史倩倩 張曉煒

(新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,新疆 昌吉 831100)

伴隨著我國互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的快速發(fā)展以及進(jìn)步，各種各樣的智能化技術(shù)也都獲得了良好的成績(jī)。從目前來看，人類正在向著智能化的方向發(fā)展。而對(duì)于鐵路建設(shè)領(lǐng)域來講，也不甘落后，緊跟時(shí)代發(fā)展的腳步，大力推動(dòng)著智能鐵路的發(fā)展。在大力推進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的同時(shí)，務(wù)必需要把相關(guān)的鐵路基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施品質(zhì)提升到一個(gè)更高的層次。在以前傳統(tǒng)的工程建設(shè)當(dāng)中，主要是通過以人為主的方式來建設(shè)鐵路工程，這種施工方法導(dǎo)致了工程的施工效率低下、施工品質(zhì)差以及施工的管理呈現(xiàn)混亂等情況。為此，隨著最近這幾年信息技術(shù)的不斷發(fā)展，在鐵路工程建設(shè)方面也慢慢地開始運(yùn)用以數(shù)字化以及智能化為核心的建筑信息模型(BIM)技術(shù)，為整個(gè)鐵路工程的施工模式建設(shè)帶來了全新的方向。

1 關(guān)于BIM技術(shù)的相關(guān)概念

近幾年來，BIM技術(shù)在建筑行業(yè)非常受歡迎。BIM技術(shù)并不只是單單指某一套的建筑繪圖軟件，而且也不是大眾以為的單純3D建模程序。其實(shí)BIM技術(shù)所體現(xiàn)出來的最大一個(gè)優(yōu)勢(shì)就在于其建筑模型內(nèi)可以擁有非常多的信息以及資源。對(duì)于傳統(tǒng)的建筑繪圖技術(shù)來講，大部分繪圖程度都是記錄一些簡(jiǎn)單的施工幾何信息，比如：施工當(dāng)中所涉及到的一些點(diǎn)、線、面、體等這些元素。如今隨著智能時(shí)代的到來，BIM技術(shù)也可以通過一些標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)化的塑模過程，從而有效地把一些施工的幾何信息組建成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)組件。比如：施工當(dāng)中的一些墻體、柱體以及梁、板等，而且這些參數(shù)組件除了可以攜帶一些幾何資源之外，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工的材質(zhì)、施工成本使用壽命等信息的攜帶，由此可見，BIM技術(shù)在整個(gè)營建領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)了多種可能性。

2 關(guān)于路基填筑品質(zhì)關(guān)鍵控制的相關(guān)重要因素

為了更好地保證鐵路工程路基的填筑質(zhì)量，從而更好幫助后期大面積的施工作業(yè)，提供更加安全可靠的施工材料以及穩(wěn)定的施工標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，有效避免盲目的施工方式給整個(gè)工程建設(shè)帶來的損失。為此，在實(shí)施路基填筑施工之前，非常有必要選擇一段比較具有代表性的路基段實(shí)施路基工藝性的測(cè)試。同時(shí)也要針對(duì)不相同的填料、路基填筑部位、壓實(shí)機(jī)器工具，從而最終確定好松鋪厚度以及壓實(shí)遍數(shù)等施工工藝標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。為此，這就要求相關(guān)作業(yè)人員依據(jù)整個(gè)工程的施工過程以及測(cè)試目的，將路基填筑品質(zhì)控制的關(guān)鍵因素分為以下三大類。

(1)填料因素。對(duì)于填料這一關(guān)鍵因素來講，主要包括了填料的類型以及含水率等，只有把這幾項(xiàng)填料性質(zhì)的因素控制好，才可以確保填料這一個(gè)環(huán)節(jié)的品質(zhì)控制得更好。為此，在實(shí)施填料控制的過程當(dāng)中，則需要在填料的生產(chǎn)、物流運(yùn)輸以及有效管控好填筑現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)來實(shí)現(xiàn)填料性質(zhì)的穩(wěn)定。

(2)填筑幾何因素。在這一個(gè)關(guān)鍵因素當(dāng)中，包含了路基填筑松鋪的厚度尺寸以及表面的橫坡、縱坡尺寸，還有相關(guān)的平整度等幾何尺寸的管控。為此，在進(jìn)行填筑幾何因素的控制過程當(dāng)中，需要在實(shí)施填料鋪設(shè)的時(shí)候，就要明確相關(guān)填筑體的幾何尺寸，以此來保證工程在后期一個(gè)碾壓過程當(dāng)中可以達(dá)到最好的壓實(shí)效果。

(3)碾壓因素。碾壓因素主要包含了振動(dòng)碾壓的質(zhì)量，還有碾壓的路徑值以及碾壓的遍數(shù)，碾壓方式強(qiáng)、弱振分布等的控制。碾壓控制主要是利用在碾壓的環(huán)節(jié)當(dāng)中保證壓路機(jī)必須依據(jù)實(shí)際的工藝尺寸、標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施碾壓工作，從而完成最好的壓實(shí)效果。為此，就需要針對(duì)施工過程當(dāng)中所需要用到各種施工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行智能升級(jí)，比如平地機(jī)、壓路機(jī)等。從目前情況看，在基于BIM技術(shù)以及數(shù)字化施工技術(shù)基礎(chǔ)下，在實(shí)施路基填筑施工過程當(dāng)中，主要是要把填料因素、填筑幾何因素以及碾壓因素控制好，從而很好地保證整個(gè)路基填筑施工的品質(zhì)更加穩(wěn)定。

3 傳統(tǒng)的填筑施工過程當(dāng)中所面臨的問題

在以往的施工建設(shè)過程當(dāng)中，基本都是采用傳統(tǒng)的方式實(shí)施填筑施工，為此，隨著時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展，傳統(tǒng)的填筑施工方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足目前的施工需求。傳統(tǒng)的路基填筑層針對(duì)幾何尺寸的控制方式主要有以下幾點(diǎn)：第一，相關(guān)施工測(cè)量人員先去施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施打樁以及放樣作業(yè)，以便給后期的施工作業(yè)提供相應(yīng)的參考依據(jù)；第二，施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員要先安排好相關(guān)的施工機(jī)械設(shè)備并且做好指揮工作，以此更加有效地提供指引信息；第三，施工機(jī)械操作人員要嚴(yán)格依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的放樣樁以及技術(shù)員的指引來做好坡度的控制施工作業(yè)。在這一個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，因?yàn)椴糠质┕ぷ鳂I(yè)人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及施工技術(shù)比較缺乏、人員結(jié)構(gòu)參差不齊等問題，為此，在實(shí)際施工過程當(dāng)中會(huì)造成對(duì)放樣樁的損壞，以及相關(guān)操作人員出現(xiàn)視線被遮擋等情況。從而造成了路基填筑的厚度尺寸不夠精確，產(chǎn)生厚度不均勻、填筑寬度不足，或者會(huì)出現(xiàn)超厚填筑，造成表面出現(xiàn)凹凸不平等現(xiàn)象。因?yàn)檫@種傳統(tǒng)方式進(jìn)行填筑施工的時(shí)候，每一層施工都要求對(duì)層的標(biāo)高進(jìn)行核對(duì)，這樣一來，才可以控制好下一層的填筑幾何尺寸，確保下一層填筑幾何尺寸誤差符合在范圍值之內(nèi)。為此，這種傳統(tǒng)的施工方式也就存在著一個(gè)累計(jì)誤差的問題，在實(shí)際的路基填筑時(shí)通常會(huì)產(chǎn)生少層的現(xiàn)象。

4 關(guān)于數(shù)字化施工填筑坡度的有效控制方式

關(guān)于數(shù)字化施工坡度有效控制方式以及操作步驟主要有以下幾點(diǎn)。

(1)確定好粗平厚度、精平厚度，還有松鋪系數(shù)以及填筑厚度尺寸等。在實(shí)施路基填筑之前，要提前展開一個(gè)壓實(shí)工藝性的測(cè)試。在確定好施工推土機(jī)的粗平之后，再對(duì)填筑層的表面以及壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，之后針對(duì)路基填筑層的表面厚度差以及粗平厚度差補(bǔ)推，從而展開平地機(jī)的精平作業(yè)。同時(shí)在做好路基填筑層表面的壓實(shí)作業(yè)，以及壓路機(jī)的壓實(shí)作業(yè)之后，將填筑層表面的厚度差保持在允許范圍之內(nèi)；再把松鋪系數(shù)確定好，用來施工作業(yè)時(shí)的填料準(zhǔn)備；最后，把填筑的厚度給確定好，以此來作為施工分層使用。

(2)設(shè)計(jì)BIM走向施工BIM之間的轉(zhuǎn)換。利用路基填筑的厚度，在設(shè)計(jì)模型當(dāng)中通過填料的方式實(shí)施相應(yīng)的分層，再細(xì)化到每一個(gè)施工環(huán)節(jié)當(dāng)中，從而有效展開施工填筑層作業(yè)。

(3)設(shè)置好坡度控制系統(tǒng)。在實(shí)際施工作業(yè)當(dāng)中，要設(shè)置好推土機(jī)的引導(dǎo)坡度控制系統(tǒng)，可以在控制系統(tǒng)設(shè)置好粗平厚度差，主要是用來科學(xué)地計(jì)算出推土機(jī)實(shí)際作業(yè)模型的位置區(qū)域。同時(shí)也要設(shè)置好平地機(jī)的自動(dòng)坡度控制系統(tǒng)，將相關(guān)的精平厚度差進(jìn)行設(shè)置，這一項(xiàng)作業(yè)主要可以更好地計(jì)算出平地機(jī)在實(shí)際作業(yè)時(shí)的一個(gè)模型位置。

(4)科學(xué)地導(dǎo)入施工BIM技術(shù)。在施工現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中，可以將BIM技術(shù)導(dǎo)入到坡度控制系統(tǒng)當(dāng)中，這有利于機(jī)械操作人員更好地實(shí)施施工作業(yè)，他們可以依據(jù)施工層的準(zhǔn)確區(qū)域去科學(xué)地進(jìn)行施工。

(5)做好層施工前的準(zhǔn)備。在這一步驟當(dāng)中，可以通過松鋪系數(shù)以及相對(duì)應(yīng)層的施工BIM體積計(jì)算出所需要準(zhǔn)備的填料方量。操作人員更清晰的選擇相對(duì)應(yīng)層進(jìn)行施工。

(6)通過引導(dǎo)方式實(shí)施粗平。相關(guān)的推土機(jī)操作人員可以按照坡度控制系統(tǒng)的相關(guān)提示信息實(shí)施相應(yīng)操作，通過手動(dòng)控制鏟刀的方式來實(shí)施粗平作業(yè)。

(7)通過自動(dòng)方式實(shí)施精平作業(yè)。施工現(xiàn)場(chǎng)的平地機(jī)操作人員在行駛平地機(jī)的過程當(dāng)中，可以利用坡度控制系統(tǒng)自動(dòng)控制鏟刀來實(shí)施精平作業(yè)。

(8)整理好相關(guān)的施工資料。相關(guān)工作人員要把粗平以及精平的相關(guān)施工數(shù)據(jù)進(jìn)行收集以及整理，并且做好保存記錄工作。還有一些施工成果的相關(guān)數(shù)據(jù)也可以導(dǎo)入到BIM中展開相應(yīng)的分析以及展示，還有回溯施工等，方便后續(xù)在進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)時(shí)可以給相關(guān)人員提供可靠、真實(shí)的資料。

5 關(guān)于數(shù)字化施工的填筑碾壓控制

5.1 連續(xù)壓實(shí)系統(tǒng)

在實(shí)施數(shù)字化施工的過程當(dāng)中，關(guān)于路基填筑層壓實(shí)控制這一部分，主要是利用壓路機(jī)當(dāng)中加裝一個(gè)連續(xù)壓實(shí)的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。連續(xù)壓實(shí)系統(tǒng)主要的框架構(gòu)成是由GNSS、流動(dòng)站、無線電臺(tái)、智能控制箱以及壓實(shí)傳感器等相關(guān)設(shè)備構(gòu)成。GNSS 流動(dòng)站以及無線電臺(tái)是可以完成對(duì)壓路機(jī)的振動(dòng)碾壓功能，可以通過三維空間實(shí)施非常精準(zhǔn)的定位功能。智能控制箱則可以對(duì)相關(guān)施工數(shù)據(jù)實(shí)施相應(yīng)的收集以及整理，以此更加詳細(xì)地分析施工過程當(dāng)中的各項(xiàng)BIM設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、振動(dòng)碾壓時(shí)的數(shù)據(jù)分析、壓實(shí)系統(tǒng)當(dāng)中關(guān)于壓實(shí)傳感器的相關(guān)數(shù)據(jù)等?？梢酝ㄟ^圖形化以及數(shù)字化的方式展現(xiàn)出施工現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備的施工狀態(tài)。這對(duì)于機(jī)械操作員來講，可以幫助他們更加方便的操作施工機(jī)械設(shè)備，以及更快、更加精確地實(shí)施壓實(shí)系統(tǒng)的控制工作。與此同時(shí)，壓實(shí)傳感器還可以有效地收集連續(xù)壓實(shí)值的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且把這些壓實(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送到智能控制箱當(dāng)中。

5.2 關(guān)于碾壓控制方式

在以前的路基填筑施工過程當(dāng)中，傳統(tǒng)的路基填筑層施工方式實(shí)施碾壓控制作業(yè)基本上都是直接讓壓路機(jī)的操作人員決定。通常情況下，因?yàn)橐徊糠质┕ぷ鳂I(yè)人員在工作上的疏忽，或者是工程的進(jìn)度比較緊張等原因，從而造成了路基填筑普遍產(chǎn)生壓實(shí)遍數(shù)不足夠、碾壓效果不夠均勻以及路基邊緣出現(xiàn)漏壓等明顯的施工問題。而隨著時(shí)代的發(fā)展與進(jìn)步，關(guān)于路基填筑施工方式也要跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，為此，越來越多的路基工程建設(shè)也都開始應(yīng)用數(shù)字化的施工碾壓方式。在實(shí)施數(shù)字化施工碾壓方式的過程中，可以通過連續(xù)壓實(shí)系統(tǒng)來及時(shí)的將壓路機(jī)的行駛軌跡以及路基填筑層的碾壓結(jié)果數(shù)據(jù)等都進(jìn)行詳細(xì)地記錄。通過這種數(shù)字化碾壓控制方式可以有效起到對(duì)壓路機(jī)操作人員的監(jiān)督管理作用，可以讓壓路機(jī)操作作業(yè)人員依據(jù)壓實(shí)工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，從而有效預(yù)防碾壓過程當(dāng)中因?yàn)槿藶橐蛩囟斐蓧簩?shí)質(zhì)量低下的結(jié)果。

6 結(jié) 語

總而言之，目前我國鐵路工程建設(shè)過程當(dāng)中施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變。主要是因?yàn)樵谑┕がF(xiàn)場(chǎng)過程當(dāng)中有面臨當(dāng)?shù)貧夂?、地理環(huán)境、溫度以及施工機(jī)械設(shè)備等相關(guān)因素的影響。為此，就需要針對(duì)路基填筑工程進(jìn)行不斷地研究與探討，從而更進(jìn)一步的去改善各個(gè)施工流程。