3D攤鋪技術在瀝青路面施工中的應用研究

摘要：為解決傳統瀝青面層攤鋪過程中攤鋪平整度、厚度及坡度不滿足技術要求等問題，通過引入3D攤鋪智能控制技術，不僅使瀝青面層攤鋪后的平整度、厚度及坡度得到了精準控制，同時也節約了施工成本。結合工程實例簡要介紹了3D攤鋪技術原理，通過分析工程檢測數據，結果表明：相比傳統路面攤鋪技術，3D攤鋪智能控制技術的運用使瀝青路面平整度合格率達到90%以上，壓實面橫坡度波動范圍較小，路面厚度偏差處于8%設計厚度之內，解決了傳統施工攤鋪過程中高程控制精度不良及面層平整度提升效果不明顯問題，可在后續高等級瀝青路面攤鋪施工中繼續推廣。

關鍵詞：瀝青路面3D攤鋪平整度坡度

中圖分類號：U441+.5

ResearchontheApplicationof3DPavingTechnologyinAsphaltPavementConstruction

ZHANGMengyuan1SHENZhiyu2SHENLibin3*

1.JiaxingExpresswayConstructionandDevelopmentCo.，Ltd.， JiaxingCity，ZhejiangProvince，314000China;2.ZhejiangGuangshaVocationalandTechnicalUniversityofConstruction，JinhuaCity，ZhejiangProvince，322100China;3.JiaxingCommunicationInvestmentGroupCo.，Ltd.，JiaxingCity，ZhejiangProvince，314000China

Abstract：Inordertosolvetheproblemsofinsufficientflatness，thickness，andslopeinthetraditionalasphaltsurfacepavingprocess，theintroductionof3Dpavingintelligentcontroltechnologynotonlyenablesprecisecontrolofthesmoothness，thickness，andslopeofasphaltsurfacelayerpaving，butalsosavesconstructioncosts.Thispaperbrieflyintroducestheprincipleof3Dpavingtechnologybasedonengineeringexamples.Throughanalyzingengineeringinspectiondata，theresultsshowthatcomparedwithtraditionalpavementpavingtechnologies，theapplicationof3Dpavingintelligentcontroltechnologyhasachievedapassrateofover90%forasphaltpavementsmoothness，asmallfluctuationrangeofcompactionsurfacecrossslope，andapavementthicknessdeviationwithin8%ofthedesignthickness.Itsolvestheproblemsofpoorelevationcontrolaccuracyandunclearimprovementeffectofsurfacesmoothnessintraditionalconstructionpavingprocess，andcanbefurtherpromotedinsubsequenthigh-gradeasphaltpavementpavingconstruction.

KeyWords：Asphaltpavement;3Dpaving;Flatness;Slope

截止2022年底，我國國內公路總里程已達到535.48萬km，其中高速公路建設總里程達到17.73萬km，占比3.31%，呈逐年穩定增長態勢。全國高速公路運營流量大，發展速度快，作為交通運輸的重要通道，對于道路平整度、行車舒適性、耐磨抗滑性、低噪聲、防裂、維修管養等方面提出了更高、更嚴的要求[1-2]。目前，傳統的攤鋪工藝較多采用滑靴傳感器和聲納傳感器追蹤測量人員架設的鋁梁或者基準線進行現場施工來實現對攤鋪厚度、坡度及平整度的控制，攤鋪機等主要設備使用主要存在依賴人工控制，導致人為干擾因素多，引起施工質量波動大，出現基準設定錯誤導致的攤鋪指標不滿足技術要求現象，從而無法保證鋪攤鋪質量連續和穩定性[3]。

本文依托杭州繞城高速公路西復線湖州段瀝青路面實體鋪筑實況，結合現場高程、坡度及平整度檢測結果，研究分析3D智能攤鋪施工工藝[4-5]和傳統施工工藝與路面修筑質量影響，研究結果可為后續高等級公路瀝青路面面層施工提供科學參考。

13D攤鋪技術基本原理

3D攤鋪智能系統，由全站儀基準站和攤鋪自動控制系統組合而成，首先將機械控制全站儀架設在控制點上來捕獲360°棱鏡的三維坐標詳細數據，并通過攤鋪機系統上數據傳輸功能，實時將棱鏡坐標數據傳送到攤鋪自動控制系統的控制箱中，將獲得的當前坐標信息和設計卡中的三維數據進行對比，對于現場狀況與設定存在偏差的，隨時完成施工路線調整，通過生成相應的高程修正、線路修正等信息并傳遞至攤鋪機兩側邊控箱，再由邊控箱對應生成相應比例驅動信號，通過液壓閥驅動攤鋪機牽引臂液壓油缸，使熨平板進行相應方向的調整和修正，從而使攤鋪道面產生坡度和高程變化，彌補路面波動，通過對各階段攤鋪施工嚴格依照規定執行，可以提高各個路段的攤鋪效率，達到路面平整度標準[6]。為了實現道面攤鋪精準控制和過程監控施工，另備一臺測量全站儀一直處于監測道面攤鋪狀況，確保滿足攤鋪設計指標[7]，具體如圖1所示。

2.3D攤鋪技術工藝控制流程

3D攤鋪技術工藝控制流程為：原有的地表數據、設計圖紙建立三維電子數據，導入mmGPS的控制箱中（見圖2、圖3）。通過RTK，計算攤鋪機熨平板所處位置，以獲取此位置在電子數據中設計高程；將絕對高程反饋到控制器中，對實際高程與設計高程的差值經過控制器運算轉換成電信號，驅動攤鋪機電磁閥動作；在2～3個車身行程內通過電磁閥調整熨平板攤鋪角度將標高調整至設計值。

33D攤鋪工藝瀝青路面施工效果分析

本項目K11+140—K11+930、K13+750—K17+750兩段左幅瀝青路面下面層分別采用TP63-3D智能攤鋪控制技術和傳統攤鋪施工方法進行施工，單幅設計寬度為整體式15m，結構層下面層設計壓實厚度為10cm。施工現場采用福格勒攤鋪雙機連鋪。

3.1瀝青面層攤鋪平整度分析

瀝青路面施工完成后通過檢測車對傳統攤鋪施工及3D攤鋪效果進行檢測，分析瀝青路面平整度的平均值、標準差，數據如表1、表2所示。

由表2可知，3D攤鋪段落平整度平均值均小于2.67m/km，合格率達到94%以上，與常規攤鋪施工段落的平整度相比合格率有較大幅度提高。經過采用3D智能攤鋪技術，有效提高路面表面層平整度和行駛舒適性。

3.2壓實面橫坡度分析

《公路工程質量檢驗評定標準》（JTGF80/1—2017）規定，橫坡允許偏差值為±0.3%。選取試驗段200m，水準儀測量一個橫斷面，間距為10m，對瀝青路面下面層壓實面橫坡度做如下分析。

圖3可見3D智能攤鋪系統攤鋪的壓實面橫坡波動比常規攤鋪壓實面橫坡波動小，且3D攤鋪橫坡度基本控制在1.95%～2.04%范圍內，最大值2.039%與最小值1.951%之間相差為0.088%，在允許偏差范圍為之內，而常規攤鋪橫坡度基本控制在1.92%～2.08%范圍內，最大值2.075%與最小值1.925%之間相差0.15%，相較而言，3D攤鋪壓實面橫坡度控制優于傳統施工方法。

3.3瀝青面層攤鋪厚度分析

對隨機樣本點的實測高程與設計高程進行統計分析，發現3D攤鋪技術實際攤鋪效果較好。同時為了進一步計算實測高程值與設計高程值的偏差，進行了厚度分析。

由表3和表4可知：采用3D攤鋪技術的路面實測厚度與設計厚度絕對偏差為0～6mm。高速公路熱拌瀝青混合料下面層厚度偏差宜控制在設計值的8%（設計厚度＞50mm）以內，而傳統攤鋪方法攤鋪后的瀝青面層厚度偏差較大，路面實測厚度與設計厚度絕對偏差為3～9mm，明顯可以看出數據的離散性較大，表明3D攤鋪技術相比傳統攤鋪技術能夠減少路面面層攤鋪厚度的偏差。

43D攤鋪工藝瀝青路面施工經濟效益分析

針對采用傳統工藝和采用智能攤鋪控制系統在現場人、機、材料方面的投入情況進行施工經濟效益對比，對比情況如表5所示。

通過對表6進行分析可以看出：采用3D攤鋪智能控制技術可以一定程度上減少人員及設備的投入、材料的不必要浪費，同時系統施工不受光線影響，可以24小時全天候施工作業。現場技術人員只需具備測量的基本技能，按審核的計算結果輸入數據，儀器設備的架設和照單輸入數據的能力即可達到目的，大大降低勞動強度，并培養人才。采用3D技術進行攤鋪作業，無需掛線和沒有桿線的影響，現場環境整潔有序，減少了大量輔助人工，運輸車輛倒運空間更大，提高了安全性及效率。高程控制精準，控制了路面結構層厚度，鋪設均勻且質量穩定，減少材料浪費，提高了經濟效益。

綜上所述，3D攤鋪施工能夠降低出現問題質量的可能性，同時也可以減少施工方面的風險，能夠節約成本從而提高經濟效益。

5結論

（1）試驗段實踐證明，使用3D攤鋪智能控制技術在攤鋪環節可實現無樁化施工，使得攤鋪作業更加智能化。

（2）在瀝青面層攤鋪平整度、厚度及坡度方面，3D攤鋪智能控制技術相較于使用傳統攤鋪方法后的路面整體攤鋪質量有較大提升，其中平整度合格率達到90%以上，在厚度和橫坡度方面，3D攤鋪橫坡控制精度較高。

（3）對比傳統面層攤鋪方法和3D攤鋪智能控制技術工程效益和經濟性可知，3D攤鋪智能控制技術不僅可以減少施工方面的風險，而且能夠節約人力成本從而降低了工程整體造價。

參考文獻

參考文獻

[1] 劉東風.瀝青攤鋪施工技術在公路路面工程中的應用[J].價值工程，2022，41（14）：129-131.

[2] 楊劉虎.3D數字化攤鋪機控制系統在高速公路建設中的應用[J].交通世界，2022（22）：105-107.

[3] 徐志勇，張宗兵，陳剛.3D攤鋪系統在底基層和基層施工中的應用研究[J].公路交通科技.2022.38（1）：37-42.

[4] 袁昌，朱長根，楊偉華，等.瀝青路面3D智能攤鋪技術應用研究[J].市政技術，2019，37（4）：34-37.

[5] 黃立明.基于3D數字化自動攤鋪控制系統的瀝青混凝土路面應用研究[J].江西建材，2020（8）：116-117，119.

[6] 葉學龍.3D數字化攤鋪技術的應用[J].工程建設與設計，2021（3）：136-140.

[7] 張艷紅，郭偉彤，張斌，等.基于灰色模型的路面行駛質量指數分析[J].公路，2023，68（12）：22-28.