公路工程施工中數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)的運(yùn)用

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摘要：隨著自動(dòng)化、機(jī)械化程度的不斷提升，數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)應(yīng)用于我國(guó)的公路工程施工之中，并以其高度自動(dòng)化和高效化的性能優(yōu)勢(shì)日益普及和推廣，它可以利用其精準(zhǔn)的測(cè)量功能和控制性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)公路工程施工的精準(zhǔn)控制，取代了原有的人工測(cè)量和作業(yè)方式，減輕了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地提升了公路工程施工的經(jīng)濟(jì)性和作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控；機(jī)械；施工技術(shù)；公路工程

在我國(guó)公路道路建設(shè)領(lǐng)域不斷深入推進(jìn)的環(huán)境之下，土建行業(yè)施工的技術(shù)要求不斷增高，數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)順應(yīng)時(shí)展的要求，以其高度自動(dòng)化和高效化的性能優(yōu)勢(shì)不斷拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，極大地解決了公路工程施工中的人為操作誤差的問(wèn)題，也改變了原有的施工方法的精度較低的現(xiàn)象，較好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)公路工程施工成本的降低控制，并極大地提升了公路工程施工的效率。

1數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)的概念及原理

數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)可以突破時(shí)空的局限性，以數(shù)據(jù)采集、機(jī)械控制和施工現(xiàn)場(chǎng)定位等不同技術(shù)平臺(tái)為依托，實(shí)現(xiàn)通訊技術(shù)與施工的整合，在三維立體的模型設(shè)計(jì)和運(yùn)用條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的精準(zhǔn)定位和實(shí)時(shí)追蹤控制，從而更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)公路工程施工的質(zhì)量控制，并在數(shù)控機(jī)械施工的智能控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)公路壓實(shí)與驗(yàn)收的施工控制，通過(guò)分環(huán)節(jié)、分工序、多標(biāo)段的組合控制，可以較好地完成公路工程施工任務(wù)。數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)的應(yīng)用原理主要是通過(guò)智能機(jī)器人全站儀設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)公路工程施工的動(dòng)態(tài)定位控制，基于GPS的RTK技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)公路工程施工機(jī)械的三維立體位置的準(zhǔn)確定位。在這個(gè)自動(dòng)化、智能化的數(shù)控系統(tǒng)之中，由傳感器負(fù)責(zé)對(duì)信號(hào)的傳輸和接收，記錄運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)值信息，通過(guò)圖形、數(shù)值和聲音信號(hào)等標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)械施工的現(xiàn)場(chǎng)定位，并引導(dǎo)數(shù)控機(jī)械施工操作手實(shí)現(xiàn)對(duì)鏟刀的精準(zhǔn)控制。

2數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特征及工藝流程

數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)在公路工程施工中的運(yùn)用，有較大的差異性。我們可以通過(guò)表1，加以對(duì)比分析：在公路工程施工中的路基填筑施工中，數(shù)控機(jī)械化施工技術(shù)的應(yīng)用工藝流程主要表現(xiàn)為如下程序：數(shù)控機(jī)械的數(shù)據(jù)導(dǎo)入設(shè)計(jì)——確定施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)控機(jī)械的準(zhǔn)確定位基點(diǎn)，確保數(shù)控機(jī)械在同一基準(zhǔn)位置———運(yùn)料車實(shí)現(xiàn)對(duì)公路施工用料的裝卸和輸送———數(shù)控推土機(jī)攤平料堆，通過(guò)自動(dòng)鏟斗的智能化控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)公路施工物料的粗平———數(shù)控平地機(jī)在設(shè)計(jì)參數(shù)的比對(duì)之下，自動(dòng)調(diào)整鏟刀，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)物料的精平———數(shù)控壓路機(jī)對(duì)公路路面的自動(dòng)碾壓控制，并通過(guò)自動(dòng)化裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域的壓實(shí)度測(cè)試———全程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)控制及顯示。

3數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)在公路工程施工中的實(shí)踐運(yùn)用

3.1數(shù)控施工標(biāo)高誤差

在公路工程施工的過(guò)程中，施工標(biāo)高數(shù)據(jù)是重要的參考指標(biāo)，它可以充分顯現(xiàn)出施工技術(shù)運(yùn)用的精準(zhǔn)度和特性。數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)相較于傳統(tǒng)的公路工程施工而言，具有更為優(yōu)越的控制施工標(biāo)高誤差的性能。我們可以通過(guò)某城際高速公路為例，為了更好地驗(yàn)證公路工程數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)的優(yōu)越性，可以選取兩段100m的精加工路段，進(jìn)行傳統(tǒng)施工技術(shù)與數(shù)控施工技術(shù)的比較分析。通過(guò)以上數(shù)據(jù)對(duì)比，可以看出數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)相較于傳統(tǒng)施工技術(shù)而言，具有更為優(yōu)越的標(biāo)高控制性能，可以極大地增強(qiáng)數(shù)據(jù)控制的精度和準(zhǔn)確度，并有效地縮小標(biāo)高誤差，更好地提升公路工程施工的質(zhì)量和效率。

3.2施工經(jīng)濟(jì)性的對(duì)比分析

數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)具有更為經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用效能和優(yōu)勢(shì)，它可以減少對(duì)人力、物力和財(cái)力的投入，減少人工勞動(dòng)的強(qiáng)度，降低各種外在因素對(duì)公路工程施工的影響，從而自動(dòng)獲取和整理公路工程施工數(shù)據(jù)，獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。而傳統(tǒng)公路施工技術(shù)的運(yùn)用，則需要投入較多的人力和物力，需要進(jìn)行反復(fù)的測(cè)量放樁和校驗(yàn)，還無(wú)法避免測(cè)量中的誤差。并且在進(jìn)行公路工程施工數(shù)據(jù)變更的狀態(tài)下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，從而出現(xiàn)返工現(xiàn)象，導(dǎo)致工期控制不良、質(zhì)量受損。我們要對(duì)比分析了兩種不同施工技術(shù)的作業(yè)質(zhì)量之后，還需要對(duì)其在公路工程施工中的經(jīng)濟(jì)性加以對(duì)比分析，可以選取長(zhǎng)度為400m的公路施工路段，并分別對(duì)這兩種不同的施工技術(shù)，進(jìn)行各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較和計(jì)量：（1）人工費(fèi)對(duì)比分析。數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)可以無(wú)須放樣，只須一名專業(yè)的測(cè)量工程師，實(shí)現(xiàn)對(duì)公路路基外形參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，而無(wú)須其他測(cè)量輔助人員及護(hù)樁人員。這樣，可以極大地避免現(xiàn)場(chǎng)施工人員的交叉干擾現(xiàn)象，不僅節(jié)約了人工費(fèi)用，也極大地提高了現(xiàn)場(chǎng)安全。我們可以由下述的設(shè)備配置和人工費(fèi)用比對(duì)之中，獲得直接的數(shù)據(jù)。（2）燃油消耗對(duì)比分析在公路工程施工的過(guò)程中，燃油費(fèi)用的消耗也是一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容，它在成本費(fèi)用中占據(jù)較大的比例，需要加以關(guān)注并比較分析。數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)相較于傳統(tǒng)機(jī)械施工技術(shù)而言，由于數(shù)控作業(yè)時(shí)間的減少，機(jī)械操作的頻率也較少，這樣，就可以極大地節(jié)約燃油，提升工作效率。以柴油單價(jià)（7.16元/L）為例，如表5可以比較分析。根據(jù)上述燃油消耗數(shù)據(jù)的對(duì)比，可以得出：數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)在公路工程施工中的運(yùn)用，可以節(jié)約1156元，是傳統(tǒng)機(jī)械施工作業(yè)的74.2%。（3）機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用對(duì)比分析在數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械施工技術(shù)的運(yùn)用比較中發(fā)現(xiàn)，數(shù)控機(jī)械施工作業(yè)的時(shí)間較短，可以較好地節(jié)約機(jī)械臺(tái)班的費(fèi)用。我們通過(guò)以下數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，可以看到數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)比傳統(tǒng)施工技術(shù)節(jié)約了500元，是它的77.3%。由上總和可得：傳統(tǒng)施工技術(shù)：人工費(fèi)1140元、燃油消耗4488元、機(jī)械臺(tái)班費(fèi)2200元，總計(jì)為7828元。數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)：人工費(fèi)270元、燃油損耗費(fèi)3332元、機(jī)械臺(tái)班費(fèi)1700元，總計(jì)為5302元。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)在公路工程施工中的實(shí)踐運(yùn)用，具有傳統(tǒng)機(jī)械施工技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，它可以較大地減少公路施工的人工成本、油耗成本、材料成本等，并且隨著數(shù)控機(jī)械施工技術(shù)的自動(dòng)化、高效化的質(zhì)量控制，可以較大地提升公路工程施工的進(jìn)度，縮短公路工程施工的周期，運(yùn)用多技術(shù)、多平臺(tái)聯(lián)動(dòng)的方式，更好地提供公路工程技術(shù)的技術(shù)保障，從而獲得公路工程施工的精度和效率的提升，成為引領(lǐng)未來(lái)公路工程施工技術(shù)實(shí)踐的潮流和趨勢(shì)。

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作者：張清江 單位：江蘇省邳州市公路管理站