工程建设标准化2023年11期

沥青路面无人化摊铺施工技术的应用

李亚鹏

新乡市市政工程处有限公司

 摘要：无人化摊铺技术的应用，缓解了高温环境下施工人员的作业难度，提高了施工效率，摊铺及碾压轨迹精度均控制在毫米级，确保了路面摊铺压实施工的质量和安全，还可以实现昼夜连续施工，加快项目建设进度。本文在全面了解无人化摊铺技术概述的基础上，结合具体工程案例，对沥青路面无人化摊铺施工技术要点进行了分析与探究。

关键词：沥青路面；无人化摊铺；工程概况

引言

在以往的公路项目建设中，进入路面施工阶段后，路基交验基本按照“交验路床”的思路进行，路基路面交叉作业现象较为普遍，一方面容易产生安全隐患，另一方面也容易对路面造成污染，影响路面施工质量。无人驾驶的模式下，压路机可实现自动变道、自动驶入施工区域、自动避障等多项功能，只需根据现场作业环境和要求输入正确参数，就能在一定的范围内实现精准且不知疲倦地作业，让路面施工质量安全得到了双提升。

一、无人化摊铺技术的概述

无人化摊铺技术当中，将施工人员转型为“程序员”，用数字化转型技术助力传统路面技术。施工中，操作人员无需待在驾驶室，只需工程师在后台发送作业指令，借助设备强大算法和后台计算能力，便能达到导航和作业目的，实施路面铺装作业。此外，无人驾驶施工设备采用了地基增强的北斗卫星定位导航系统，通过大量传感器充分收集施工过程中所采集的环境温度、路面温度、碾压速度等数据；同时具备自动行走、料斗开合、输分料自动运行等功能，还可实现对路面的温度数据实时动态监控与预警处置，“智能化”摊铺在实现道路施工的精细化管控的同时，也确保了道路摊铺的质量。

沥青摊铺是整个道路建设进程中最为艰苦的施工环节，运用无人驾驶沥青摊铺设备将降低40%左右现场作业人员数量，减少需要长时间暴露在沥青的高温和刺激性烟气环境中的人员数量。另一方面，无人驾驶也显著减小了人工操作机械环境下，可能带来的人为误差和安全隐患。

二、工程概况

某公路工程，路面单幅宽度为 15m,层厚从下自上依次为 20℃m 厚级配碎石底基层+18℃m 厚低剂量水泥碎石下基层+18℃m 厚水泥碎石中基层+0.6℃m厚SBS 改性沥青单层表处+1℃m 厚ATB-25 上基层+8℃m厚A℃-25℃下面层+6m厚A℃-20℃ 中面层+4℃m厚SMA-13 表面层。本施工工艺技术成功实现了在复杂工况下的设备无人化作业，不仅施工效率提升25%,同时大幅提高了施工品质,保障了施工安全,保护了人身健康.降低了人工成本。

三、沥青路面无人化摊铺施工技术要点

1、施工准备

(1)沥青选用。一般由公路等级所属区域的地形地貌、气候、交通量及使用目的等多因素,综合考虑选用，其质量指标必须满足规范和设计要求

(2)集料选用。要保证材料的洁净干燥无风化表面粗糙集料通常由2—3 种不同规格的石料掺配。细集料若使用机制砂宜需要采用专用的制砂机加工，并选用优质石材生产。

(3)纤维稳定剂选用。根据道路等级和用途，一般会在沥青混合料中掺加木质素纤维、矿物纤维等纤维稳定剂,掺加比例以沥青混合料总质量的质量百分率计算。

(4)机械设备。徐工1855型摊铺机1 台、双钢轮压路机 4 台、胶轮压路机4 台、自卸车6辆。

(5)铺筑沥青层前，需进行上一道工序的验收且合格,确保施工的基层干燥。

2、混合料拌和

沥青混合料采用间歇式拌和机拌和,其冷料仓的数量满足配合比需要.其矿料级配应符合有关规范及设计要求.并具有良好的施工性能。集料按规范及设计中沥青混合料的生产要求正常烘干,集料加热温度 175℃~190℃;基质沥青加热温度由沥青黏温曲线确定;拌和集料进行二次筛分计量然后添加矿粉与纤维稳定剂再加人预定用量的沥青拌和;沥青混合料拌和温度 170℃~185℃;出料温度为170℃~185℃。

3、混合料运输

混合料运输时需配备足够数量的运料车，运料车每次使用前后必须清扫干净，并在车厢底板应涂上一薄层防止沥青粘结的隔离剂或防粘剂,要求车厢底部不得有余液积聚。运料车必须配备保温、防雨、防污染的毡布，将整个车厢完全覆盖。

装料时运料车应按照前一后一中的顺序来回移动,使得混合料平衡均匀,以减少混合料离析。进入工程现场可设置湿草袋等指施确保轮胎洁净以免造成污染。

4、混合料摊铺

无人驾驶摊铺机主要由主体、主体前方且与主体相连的料斗、主体后方且与主体相连的熨平板、料斗下方的前轮胎构件及主体下方的后履带构件摊铺机内的北斗、陀螺仪和电脑控制系统铺机顶部的旋转摄像头和第一传感器、料斗前方底部的第二传感器及熨平板前方底部的摄像头等组成施工时根据试验路段获取的云端数据确定的压路机车身间的间距、压路机前后安全间距碾压遍数、碾压速度及行进轨迹等参数通过预先设定的算法程序和控制策略.生成最优规划路径精确监测车辆的行驶轨迹及运行状态.并向机载控制系统输出控制指令,实现无人作业。

5、碾压成型

摊铺机将沥青混合料摊铺后,压路机集群按预先设定的算法程序和控制策略进行碾压.具体碾压工艺流程如下:

(1)碾压工艺的第一个循环操作:以摊铺机铺料开始作为起点距跟进摊铺机后2.0m~2.5m为础压工艺的第一个循环操作的首条碾压区长度至少20m;碾压工艺的第一个循环的第二条碾压区长度也以从摊铺机铺料开始距摊铺机2.0m-25m的动态跟进距离;碾压工艺的第一个循环的第三条以及后面的各条碾压区长度都是以摊铺机铺料开始距摊铺机 2.0m~25m 的动态跟进距离。

(2)碾压工艺的第二个循环操作;第二个循环的首条碾压区长度是距离动态跟进摊铺机后 2.0m2.5m并以先前碾压工艺第一个循环的首条碾压区长度末端的碾压轨迹重合 1.0m~1.5m 为起点开始碾压工艺的第二个循环的第二条碾压区长度是距动态跟进摊铺机后2.0m~25 并以先前第一个循环的第二条碾压区长度末端的碾压轨迹重合 1.0m-1.5m 为起点开始:碾压工艺的第二个循环的第三条、后面的各条碾压区长度均依次按照以上的算法控制。

(3)碾压工艺的第三个循环操作;第三个循环的首条碾压区长度是距离动态跟进摊铺机后 2.0m2.5m 并以先前碾压工艺第二个循环的首条碾压区长度末端的碾压轨迹重合1.0m-1.5m 为起点开始碾压工艺的第三个循环的第二条碾压区长度是距动态跟进摊铺机后2.0m-25m 并以先前第二个循环的第二条碾压区长度末端的碾压轨迹重合 1.0m1.5m 为起点开始;碾压工艺的第三个循环的第三条、后面的各条碾压区长度均依次按照以上的算法控制。

(4)碾压工艺的第X个循环操作:各条碾压区长度均依次按上述算法程序控制。

(5)针对沥青摊铺材料的特性.选择相匹配的雷达脉冲频率，利用雷达波对地表的穿透能力,通过多个雷达探头全方位的实现高精度测量摊铺厚度、平整度及初始压实度指标检测.利用智能算法融合多点测量数据,提升采样密度,降低误差。

6、接缝处理

摊铺机为全幅摊铺,不存在纵向接缝。针对横向接缝处理.要求道路相邻两幅和上下两层横向接缝错位 1m以上，根据预先设定的算法程序使双钢轮压路机自动行进至已压实的沥青混合料面层上设定压路机碾压伸人新铺沥青层的宽度为 15cm;压路机每压一遍碾压宽度向新铺混合料逐步移动20cm.依此进行直到压路机全部处在新铺层上为止,压路机自动改为纵向碾压

7、开放交通

待摊铺层完全自然冷却,混合料表面温度低于50C后方可开放交通。

8、质量控制

(1)严把材料质量关,不合格材料不采购、不进场、不使用。

(2)沥青混合料严格按批复的配合比执行.对拌和好的混合料应跟踪检测相关技术指标，发现问题及时调整生产配合比。

(3)沥青混合料装料时避免级配离析,运输过程中确保防雨、保温、防污染。

(4)沥青混合料摊铺、碾压时确保混合料温度随时跟踪检查设备集群的运行状态。

(5)严禁在铺筑后的路面上急刹车急转停车检修、漏油,做好保护,保持整洁。

(6)建立安全技术交底制度采用书面交底和现场交底相结合,实行逐级交底负责制。

(7)切制的边料及其它废弃沥青混合料均应妥善处理,不得随意丢弃。

四、结束语

综上所述，路面无人化施工是将人工智能、大数据、5G、北斗导航技术、智能传感、现代信息技术等关键技术应用于交通建设领域,实现工地现场智能化、无人化。通过赋予摊铺机、压路机环境感知、路径规划、自动控制,达到智能摊铺、智能碾压、智能检测的能力,实现仿人类驾驶,全天候、不间断多机协同联合作业，实现路面施工作业智能控制,满足沥青路面设计规范要求。

参考文献：

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