公路工程施工中數(shù)控機械施工技術的運用
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摘要：隨著自動化、機械化程度的不斷提升，數(shù)控機械施工技術應用于我國的公路工程施工之中，并以其高度自動化和高效化的性能優(yōu)勢日益普及和推廣，它可以利用其精準的測量功能和控制性能，實現(xiàn)對公路工程施工的精準控制，取代了原有的人工測量和作業(yè)方式，減輕了人工勞動強度，極大地提升了公路工程施工的經(jīng)濟性和作業(yè)效率。
關鍵詞：數(shù)控；機械；施工技術；公路工程
在我國公路道路建設領域不斷深入推進的環(huán)境之下，土建行業(yè)施工的技術要求不斷增高，數(shù)控機械施工技術順應時展的要求，以其高度自動化和高效化的性能優(yōu)勢不斷拓寬應用領域，極大地解決了公路工程施工中的人為操作誤差的問題，也改變了原有的施工方法的精度較低的現(xiàn)象，較好地實現(xiàn)了對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)控機械施工技術的概念及原理
數(shù)控機械施工技術可以突破時空的局限性，以數(shù)據(jù)采集、機械控制和施工現(xiàn)場定位等不同技術平臺為依托，實現(xiàn)通訊技術與施工的整合，在三維立體的模型設計和運用條件下，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的精準定位和實時追蹤控制，從而更好地實現(xiàn)對公路工程施工的質量控制，并在數(shù)控機械施工的智能控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)公路壓實與驗收的施工控制，通過分環(huán)節(jié)、分工序、多標段的組合控制，可以較好地完成公路工程施工任務。數(shù)控機械施工技術的應用原理主要是通過智能機器人全站儀設備，實現(xiàn)對公路工程施工的動態(tài)定位控制，基于GPS的RTK技術，實現(xiàn)對公路工程施工機械的三維立體位置的準確定位。在這個自動化、智能化的數(shù)控系統(tǒng)之中，由傳感器負責對信號的傳輸和接收，記錄運行動態(tài)數(shù)值信息，通過圖形、數(shù)值和聲音信號等標識，實現(xiàn)對數(shù)控機械施工的現(xiàn)場定位，并引導數(shù)控機械施工操作手實現(xiàn)對鏟刀的精準控制。
2數(shù)控機械施工技術的優(yōu)勢特征及工藝流程
數(shù)控機械施工技術在公路工程施工中的運用，有較大的差異性。我們可以通過表1，加以對比分析：在公路工程施工中的路基填筑施工中，數(shù)控機械化施工技術的應用工藝流程主要表現(xiàn)為如下程序：數(shù)控機械的數(shù)據(jù)導入設計——確定施工現(xiàn)場數(shù)控機械的準確定位基點，確保數(shù)控機械在同一基準位置———運料車實現(xiàn)對公路施工用料的裝卸和輸送———數(shù)控推土機攤平料堆，通過自動鏟斗的智能化控制，實現(xiàn)對公路施工物料的粗平———數(shù)控平地機在設計參數(shù)的比對之下，自動調整鏟刀，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場物料的精平———數(shù)控壓路機對公路路面的自動碾壓控制，并通過自動化裝置實現(xiàn)對施工現(xiàn)場區(qū)域的壓實度測試———全程實現(xiàn)自動的動態(tài)數(shù)據(jù)控制及顯示。
3數(shù)控機械施工技術在公路工程施工中的實踐運用
3.1數(shù)控施工標高誤差
在公路工程施工的過程中，施工標高數(shù)據(jù)是重要的參考指標，它可以充分顯現(xiàn)出施工技術運用的精準度和特性。數(shù)控機械施工技術相較于傳統(tǒng)的公路工程施工而言，具有更為優(yōu)越的控制施工標高誤差的性能。我們可以通過某城際高速公路為例，為了更好地驗證公路工程數(shù)控機械施工技術的優(yōu)越性，可以選取兩段100m的精加工路段，進行傳統(tǒng)施工技術與數(shù)控施工技術的比較分析。通過以上數(shù)據(jù)對比，可以看出數(shù)控機械施工技術相較于傳統(tǒng)施工技術而言，具有更為優(yōu)越的標高控制性能，可以極大地增強數(shù)據(jù)控制的精度和準確度，并有效地縮小標高誤差，更好地提升公路工程施工的質量和效率。
3.2施工經(jīng)濟性的對比分析
數(shù)控機械施工技術具有更為經(jīng)濟的應用效能和優(yōu)勢，它可以減少對人力、物力和財力的投入，減少人工勞動的強度，降低各種外在因素對公路工程施工的影響，從而自動獲取和整理公路工程施工數(shù)據(jù)，獲得更多的經(jīng)濟效益。而傳統(tǒng)公路施工技術的運用，則需要投入較多的人力和物力，需要進行反復的測量放樁和校驗，還無法避免測量中的誤差。并且在進行公路工程施工數(shù)據(jù)變更的狀態(tài)下，無法實現(xiàn)實時的調節(jié)，從而出現(xiàn)返工現(xiàn)象，導致工期控制不良、質量受損。我們要對比分析了兩種不同施工技術的作業(yè)質量之后，還需要對其在公路工程施工中的經(jīng)濟性加以對比分析，可以選取長度為400m的公路施工路段，并分別對這兩種不同的施工技術，進行各項經(jīng)濟指標的比較和計量：（1）人工費對比分析。數(shù)控機械施工技術可以無須放樣，只須一名專業(yè)的測量工程師，實現(xiàn)對公路路基外形參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，而無須其他測量輔助人員及護樁人員。這樣，可以極大地避免現(xiàn)場施工人員的交叉干擾現(xiàn)象，不僅節(jié)約了人工費用，也極大地提高了現(xiàn)場安全。我們可以由下述的設備配置和人工費用比對之中，獲得直接的數(shù)據(jù)。（2）燃油消耗對比分析在公路工程施工的過程中，燃油費用的消耗也是一項非常重要的內(nèi)容，它在成本費用中占據(jù)較大的比例，需要加以關注并比較分析。數(shù)控機械施工技術相較于傳統(tǒng)機械施工技術而言，由于數(shù)控作業(yè)時間的減少，機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（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)的對比，可以得出：數(shù)控機械施工技術在公路工程施工中的運用，可以節(jié)約1156元，是傳統(tǒng)機械施工作業(yè)的74.2%。（3）機械臺班費用對比分析在數(shù)控機械施工技術與傳統(tǒng)機械施工技術的運用比較中發(fā)現(xiàn)，數(shù)控機械施工作業(yè)的時間較短，可以較好地節(jié)約機械臺班的費用。我們通過以下數(shù)據(jù)的對比分析，可以看到數(shù)控機械施工技術比傳統(tǒng)施工技術節(jié)約了500元，是它的77.3%。由上總和可得：傳統(tǒng)施工技術：人工費1140元、燃油消耗4488元、機械臺班費2200元，總計為7828元。數(shù)控機械施工技術：人工費270元、燃油損耗費3332元、機械臺班費1700元，總計為5302元。
結束語
綜上所述，數(shù)控機械施工技術在公路工程施工中的實踐運用，具有傳統(tǒng)機械施工技術無可比擬的優(yōu)勢，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)控機械施工技術的自動化、高效化的質量控制，可以較大地提升公路工程施工的進度，縮短公路工程施工的周期，運用多技術、多平臺聯(lián)動的方式，更好地提供公路工程技術的技術保障，從而獲得公路工程施工的精度和效率的提升，成為引領未來公路工程施工技術實踐的潮流和趨勢。
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作者：張清江 單位：江蘇省邳州市公路管理站
