數(shù)字化施工技術(shù)在機(jī)場(chǎng)水穩(wěn)層施工中的應(yīng)用

曹張帆

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與科技水平的高速發(fā)展，數(shù)字化施工技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)施工中。而機(jī)場(chǎng)水穩(wěn)層是一項(xiàng)具有復(fù)雜且系統(tǒng)的工程項(xiàng)目?；诖吮疚闹饕獙?duì)機(jī)場(chǎng)水穩(wěn)層施工中的數(shù)字化施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行闡述，并以某機(jī)場(chǎng)為實(shí)例分析數(shù)字化施工技術(shù)在機(jī)場(chǎng)水穩(wěn)層施工中的應(yīng)用，

關(guān)鍵詞：數(shù)字化;機(jī)場(chǎng)水穩(wěn);施工應(yīng)用

數(shù)字化施工是基于物聯(lián)網(wǎng)、BIM、GIS等先進(jìn)技術(shù)，將傳統(tǒng)的施工管理過(guò)渡到以“智慧化、精益化”管理為核心的基礎(chǔ)平臺(tái)，并提供多種現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景。機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道建設(shè)是智慧機(jī)場(chǎng)建設(shè)中的核心工程，在場(chǎng)道施工中，由于地質(zhì)復(fù)雜、含水量不穩(wěn)定、作業(yè)規(guī)范難統(tǒng)一、專(zhuān)業(yè)人員少、監(jiān)管難度大等等問(wèn)題，經(jīng)常造成返工導(dǎo)致工期延長(zhǎng)或者質(zhì)量等問(wèn)題。而利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用數(shù)字化施工系統(tǒng)可以做到強(qiáng)夯、碾壓、振搗等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而控制機(jī)場(chǎng)的施工質(zhì)量。

1 某機(jī)場(chǎng)工程簡(jiǎn)介

某地區(qū)機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目占地面積約26km2，投資額799.8億元，飛行區(qū)等級(jí)指標(biāo)4C，主要建設(shè)1條長(zhǎng)2600m，寬46m的跑道，主、次降方向均設(shè)置I類(lèi)精密進(jìn)近系統(tǒng)，1條長(zhǎng)1520m的局部平行滑行道和2條垂直聯(lián)絡(luò)道，某新機(jī)場(chǎng)建設(shè)指揮部引入飛行區(qū)數(shù)字化施工管理信息系統(tǒng)輔助項(xiàng)目管理。

2 數(shù)字化施工概述

數(shù)字化施工是利用定位技術(shù)、傳感器技術(shù)等手段對(duì)工程機(jī)械的施工指標(biāo)進(jìn)行記錄，用數(shù)字化的手段對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行判斷，輔助人工進(jìn)行決策。數(shù)字化施工就是將施工管理過(guò)程中的信息進(jìn)行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化及智能化，充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段，解決施工過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題，最大程度提升施工過(guò)程信息的利用價(jià)值和使效率最大化。傳統(tǒng)工程施工技術(shù)較為單一化，主要是靠人工操作，不僅降低工作質(zhì)量與工作的高效性，還可能會(huì)引起操作誤差，從而為工程施工帶來(lái)安全隱患。

3 數(shù)字化施工技術(shù)在機(jī)場(chǎng)水穩(wěn)層施工中的應(yīng)用

3.1 振動(dòng)壓實(shí)施工

該地區(qū)新機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)場(chǎng)道地基處理施工中采用了數(shù)字化控制技術(shù)，通過(guò)壓實(shí)施工實(shí)施監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)了智能管理，有效提升了工作效率，節(jié)約了施工成本。該智能壓實(shí)管理系統(tǒng)相對(duì)傳統(tǒng)壓實(shí)施工具有以下優(yōu)勢(shì)：①實(shí)時(shí)監(jiān)控壓實(shí)過(guò)程和壓實(shí)質(zhì)量;②監(jiān)測(cè)壓實(shí)遍數(shù)，避免欠壓、過(guò)壓;③實(shí)時(shí)顯示路面 CMV 密實(shí)度，且能夠更快、更準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)顯示壓實(shí)密度，減少返工次數(shù);④有針對(duì)性地檢測(cè)薄弱點(diǎn)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，杜絕質(zhì)量隱患。該系統(tǒng)可顯示作業(yè)區(qū)域位置、軌跡、碾壓遍數(shù)、層厚、高程、CMV 等壓實(shí)監(jiān)控信息，對(duì)壓實(shí)施工作業(yè)流程實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化管控，不僅效率高，而且支持?jǐn)?shù)據(jù)歷史回放，能針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行原因分析。該系統(tǒng)圖形的細(xì)膩程度可通過(guò)地圖比例尺變化調(diào)整，在保證圖形清晰度的同時(shí)也不損失運(yùn)行速度。該系統(tǒng)還可針對(duì)機(jī)械工作狀態(tài)進(jìn)行獨(dú)立統(tǒng)計(jì)分析，方便了工程量的計(jì)算。

3.2 強(qiáng)夯施工

該工程的強(qiáng)夯施工依托數(shù)字化控制技術(shù)，構(gòu)建了主要由GNSS系統(tǒng)、滾動(dòng)傳感器、操作室內(nèi)顯示屏以及管理平臺(tái)組成的強(qiáng)夯機(jī)數(shù)字化施工系統(tǒng)。在不妨礙機(jī)械設(shè)備正常工作、不影響車(chē)輛本身外觀的情況下，通過(guò)在車(chē)身設(shè)置定位天線(xiàn)、高精度模塊、傳感器、平板監(jiān)控等設(shè)施，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星定位接受信號(hào)、產(chǎn)生數(shù)據(jù)并上傳等功能。作業(yè)之前，需把各項(xiàng)施工數(shù)據(jù)（例如地形數(shù)據(jù)、參數(shù)要求等）輸入到系統(tǒng)里，待發(fā)出指令后，機(jī)械設(shè)備便可按照要求自動(dòng)作業(yè)。與此同時(shí)，各工區(qū)質(zhì)檢人員可通過(guò)電腦登錄監(jiān)控平臺(tái)，第一時(shí)間掌握強(qiáng)夯施工的夯錘高度、夯擊次數(shù)、錘重等信息，并可通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題也可實(shí)時(shí)解決，同時(shí)還為業(yè)主、監(jiān)理及施工等部門(mén)進(jìn)行重點(diǎn)檢查提供了依據(jù)。

實(shí)踐證明，強(qiáng)夯機(jī)數(shù)字化施工系統(tǒng)相比傳統(tǒng)強(qiáng)夯施工具有以下優(yōu)勢(shì)：①利用 GNSS 系統(tǒng)可免去傳統(tǒng)人工布點(diǎn)的施工步驟，且GPS定點(diǎn)要比人工布點(diǎn)更加精確、方便，保證了后期工程計(jì)量的準(zhǔn)確性，也有效解決了傳統(tǒng)測(cè)量不方便、不準(zhǔn)確、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題，杜絕了工程項(xiàng)目移位、工程項(xiàng)目“變胖”及“變瘦”等現(xiàn)象的發(fā)生;②傳統(tǒng)施工交驗(yàn)時(shí)常出現(xiàn)人為主觀意愿導(dǎo)致的“偷錘漏打”等違規(guī)現(xiàn)象，而該系統(tǒng)通過(guò)應(yīng)用數(shù)字化監(jiān)控平臺(tái)，能夠有效避免此類(lèi)不良現(xiàn)象，確保施工質(zhì)量;③數(shù)字化管理使夯機(jī)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)即能直接開(kāi)始施工，機(jī)械使用效率高，且其滾動(dòng)傳感器可以詳實(shí)地記錄強(qiáng)夯次數(shù)和夯沉量，減少了測(cè)量人員的工作量，也節(jié)約了建設(shè)成本;④數(shù)字化設(shè)備的應(yīng)用能夠保證施工過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控和完整的信息追溯，施工過(guò)程透明，業(yè)主、監(jiān)理單位、施工單位等工程參與各方不僅可通過(guò)登錄監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)交流，及時(shí)掌握施工質(zhì)量、工程計(jì)量、施工進(jìn)度等信息，而且也可避免施工過(guò)程中出現(xiàn)作弊行為;⑤進(jìn)一步規(guī)范了現(xiàn)場(chǎng)施工，提升了綜合施工管理水平。

3.3 攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用與特征

大部分?jǐn)備仚C(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是采用傳統(tǒng)PID控制法進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)對(duì)PID控制器進(jìn)行合理調(diào)整，使其3個(gè)參數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，這就增加了機(jī)場(chǎng)操作難度。同時(shí)，由于對(duì)象參數(shù)容易到工作環(huán)境以及外界因素的影響從而產(chǎn)生變化，因此不得不對(duì)已經(jīng)調(diào)整好的參數(shù)進(jìn)行重新調(diào)整，這樣一來(lái)難以確保攤鋪施工的整體高效性。在攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)充分考慮到攤鋪機(jī)的滯后性、非線(xiàn)性以及時(shí)變性等特點(diǎn)，可在最大程度上降低參數(shù)調(diào)整難度。在面對(duì)復(fù)雜項(xiàng)目時(shí)，攤鋪機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確地完成攤鋪工作。系統(tǒng)本身能夠避免因拉線(xiàn)誤差或者是打樁誤差而導(dǎo)致的高程錯(cuò)誤與坡度錯(cuò)誤。自動(dòng)全站儀能夠以10次/s頻率對(duì)三維動(dòng)向進(jìn)行跟蹤測(cè)量，并經(jīng)無(wú)線(xiàn)電將數(shù)據(jù)信息傳輸至機(jī)載控制箱內(nèi)，隨即與橫坡傳感器數(shù)據(jù)信息進(jìn)行結(jié)合，對(duì)比分析三維實(shí)際坐標(biāo)與攤鋪機(jī)具體位置，經(jīng)控制器將修正命令傳輸?shù)綑C(jī)械液壓系統(tǒng)。攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)具有的特點(diǎn)：①無(wú)需拉線(xiàn)打樁;②實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù);③減少施工人員輸出;④不會(huì)受到外界因素（光線(xiàn)）的干擾;⑤智能化顯示;⑥自動(dòng)化控制;⑦實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。第一，在全站儀的引導(dǎo)下，有助于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工狀況進(jìn)行管理，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化;第二，在攤鋪施工過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，可能更好對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效控制;第三，在應(yīng)用攤鋪?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)程中不需要過(guò)多的施工人員，因此減少施工人員的輸出;第四，由于不會(huì)受到外界因素（光線(xiàn)）的干擾，因此可以全天化作業(yè);第五，可在控制箱中的屏幕上實(shí)時(shí)觀察到現(xiàn)場(chǎng)施工情況，有助于人員進(jìn)行操作;第六，對(duì)路面坡度與高度進(jìn)行自動(dòng)化控制、數(shù)字化監(jiān)控，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。第七，精度把控?cái)備伿┕顟B(tài)，在一定程度上能夠控制施工成本。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化施工貫穿于整個(gè)場(chǎng)道施工過(guò)程，它能夠解決施工管理過(guò)程中的各種難題，但要結(jié)合項(xiàng)目的施工規(guī)模、地質(zhì)復(fù)雜程度以及施工時(shí)間來(lái)確定是否可應(yīng)用數(shù)字化施工技術(shù)。盲目的使用反而會(huì)增加施工管理難度，造成施工成本增加，只有合理科學(xué)的應(yīng)用，才能夠發(fā)揮數(shù)字化施工的最大優(yōu)勢(shì)。

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