数控机械施工技术在公路工程施工中的应用

李强

摘 要：数控机械是随着智能化系统和技术的发展创新而逐步研发和应用在当前的公路施工之中的，而以数控机械设备为核心的各种施工技术及其相应的施工标准和要求也在逐步的完善之中，这种技术在现阶段的公路工程建设中发挥着非常重要的作用，它可以迅速提升施工的效率，并且可以更为精准的达到设计要求中的各项指标和参数，减少人为操作的失误和错误，提升施工质量的水平。

关键词：数控机械；技术；公路施工；应用

引言

数控机械在公路的建设过程中，人们通过不断的实践和探索，逐渐摸索出一套数控机械的施工技术模式和更多的技术处理办法，对于公路建设的各项设计指标拥有更高的完成度，相较于传统的道路施工技术，数控机械的智能化水平和数字化的水平更高，能够与当前的各项工程系统建设相互融合与对接，拥有很高的契合度，这就大大提高了各型机械设备在作业状态下的工作效率和质量，也可以节省很多建设成本和费用支出。

1数控机械的概述

伴随各种数字化技术及其相应应用系统的快速研发与实践应用，在很多工作领域中由原来人的管理和操作，转变为机械通过自动化和数字化的控制程序和系统来完成相应的工作任务，目前多个行业已经将数字化的技术发展水平用来衡量整个行业的科技含量水平和发展趋势。在公路工程的建设中，土建是其中非常重要的重点施工项目，其设计方案和图纸中往往会涉及到很多关于坡度和标高等指标参数，这是为了满足下一步的施工需求以及形状设计的标准而设置的，在开展土建工程的施工作业中，就要精准的达到这些指标的限定性要求，而目前很多土建工程中都会利用数控的机械设备来替代以往的人工作业模式，在确保施工质量和安全的前提下，能够精准的完成施工任务达到了规定的标准，数控机械设备的广泛应用，不仅能够解决反反复复出现的施工质量问题，对一些棘手的指标达标问题进行合理的解决，而且还可以节省施工劳动的时间，加快施工进度和节奏，确保施工的质量过硬，下面就从几个方面来重点论述数控机械的含义、工作机理以及具体的作用。

1.1数控机械化施工的概念

利用数字化控制系统来开展机械化模式的施工作业，这是一种先进的施工技术手段和方案，它通过设计人员所构件的三维式立体的设计图纸所生成的各种数据模型，对施工现场的各个路段进行定位和勘察，搜集各类信息数据建成处理系统，并完善机械设备的控制系统建设等重要工作作为主要的施工框架，这其中包含了多种复杂而且难度很高的技术系统建设等准备工作，能够将各个方面和施工现场的各个区域的信息资源有机整合起来，从全局把握施工进度，并且能够针对一台或者几台正在作业的机械设备进行远程操作和控制，极其适用于各种大型复杂的土建工程项目，在其中能够充分的发挥数字化的应用优势。

1.2数控机械化施工原理

数控机械化施工，采用智能机器人全站仪实时动态定位控制或者4E0的F/G技术，实时、准确获知工程机械的三维位置和状态；系统通过接受定位系统和各种传感器发送过来的信号，实时记录传感器的数值，对数字化三维设计基准模型与当前机器三维位置状态信息，以图形、数值和声音信号等多种方式指示机械工作部件与目标工作面的相对位置，引导操作员自动控制铲刀精确施工。

1.3数控机械施工的工艺流程、以路基填筑为例，施工流程是：把设计数据输进系统中，架设好定位基站，使机械在一个定位基准上，用运料车进行装。卸料，数控操作推土机把料堆散开，自动调节铲斗粗平物料，数控操作平地机结合设计自动调节铲刀精平，数控操作压路机进行碾压，实时显示碾压区域压实度与压实遍数，结束施工，然后及时给出动态数据。

1.4数控机械施工特点

数控机械施工可以直接输入有关设计数据，进行无桩施工，一定程度上节省了人工！时间和燃油，能够有效提高设备组合在整体上的效率，增加施工过程的安全性；不再有打桩参照环节，自动化控制和进行数据采集，降低机械的使用频率；对工程量和质量进行实时监控，方便达到管控一体化；全过程实行动态控制，消除返工问题。传统机械施工，要求测量放桩和护桩，并且多人配合和多次复核，效率较低，对于天气等条件有较高依赖性，施工安全性较差；根据桩位检测进行复核调整，人工操作设备进行多次作业到位！收集和整理数据，机械使用比较频繁；现场有关数据或者设计变更数据不能及时反馈；分成若干步骤进行动态控制，经常发生返工现象。

2数控机械施工的实例和效果

2.1成型后的外观数据

未验证其技术指标，这里选择传统机械施工与数控机械施工两个方法，在一高速路段取两段各200m路段做标高数据的比较，从比较结果可以得到，传统机械和数控机械在施工后关于数据误差和精度不是一个档次，后者数据均方差要比传统机械均方差减小超过5倍。

2.2两种作业方法的成本比较和经济效益

在某高速路段一标，选择全幅400m路基工段，选择两种机械施工方式分别施工200m，数控机械方式，0.5d（施工完，一次验收后达到合格，传统机械方式，1天施工完，一次验收后达到合格。对于设备、人员和施工时间，数控机械作业模式中测量人员1人，没有辅助测量员和护桩员；数控平地机1台，推土机和压路机各1台；时间是半个班台4小时。传统机械作业模式中测量人员1人，辅助测量员2人，护桩员5人；平地机、推土机和压路机各1台；时间是1个台班8小时。人工费比较：选择数控机械，完全达到无桩化施工，只要1个测量人员对路基的外形参数进行输入与收集，没有辅助测量员和护桩员，防治现场人员干扰到机械施工，消除由此造成的安全隐患，节省很多人工费。通过施工中有关数据的计算可知，对于人工费，数控机械方式是传统机械的23.7%。燃油消耗，柴油价格按照7.16元/L：选择数控机械后，燃油费节省1156元，对于该项费用，数控机械方式是传统机械的74.2%。机械台班费：选择数控模式机械台班费节省了500元，对于该项费用，数控机械方式是传统机械的77.3%。根据上述三项费用有关数据的计算结果：传统作业方式下，人工费、燃油消耗和机械台班费共计7828元；数控作业方式下，人工费、燃油消耗和机械台班费共计5302元。所以，以200m道路施工为例，两种作业模式下直接成本，数控机械施工费是传统机械模式下的67.7%，比较起来节省32.3%。

結束语

国内交通和市政工程建设在快速发展，对于工期、成本和质量控制要求不断增高，传统机械施工已经较难满足要求，而数控机械的多机和多标段作业不仅保证施工方安全、高效和优 质施工，也对业主智能与数字化管理、实时掌控作业进展与质量、施工管理给出较可靠平台，数控机械施工以安全、高效、优质质和可以及时掌控施工情况等优势，将成为未来土建施工的一个重要发展方向。

参考文献：

[1]郑生萍.试论高速公路土建工程施工计量[J].广东建材，2012（11）：90-92

[2]刘祥坤.机械数控技术的应用现状和发展趋势[J].中国科技投资，2013（10）：130