数控机械技术在公路土建施工中的实践应用

丁正林

摘 要：在公路土建施工中，新技术、新设备的投入应用，不仅可以显著的加快施工速度，而且对于提升公路工程的整体质量也有一定帮助。数控机械技术是利用计算机作为控制单元，通过编程指令控制机械设备实现高度自动化和智能化的施工，在现阶段公路、桥梁、建筑等工程施工中均有广泛的应用。文章首先对数控机械技术的应用优势和操作流程进行了概述，随后结合公路土建实例，就该技术在实际中的应用效果展开了分析。

关键词：公路工程；土建施工；数控机械；实践应用

引言：公路作为重要的公共基础设施，近年来建设规模不断增加。对于工程承建单位来说，采用一种兼顾施工效率和施工质量的技术，无疑能够创造更高的经济价值，进而提升市场竞争力。数控机械技术具有智能化、低能耗、可编程的特点，能够根据公路土建施工的需要完成现场施工任务，切实为公路土建施工带来了便利。

一、数控机械技术的应用优势

公路土建施工中使用到的机械设备数量和种类较多，常见的有压路机、自卸车、摊铺机等。这些机械设备主要以人工操作为主，而数控机械施工技术与之相比，在以下几方面具有明显的应用优势：第一，提高了各类机械设备的配套使用效果。利用控制系统的统一管理，可以对配套使用的机械设备进行高度协调的组合使用，从而极大的提高了公路土建施工效率，对于缩短工程的工期、节省成本也有一定帮助；第二，精简施工流程，在施工阶段可以自动收集和保存相关信息，现场管理人员不需要重复进行公路施工质量检查，只需要对这些数据信息进行分析，即可掌握公路施工情况；第三，真正实现了管控一体化施工，方便管理人员动态的跟踪现场施工进展，为进度调整、物料配备等工作的开展提供了指导，避免了后期因为质量不达标而出现返修的问题。正是基于上述应用优势，使得数控机械技术在现阶段的公路土建施工中得到了广泛应用。

二、数控机械技术的应用原理和操作流程

1、基本原理

数控机械施工中，核心的控制元件是微型计算机（单片机），同时配套的设备还包括全站仪、传感器、GPS设备以及RTK技术等。在施工应用时，根据微型计算机数据库中存储的控制信息，以及技术人员根据公路施工方案编制的程序指令，依次完成各项施工任务。为了保证数控机械能够高质量的完成施工任务，还设置了双重信息反馈机制。其一是利用GPS定位设备，对数控机械的运行轨迹进行实施跟踪，将运行轨迹信号发送给控制中心，进而依次为依据不断调整设备运行方向；其二是利用前端的传感器，获取施工现场的一些参数，包括设备的离地高度等，也可以起到参数调整和运行控制的作用。近年来，部分比较先进的数控机械技术还能够构建三维立体模型，为现场管理人员进行更加全面的指导提供了参考。

2、利用数控机械技术进行路基填筑的流程

路基填筑是公路土建施工的重要环节，并且路基施工质量，将会直接影响到公路的行车荷载和稳定性，利用数控机械技术可以切实提高路基施工质量。其操作流程包括：（1）将路基施工的相关信息（如路基宽度、填料厚度等）提前输入到控制系统中，进行一次系统仿真，通过调试保证系统正常运行。架设定位基站，辅助进行数控机械设备的运行定位；（2）使用自卸汽车沿公路进行卸料，同时配套使用的数控推土机将卸料进行均匀摊铺。摊铺过程中根据前端传感器收集填料厚度，保证了路基上填料的厚度一致，使路面保持平整。（3）数控平地机根据设计要求，对路面进行“粗平”和“精平”。（4）数控压路机完成填料的压实工作，对压实后的路基强度进行自动测量，并与标准值进行比对，如果实际测量值低于标准值，则完成第一次碾压后重复一次，直到压实度达到标准。（5）完成路基填筑施工，将所有施工数据保存后，数控系统复位。

三、数控机械技术的实际应用

1、数控施工标高误差

施工人员应找出数控施工中的标高误差，从而更好的进行数据的对比分析，针对这种情况，在施工中要分析施工的优势和精准度，并将其当作一种重要的指标。相关人员要是采用传统的施工技术，对该工程进行处理，那么就要找出标高数据和数控机械技术之间的误差，从而说明数控技术在其精准度方面有着明显的优势。从该标段的实际数据比较情况来看，应用数控机械技术辅助施工，在标高控制方面能够有效减小误差，并有效提升了精度和准确性，从而可知得知数控机械技术在公路土建施工中优越的性能，这种做法能够增强施工的管控力度。

在公路工程施工运用中，应用数控机械技术，能够有效节省时间和成本，通过这种方式，增加公路施工的在施工过程中，施工人员应合理控制施工的质量和精确度，尽量降低作业行程，通过这种运营成本的安排，做好低碳环保工作。这些数据能够当作历史数据保存，并方便后期管理，在道路维修和养护中，要了解施工情况，应用数控技术，提供了有利的技术保证，提高了工作效率，值得在公路建设中推广应用。

2、施工成本与效益

在一些高等级的公路工程中，对于路面平整度有较为严格的要求，现场施工时需要进行测量放桩，为机械施工提供参考。由于公路工程的跨度大，加上不同地区的地质条件、地形地貌有很大差别，因此测量放桩施工会占用较多的成本和时间。利用数控机械设备进行公路土建施工，则在很大程度上避免的此类问题。首先，利用数控机械的传感器技术，RTK技术等，可以根据施工环境的变化，自动的调整参数，不需要通过测量放桩为机械施工提供参考，间接的节省了人工成本，也有利于加快工程进度。其次，从实际的施工效果上看，采用数控机械技术完成的公路工程质量也明显优于普通机械施工。尤其是在一些复杂地质（如软土地质、冻土地质等）条件下，采用测量放桩施工没有考虑到路基沉陷的问题，后期公路投入使用后很可能会因为承载力不足而出现沉降现象。而采用数控机械施工，则可以将这种考虑在内，从而提高了公路的整体质量。综合来看，数控机械技术无论是在优化公路整体质量，还是帮助施工单位节省成本支出方面，都具有一定的应用优势。

四、应用数控机械技术的注意事项

目前数控机械技术已经在工程建设中得到了广泛应用，但是也发现部分情况下存在施工效率不高等问题，究其原因，很大程度上与现场施工人员的操作和管理技术不熟练有关。因此，在实际应用数控机械技术时，也要注意做好以下几点注意事项，以便于最大化的发挥其应用优势：第一是要做好设备的配套使用。数控机械技术优势的体现，在于利用信息化控制实现了多种数控设备的联动，从而极大的提高了工作效率。因此，现场施工人员应当做好系统配套调试工作；第二，要根据反馈信息不断的进行参数或指令的调控，以确保现场施工能够高精度的进行；第三，要注意做好数控机械设备的维护工作，由于数控机械的精密度较高，加上现场施工环境复杂，需要通过定期养护与检修，确保数控系统的稳定运行。

结语：公路土建施工中使用数控机械设备，可以有效的提高施工效率，同时也有利于保证工程质量。但是在实际运用过程中，也经常会出现系統运行故障，需要技术人员能够做到具体问题具体分析，保障数控机械设备正常使用，切实维护施工单位的经济效益。

参考文献：

[1]马岩，张代宇.我国家具机械数控技术的开发方向与应用前景[C]//2017全国木材加工技术与装备发展研讨会论文集.2017.

[2]马春荣，刘颖.CAXA制造工程师在复杂模具数控加工中的应用[J].沈阳航空航天大学学报，2015，22（2）：107-109.

[3]孙全喜，于宏阁，刘泽林.数控技术在现代机械制造中的发展应用及前景[J].内蒙古科技与经济，2015（24）：73-73.