数字化施工在柳南高速公路改扩建工程中的应用

2017-08-11 10:42:53韦景光李健明吴宇杰何振炬隗彦宏
测绘通报 2017年7期
关键词:导梁摊铺机摊铺

韦景光,李健明,吴宇杰,何 君,何振炬,隗彦宏

(1. 广西路桥工程集团有限公司道桥分公司,广西 南宁 530029; 2. 徕卡测量系统贸易(北京)有限公司,北京100020)



徕卡测量新技术应用专栏

数字化施工在柳南高速公路改扩建工程中的应用

韦景光1,李健明1,吴宇杰1,何 君1,何振炬1,隗彦宏2

(1. 广西路桥工程集团有限公司道桥分公司,广西 南宁 530029; 2. 徕卡测量系统贸易(北京)有限公司,北京100020)

数字化施工是大型建设工程的现代化施工需求。本文通过现场的实际应用,对比了应用徕卡3D摊铺控制系统的数字化施工与应用平衡梁系统的传统施工在作业中的精度,并进行了能效分析。

数字化施工;公路施工;摊铺;3D摊铺控制

1 数字化施工

工程建设是一个高度动态的过程,施工过程和施工管理极为复杂,如何应用先进的技术手段提高施工质量、效率及施工管理现代化水平是所有建设者共同追求的目标。

数字化施工的概念就是运用计算机、定位、自动控制及可视化等技术将工程建设整个过程进行数字化、信息化、智能化、可视化,从而达到现代化施工建设的目标。

数字化施工产品能够为客户带来4大价值:

(1) 提高效率,缩短工期,避免返工,而且可以实现24 h全天候不间断的施工作业。

(2) 节约建设成本。无需打桩放样,无需人工测量;把数字化模型放到机械控制中,可以确保第一次施工就达到要求。

(3) 实现施工过程透明化,掌控施工质量。

(4) 确保人员、设备和施工的安全,减少施工事故。

数字化施工与管理是大型建设工程现代化的需要,也是数字化时代的必然趋势。数字化施工以其所倡导的安全施工、绿色施工和高科技施工的观念,受到越来越多国内外施工单位的青睐。

2 项目简介

柳州至南宁高速公路是国家“7918”高速公路网中泉州至南宁(G72)的重要组成部分,是广西“6纵7横8支线”高速公路网的主骨架,在路网中具有十分显要的地位。

柳南高速公路改扩建工程№8合同段路面垫层施工路段全长15.6 km,其中新线5.6 km,旧线加宽10 km,本合同段路基宽度42 m,双向8车道。如图1、图2所示。

图2 施工平面图

项目施工分为两个部分:一是旧路的拓宽改造,共10 km;二是新建线路,共5.6 km,在施工中均面临着各种问题。

首先,在新线建设中,单侧摊铺宽度约为20 m,为保证路面质量,水稳层与沥青层在摊铺过程中需要保证同一路段单侧一次摊铺完成,这样就需要使用3台摊铺机进行联铺作业。在实际作业中,位于两侧的摊铺机摊铺宽度7.5 m,使用路沿侧挂导线,路面侧架导梁方式作业。位于中间的摊铺机摊铺宽度6 m,使用滑靴沿两侧摊铺机铺好路面进行作业。

在该过程中,钢线及导梁架设复杂,容易造成人为误差,同时在施工中,导梁不能架设过长,需要相关工作人员在来往车辆中不断架设,并且监控是否有外界因素导致的导线或钢梁位置及高程的变化。

在旧线改造中,项目施工是在原有公路基础上进行道路扩建,原公路未封路,仍有大量车辆高速通行。若使用传统方式进行摊铺控制作业,需要将一侧导线架设在正在通行车辆的路面上,现场安全不易控制,而且施工质量受到较多的外部因素影响。如图3所示。

图3 施工开始前现场架设导线和导梁

同时,在施工路线中有大量的弯道和变坡路线,传统作业中的施工不能完全按照设计数据进行弯道和变坡路段的摊铺作业。而且在使用传统方法进行施工时,设备仅对摊铺厚度进行了控制,即可以较好地控制摊铺的平顺性和平整度,但是却不能在确保平顺性和平整度的同时控制摊铺标高。

由于广西地区雨水丰沛,施工过程受天气影响较大,为按照工期完成项目,需要在合适的天气情况下进行24 h作业,而这种情况下使用传统作业就会造成大量的现场机械与人员混合作业,增加人员的危险性。图4为传统作业夜间施工中,工作人员在密集的车辆中架设导线和导梁。

图4 夜间施工

3 解决方案

为了解决相关问题,项目部多方寻找方案并进行了测试及考察,最终确认使用徕卡3D摊铺控制系统进行工程施工,同时对施工过程进行数字化控制。

使用徕卡3D摊铺控制系统只需将工程设计数据导入机载电脑,由全自动全站仪跟踪摊铺机运行轨迹,实时控制摊铺机按照设计数据进行摊铺施工,将现场施工人员从繁复的体力劳动中解脱出来,大大加快了施工速度,并且由于无需放样、打桩、挂线,因此避免了人为误差,以及施工时挂线悬垂、抖动误差,保证了施工质量。

以设计数据为基准,使摊铺的曲线更加流畅,也实现了完全按照设计数据进行弯道和变坡段的摊铺作业。将设计数据作为参照,则施工过程中是根据标高进行控制的,可以非常平顺地进行道路的摊铺,同时也实现了对物料的控制。

4 现场作业

(1) 对全站仪进行设站,将全站仪切换到机械控制模式。

(2) 将设计数据导入机载电脑,连接全站仪,将机载电脑切换到自动模式。

(3) 施工。如图5所示。

图5 施工现场

5 现场实测数据分析

表1为现场摊铺500 m后松铺实测数据,左侧为徕卡3D摊铺控制系统施工结果,右侧为传统方式施工获取的数据(现场取样数据为每10 m一个点,表格数据为每30 m一个点)。

表1 现场摊铺施工数据 m

注:差值=松铺-设计(”+“为高,”-“为低)。

6 效能分析

通过现场的实际测试及应用,对徕卡3D摊铺机控制系统与传统系统施工效能进行了分析,见表2。

表2 3D摊铺机控制系统与传统系统施工效能分析

续表

7 结 语

徕卡3D摊铺控制系统的引入,完全改变了传统的摊铺工作方式,在精度控制、效率提高、综合效益提高方面比传统施工方式有着不同程度的提高,是未来摊铺机控制系统的主要技术发展方向,真正实现了由传统施工方式向现代数字化施工方式的转变。随着现代化施工的要求逐渐走向精细化、数字化,挖掘机、推土机、平地机、压实监控等方面的控制系统会越来越多地使用在中国的施工工地。

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