3D mmGPS摊铺控制系统在经乌高速公路水稳层施工中的试点应用（论文）.pdf

89 NO.2 / APRIL . 2021 交通建设与管理 影 响 有 影 响 的 人 3D mmGPS 摊铺控制系统 在经乌高速公路水稳层施工中的试点应用 文／内蒙古路桥集团有限责任公司 张军 卢海峨 1 引言 随着我国交通事业的不断发展进步，交通强国理念的日益 深入，品质工程建设的持续推进，在我国路面施工中几十年的 平地机 + 人工、摊铺机 + 钢丝线基准线法、摊铺机 + 平衡梁 施工工艺，已不能满足道路高质量发展的时代需求。应运而生 越来越多的“四新技术”正在我国交通建设领域中发挥出越来 越明显的助推效应，其中 3D  mmGPS 摊铺控制系统在路面施 工中的应用就表现出独有的优势 [1]  [2] ，无论在施工质量还是在 施工效率都是首屈一指，在数字化高速发展的今天，利用先进 科学技术手段也将是土建工程中必然的趋势。 2 3D mmGPS 摊铺控制系统控制原理 3D  mmGPS 摊铺控制系统是事先将控制高程数据建立 3D 模型，控制系统与摊铺机控制系统对接，在摊铺过程中通过 LZ-T5 激光发射器将信号传输到刚性固定在摊铺机上带 GNSS 接收天线的 PZS-MC 定位感应器，由 GNSS 相位中心和激光 接收原件的几何中心可精确推断出熨平板底部的实时 3D 位置 与高程，从而可以与设计数据对比，数据实时直观的显示在 GX-60 控制器上，并通过控制摊铺机液压系统对熨平板进行升 / 降控制，实现毫米级高程精度 [3]，另设 2 名专人通过 PZS-1 检测接收机移动检测控制数据，以达到双重校核。 摘要： 为高质量完成公路工程建设，响应国家交通强国战略，解决传统水稳层摊铺中标高、横坡、厚度控 制难问题，克服北方地区气候寒冷、工期短、任务重难题，在内蒙古经乌高速公路项目引入 3D mmGPS 摊铺控 制系统，并开展试点应用研究，以实现高速公路水稳层摊铺精度、自动化控制，降本增效，为内蒙古等北方寒 冷地区公路路面工程高质量建设提供借鉴与参考。 关键字： 3D mmGPS；控制系统；水稳层；降本增效 图 1 3D mmGPS 摊铺控制系统配置图 3 3D 摊铺控制系统与传统施工工艺技术对比分析 采用 3D  mmGPS 摊铺控制系统，可以有效修复原路面的 起伏，同时兼顾路面摊铺的平整度和厚度，避免传统施工测量 放样采用挂钢丝绳引导高程过程中由于钢丝绳自重下垂和测量 放线中人为因素的影响，解决了高程放样不精准，结构层厚度 不均匀，确保摊铺质量。同时提高施工效率，有效减降低施工 成本，3D  mmGPS 摊铺控制系统与传统施工方法的对比如表 1 所示。 通过对比分析，使用 3D  mmGPS 摊铺控制系统对于前 场施工无需劳务人员挂线，施工放样精准可靠、高效快捷，有 90 Academic Papers 学术交流 影响有影响的人 效提高施工效率，同时可以实时对施工过程中各项质量指标进 行检测。该技术较传统的挂钢丝绳施工可节省大量的劳动力及 材料，同时缩短工期，降本增效。 4 3D mmGPS 摊铺控制系统在经乌高速公路试点应用 经乌高速公路项目位于气候寒冷地带，年均无霜期为 60- 130 天，个别年份达 140 天，初霜在 9 月中旬初，终霜在 5 月中旬， 路面工程有效施工期仅有将近 5 个月。路面 6 层结构层设计， 单层单幅长度近 1200Km。由于项目具有气候寒冷、工期紧、 任务重等特点，为优质高效完成项目建设，通过数据对比分析 研究，引入 3D  mmGPS 摊铺控制系统，并在路面水稳层开展 试点应用研究。 试点应用范围为 K2+500--K14+000 左幅 11.5Km 水稳碎 石下基层，K0+500--K10+800 左幅 10.3Km 水稳碎石上基层。 4.1 试点应用段不同维度数据对比分析 4.1.1 纵断高程、横坡 现场随机选取 5.8Km（K0+500--K2+500、K6+000- K6+800、K8+000-K9+000、K10+000--K11+000、 K13+000-K14+000）139 个 断 面 进 行 统 计 分 析， 其 中 417 个 高 程实测数据整理计算分析如下：标高误差在 5mm 以内数据达到 80 ％，5-10mm 为 18 ％， 超 过 10mm 的 为 2 ％。《 公 路 路 面 基 层施工技术细则》（JTG/T  F20-2015）施工质量标准中纵断高 程质量标准 +5 ～ -10mm，合格率达到 91.6%，传统基准线法 的标高控制合格率一般为 50% 左右，合格率提高 83.2%；139 个 横坡数据统计整理计算，合格率达到 100%，与传统施工方法一致。 4.1.2 厚度 现场厚度检测下基层 172 个点，上基层 143 个点，根据《公 路路面基层施工技术细则》（JTG/T   F20-2015）施工质量标 准中厚度质量标准均值 h ≥ 19cm 即满足规范要求，合格率为 100%，传统施工方法的合格率基本为 80%，合格率提高 25%。 4.1.3 施工进度 先 后 对 K2+500--K14+000 左 幅 11.5Km 下 基 层， K0+500--K10+800 左幅 10.3Km 上基层的施工进度统计，平 均日进度 994m，传统工艺施工平均进度 800，比传统工艺施工 平均日进度提高 24.3%。 4.2 试点应用效果总结 通过 3D  mmGPS 摊铺控制系统在经乌高速路面水稳层摊 铺中的试点，取得了如下的应用效果： 全天候作业：摊铺过程可以做到连续控制，系统施工不受 光线的影响，可以 24 小时的全天候连续作业，施工效率高、周 期短。 无桩化摊铺：在摊铺作业中无需打桩