论文部分内容阅读
摘 要：现代公路施工中，随着工程量的增多，在机械作业上需要不断增加，特别是这几年发展较快的数控机械受到施工企业较多的关注。本文根据实例对数控机械化进行了论述，并对数控机械技术的概念、施工原理和工艺进行了详尽的介绍，对今后工作的开展具有指导性意义。
关键词：数控机械；技术；公路土建施工；应用
1数控机械的概述
随着科学技术的发展，数字化控制技术在各行业得到了广泛应用，其应用程度，间接地反映出行业的现代化水平。以往土建工程的标高“坡度”平整度等一系列外形参数，均是机械操作手通过目测桩位以手工操作土方机械来控制，通过检查测量来复核调整的。由于土方机械性能各异，机械操作手水平参差不齐等原因，增加了操作的随机性，势必降低产品一次验收合格率，为保证质量合格，难免造成返工，这样不但提高了成本，浪费了资源，也影响了施工进度和企业形象。数控机械化施工技术的应用，能很好地解决这一系列问题。
1.1数控机械化施工的概念
数控机械化施工，是指依托建立的三维设计图数据模型、工地现场定位及数据采集系统、数控机械控制系统等基础平台，通过结合双向通讯技术，整合工地信息资源，突破时间、空间的局限，对单台、多台甚至整个工地的施工机械，实现实时管理、精准控制的施工模式。在市政公用工程、道路工程、水利、矿山工程、机场、大型广场和商业用地等土建基础工程
项目中，可以将数字智能控制系统安装在平地机、推土机、挖掘机、压路机和摊铺机等施工机械上以组成数控智能设备，广泛应用于断面土石方开挖、边坡修整、场地平整、水稳基层、油面的摊铺，以及各阶段的压实和验收。数控机械化施工，不但可以采用单机、多机组合，实行对某工序及分项工程的控制，也可以实现全线多标段、多机械的组合，这样就能为业主实现管控一体化提供一个很好的管理平台。
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，而且对于天气和光线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%。
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
关键词：数控机械；技术；公路土建施工；应用
1数控机械的概述
随着科学技术的发展，数字化控制技术在各行业得到了广泛应用，其应用程度，间接地反映出行业的现代化水平。以往土建工程的标高“坡度”平整度等一系列外形参数，均是机械操作手通过目测桩位以手工操作土方机械来控制，通过检查测量来复核调整的。由于土方机械性能各异，机械操作手水平参差不齐等原因，增加了操作的随机性，势必降低产品一次验收合格率，为保证质量合格，难免造成返工，这样不但提高了成本，浪费了资源，也影响了施工进度和企业形象。数控机械化施工技术的应用，能很好地解决这一系列问题。
1.1数控机械化施工的概念
数控机械化施工，是指依托建立的三维设计图数据模型、工地现场定位及数据采集系统、数控机械控制系统等基础平台，通过结合双向通讯技术，整合工地信息资源，突破时间、空间的局限，对单台、多台甚至整个工地的施工机械，实现实时管理、精准控制的施工模式。在市政公用工程、道路工程、水利、矿山工程、机场、大型广场和商业用地等土建基础工程
项目中，可以将数字智能控制系统安装在平地机、推土机、挖掘机、压路机和摊铺机等施工机械上以组成数控智能设备，广泛应用于断面土石方开挖、边坡修整、场地平整、水稳基层、油面的摊铺，以及各阶段的压实和验收。数控机械化施工，不但可以采用单机、多机组合，实行对某工序及分项工程的控制，也可以实现全线多标段、多机械的组合，这样就能为业主实现管控一体化提供一个很好的管理平台。
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，而且对于天气和光线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%。
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