質(zhì)量驗收方面：利用傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)施工，路面厚度及平整度合格率較低且變化較大，而利用新型攤鋪技術(shù)可一次性攤鋪成型，且合格率達95%以上[7]。

3 新型攤鋪控制技術(shù)應(yīng)用實例

3.1 工程概況

某公路項目將上述新型攤鋪控制技術(shù)應(yīng)用于下面層施工中，對其實際應(yīng)用效果實施了全面總結(jié)。試驗發(fā)現(xiàn)，激光有效傳輸距離嚴(yán)重影響攤鋪精度，通過調(diào)查研究，并根據(jù)目前掌握的施工技術(shù)，無法解決施工中產(chǎn)生的煙霧及溫度過高問題。因此，實際施工中應(yīng)科學(xué)確定激光控制區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)可確保攤鋪精度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

為保證施工連續(xù)性，應(yīng)設(shè)置2個以上基準(zhǔn)站，攤鋪機通過基準(zhǔn)站過渡區(qū)時，及時完成信息轉(zhuǎn)換，以有效確保瀝青路面攤鋪質(zhì)量。每幅路面施工均采用兩臺攤鋪機進行聯(lián)合攤鋪。利用傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)實施攤鋪作業(yè)時，接縫處質(zhì)量較差，特別對于接縫位置平整度難以控制，而采用新型攤鋪控制技術(shù)后，接縫位置施工質(zhì)量得到顯著提升，實際施工時前半幅攤鋪完成后，預(yù)留15 cm寬度暫不碾壓，作為后續(xù)施工的基準(zhǔn)面，待后半幅攤鋪完成后，實施跨縫碾壓，顯著提升接縫平整度[8]。

3.2 施工前準(zhǔn)備工作要求

瀝青路面攤鋪施工前應(yīng)科學(xué)做好以下工作：

（1）全面提升高程控制點精度，達到二級水準(zhǔn)高程標(biāo)準(zhǔn)。

（2）對攤鋪設(shè)備實施全面檢查，確保各系統(tǒng)運行狀態(tài)良好。

（3）利用流動站全面核對攤鋪信息，確保準(zhǔn)確無誤。

（4）對激光發(fā)射器實施防護，安排專人攜帶，避免晃動。

（5）制定科學(xué)有效的應(yīng)急預(yù)案，當(dāng)施工中產(chǎn)生故障時，可及時采取有效措施，保證施工正常進行。

3.3 施工過程控制要點

瀝青路面攤鋪施工技術(shù)要點如下：

（1）科學(xué)控制攤鋪速率，確保勻速、緩慢進行攤鋪。

（2）采用輔助手段對攤鋪質(zhì)量實施檢測，如采用全站儀、水準(zhǔn)儀等測量儀器對路面高程、中線偏差等相關(guān)指標(biāo)實施檢測，確保滿足設(shè)計及規(guī)范要求；若存在偏差，應(yīng)及時分析原因，當(dāng)原因不明時，應(yīng)采用傳統(tǒng)施工技術(shù)實施攤鋪作業(yè)，最大限度地降低損失。

（3）攤鋪過程中應(yīng)加強各設(shè)備之間的配合，若施工過程中出現(xiàn)突發(fā)狀況被迫停止作業(yè)，應(yīng)及時采取應(yīng)急預(yù)案，確保攤鋪連續(xù)性[9]。

（4）攤鋪完成后，應(yīng)及時對設(shè)備實施保養(yǎng)和維護，以保證使用性能。

3.4 智能攤鋪系統(tǒng)施工質(zhì)量的控制

采用傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)進行施工時，施工人員專業(yè)水平、操作精度、機械性能等均會對施工質(zhì)量造成影響。而采用新型攤鋪控制技術(shù)施工質(zhì)量控制要點主要包括以下幾個方面：

（1）利用數(shù)字化測控技術(shù)代替人工操作，實現(xiàn)自動化攤鋪控制作業(yè)，有效避免人為因素導(dǎo)致的誤差，提高施工質(zhì)量控制精度。新型攤鋪控制技術(shù)施工質(zhì)量影響因素主要包括攤鋪機械性能、專業(yè)技術(shù)人員安裝、調(diào)試偏差，但此類偏差對施工效果影響較小，其施工質(zhì)量控制精度滿足預(yù)期要求。

（2）基層施工質(zhì)量在一定程度上影響新型攤鋪控制技術(shù)施工效果。若基層高程和平整度達不到要求，則會導(dǎo)致路面實際攤鋪厚度與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)存在偏差，而攤鋪機在進行攤鋪時會按照設(shè)定的設(shè)計厚度實施布料攤鋪，造成路面攤鋪成型后實際高程與設(shè)計高程不一致，從而影響路面攤鋪質(zhì)量。

（3）采用智能攤鋪技術(shù)施工時，應(yīng)保證地基壓實度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，以免因攤鋪機械碾壓使路面產(chǎn)生沉降，從而造成路面攤鋪厚度與設(shè)計值不符。為有效提升新型攤鋪控制技術(shù)施工質(zhì)量，應(yīng)保證機械安裝和調(diào)試精度，避免系統(tǒng)誤差，提高路基填筑和壓實質(zhì)量[10]。

3.5 智能攤鋪系統(tǒng)施工需重點注意事項

智能攤鋪系統(tǒng)是將當(dāng)前多種先進測量控制技術(shù)運用于傳統(tǒng)攤鋪機中，實現(xiàn)了二者的有效融合，完全取代了傳統(tǒng)人工作業(yè)方式，加強了施工過程質(zhì)量控制，有效提升了施工質(zhì)量與效率，降低工程建設(shè)成本，保證了工程建設(shè)的經(jīng)濟和社會效益。瀝青路面施工中采用智能攤鋪控制技術(shù)需重點注意以下問題：

（1）智能攤鋪技術(shù)主要通過各種信號傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)攤鋪系統(tǒng)的正常運行。利用激光發(fā)射器發(fā)射激光墻信號為攤鋪設(shè)備提供毫米級精度參考值，因激光發(fā)射器與接收器間存在較多障礙，嚴(yán)重影響信號傳播，降低攤鋪施工質(zhì)量控制精度。障礙物及信號影響因素主要有周邊建筑物、路燈桿、交通標(biāo)志牌等。

（2）激光發(fā)射器有效作業(yè)距離為300～1 500 m，為防止周邊環(huán)境影響信號傳輸，應(yīng)適當(dāng)縮小激光發(fā)射器布設(shè)間距，并利用增加換站作業(yè)量，提高激光發(fā)射器使用效率。但換站過多或采用多個攤鋪系統(tǒng)會造成誤差累積，降低攤鋪控制精度，影響路面整體施工質(zhì)量。

3.6 技術(shù)應(yīng)用效果

該工程采用新型攤鋪控制技術(shù)，順利完成瀝青路面攤鋪作業(yè)，減少了大量人工和材料成本，提高施工效率，縮短了工期，節(jié)省了施工成本。同時，工期提前為后續(xù)各項工作的開展提供有利條件，能有效保證公路工程建設(shè)整體工期及質(zhì)量目標(biāo)的實現(xiàn)。通過對實際施工參數(shù)的收集和分析，該工程路面攤鋪作業(yè)時熨平板高程可始終控制在4 mm范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

綜合上述，新型攤鋪技術(shù)有效實現(xiàn)了先進測量控制技術(shù)與傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)的融合，完全取代了傳統(tǒng)人工作業(yè)方式，加強了施工過程質(zhì)量控制，提高了施工質(zhì)量與效率。該技術(shù)通過對GPS衛(wèi)星信號、GNSS差分信號、激光高程信號的科學(xué)處理，并根據(jù)提前設(shè)置的設(shè)計參數(shù)對液壓閥實施精準(zhǔn)控制，從而完成對攤鋪機熨平板高度的科學(xué)調(diào)整，實現(xiàn)瀝青路面攤鋪施工的智能化和無樁化。結(jié)合試驗路段施工實際情況，對路面攤鋪質(zhì)量實施綜合檢測，結(jié)果顯示采用新型攤鋪控制技術(shù)，可一次性攤鋪成型，且合格率達95%以上。相較于傳統(tǒng)攤鋪技術(shù)，新型攤鋪控制技術(shù)能有效簡化施工流程，減少人員和材料投入，降低人工作業(yè)量，保證施工安全，提高施工效率，縮短施工周期，具有顯著的經(jīng)濟、環(huán)保及社會效益，值得積極推廣與應(yīng)用。

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