一种水泥稳定层3D摊铺工艺及3D摊铺系统

技术领域

本发明涉及路面施工技术领域，具体涉及一种水泥稳定层3D摊铺工艺及3D摊铺系统。

背景技术

目前在进行路面水泥稳定层铺设时，大多采用挂线和架设铝合金控制系统进行路面摊铺工作，整个摊铺过程，工作程序繁琐，投入人员多，内外业作业人员作业单一、枯燥且劳动强度大，还受运输车辆和摊铺机传感器影响挂线等各方面因素影响，造成施工企业的投入相对比较大，施工的质量波动也比较大，特别是平整度和坡度合格率影响很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水泥稳定层3D摊铺工艺及摊铺系统，本发明所解决的技术问题为：现有技术中采用挂线和架设铝合金控制系统进行路面摊铺工作，导致路面平整度和坡度合格率不好的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种水泥稳定层3D摊铺工艺，其用于在路面摊铺过程中，通过不断修正摊铺机底部熨平板的高度和角度，保障路面的平整度和坡度。包括以下步骤:

根据预设的设计数据建立3D施工模型。3D施工模型包括摊铺机的预设施工参数和施工路面各点的理想坐标参数。

控制摊铺机按照预设施工参数进行摊铺工作，并实时采集摊铺后路面各点的实际坐标参数。

将实际坐标参数与理想坐标参数作差，得到坐标差值。

根据坐标差值修正预设施工参数，进而调整摊铺机底部熨平板的高度和角度。

作为本发明进一步的方案：摊铺机的预设施工参数包括摊铺机的行进速度、熨平板的高度和角度。

作为本发明进一步的方案：摊铺后路面各点的实际坐标参数通过全站仪采集得到。其中，全站仪架设在测量控制点上，全站仪的棱镜安装在摊铺机的桅杆上。全站仪通过棱镜测得摊铺机上桅杆的坐标参数，经转换得到摊铺后路面各点的实际坐标参数。

作为本发明进一步的方案：当施工路面上摊铺机为一台时，全站仪为两台。当施工路面上摊铺机为两台时，全站仪为三台。

本发明还公开了一种3D摊铺控制系统，其用于在摊铺机摊铺过程中，不断修正摊铺机底部熨平板的高度和角度，保障路面的平整度和坡度。包括三维位置定位子系统、车载控制子系统和辅助软件子系统。

三维位置定位子系统，其用于实时采集摊铺路面上各点的三维坐标参数。

车载控制子系统用于接收实时的三维坐标参数，并根据实时的三维坐标参数与预设施工路面各点的理想坐标参数之间的误差调整摊铺机底部熨平板的高度和角度。

辅助软件子系统用于根据设计数据建立3D施工模型，并实现施工现场数据与3D施工模型中模型数据的相互转换。

作为本发明进一步的方案：三维位置定位子系统包括全站仪。全站仪架设在测量控制点上，全站仪的棱镜安装在摊铺机的桅杆上。全站仪通过棱镜测得摊铺机上桅杆的坐标参数，经转换得到摊铺后路面各点的实际坐标参数。

作为本发明进一步的方案：车载控制子系统包括主控制器、两台控制手柄、两个360°棱镜、横坡传感器、车载电台、接线盒和线缆。其中，

横坡传感器安装在摊铺机上，且通过线缆与接线盒连接。

两个360°棱镜安装在摊铺机的桅杆上。

两台控制手柄用于控制熨平板的高度和角度，且均通过线缆与接线盒连接。

车载电台通过线缆与主控制器连接。

作为本发明进一步的方案：3D摊铺控制系统的控制过程包括：全站仪捕获安装在摊铺机桅杆上棱镜的三维坐标数据，通过车载电台实时将棱镜坐标数据传送到主控制器中，主控制器将获得的当前坐标信息与3D施工模型的预设三维数据进行对比，生成相应的高程差，对高程差进行修正，并把修正信息传输到摊铺机上的控制手柄，控制手柄生成相应的比例驱动信号，摊铺机上的液压阀根据接收到的比例驱动信号进行驱动摊铺机牵引臂液压油缸使熨平板进行相应方向的调整和修正，从而使摊铺道面产生坡度和高程变化，弥补路面波动。

本发明的有益效果：

(1)施工精度高。因减少或避免了测量放样、内业处理、挂线、施工摊铺等环节的影响。可以很好的控制结构层摊铺的标高和横坡，从而确保摊铺平整度和横坡值的精度，尤其在弯道摊铺时，效果更明显。

(2)降低施工成本。主要体现为：减少测量人员、挂线工人等人工成本降低材料费用的浪费，主要是可以精准的控制每个结构层的厚度，避免返工处理以及单价高的材料代替单价低的材料进行施工提高效率，缩短工期，降低消耗。

(3)降低安全隐患。施工现场无需工人进行挂线和移动铝合金梁，避免运输车辆倒车和卸料以及碰撞导线装置造成人员的伤害。减少测量人员作业以及挂线工人打桩挂线的程序。

(4)适用性强，可适用于各类型水稳、沥青摊铺机，也可适用于水泥面层或其他摊铺设备的施工，其中可与福格勒、维特根等摊铺机实现3维数据的无缝衔接。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明水泥稳定层3D摊铺工艺的流程图；

图2是本发明3D摊铺系统的结构框图；

图3是本发明3D摊铺系统的工作原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例公开了一种水泥稳定层3D摊铺工艺，用于在路面摊铺过程中，通过不断修正摊铺机底部熨平板的高度和角度，保障路面的平整度和坡度。请参阅图1所示，水泥稳定层3D摊铺工艺包括以下步骤:

S1、根据预设的设计数据建立3D施工模型。3D施工模型包括摊铺机的预设施工参数和施工路面各点的理想坐标参数。其中，摊铺机的预设施工参数包括摊铺机的行进速度、熨平板的高度和角度等。

S2、控制摊铺机按照预设施工参数进行摊铺工作，并实时采集摊铺后路面各点的实际坐标参数。其中，摊铺后路面各点的实际坐标参数通过全站仪采集得到。全站仪架设在测量控制点上，全站仪的棱镜安装在摊铺机的桅杆上。全站仪通过棱镜测得摊铺机上桅杆的坐标参数，经转换得到摊铺后路面各点的实际坐标参数。

S3、将实际坐标参数与理想坐标参数作差，得到坐标差值。

S4、根据坐标差值修正预设施工参数，进而调整摊铺机底部熨平板的高度和角度。

需要注意的是，在本实施例水泥稳定层3D摊铺工艺施工前需要做准备工作，准备工作包括混凝土的配比设计、摊铺机的数量设计、与摊铺机相配套的测量定位设备和摊铺机的控制设备等到。

其中，混凝土的配比设计由监理工程师审核，对各种原材料进行符合性试验。

当采用一台摊铺机时，全站仪为两台。当摊铺机为两台时，全站仪为三台。且全站仪架设在摊铺机前进方向的测量控制点上，当摊铺机靠近全站仪后，需要改变全站仪的架设位置。

摊铺机的控制设备包括主控制器、两台控制手柄、两个360°棱镜、横坡传感器、车载电台、接线盒和线缆等。其中，横坡传感器安装在摊铺机上，且通过线缆与接线盒连接。两个360°棱镜安装在摊铺机的桅杆上。两台控制手柄用于控制熨平板的高度和角度，且均通过线缆与接线盒连接。车载电台通过线缆与主控制器连接。

本实施例中，主控制器为MPC1310控制箱，可接收数据、存储数据、进行数据对比并生产修正值，还可自动传送修正值给控制手柄，还可以通过MPC1310控制箱操控摊铺机进行相应的运行。MPC1310控制箱操作极为简便，运行时只需按下按钮即可。控制盒上的图形显示简单易懂，操作员在进行简单培训后可快速理解并掌握使用。

控制手柄为MOBA-Matic控制手柄，可以储存40种不同机器的液压设定模式。通过液压模式，可以为不同的机器选择相应的液压模式。可精确显示施工表面横向坡度。控制手柄上两个明亮的按钮提示，无论烈日或夜晚都能轻松监测使用。

棱镜360°的设计可以确保任意水平方向都能正确追踪；设计了螺丝孔和螺丝两种安装方式，便于各种方式的安装。

横坡传感器设计时解决了振动和高温的影响。坡度精度高，控制偏差在+/－0.2％内。横坡传感器主要控制熨平板进行随动，保证摊铺面坡度数值，确保坡度满足摊铺施工设计要求。

施工前正确连接3D摊铺控制系统各个元部件，设置施工表面相对于设计表面的正确偏移量，作为引导基准的全站仪追踪到360°棱镜后系统即可在手动状态下进行施工。由于系统采用高程+坡度控制，所以当摊铺机在填筑表面左右高程满足设计要求并稳定后需要对系统的高程和横坡传感器进行校准，校准完成后系统开始在自动模式的状态下进行摊铺工作，在施工过程中通过微调控制器左右两侧上升下降按钮的偏移量来满足摊铺表面左右高程要求。

本发明水泥稳定层3D摊铺工艺具有以下优点：

(1)施工精度高。因减少或避免了以下情况：测量放样、内业处理、挂线、施工摊铺等环节的影响、误差或错误发生。施工车辆和施工作业人员等在施工过程中对导线桩、铝合金导线梁、挂线等的碰撞以及对测量标记点的破坏。测量精度的影响。故可以很好的控制结构层摊铺的标高和横坡，从而确保摊铺平整度和横坡值的精度，尤其在弯道摊铺时，效果更明显。

(2)降低施工成本。主要体现为：减少测量人员、挂线工人等人工成本降低材料费用的浪费，主要是可以精准的控制每个结构层的厚度，避免返工处理以及单价高的材料代替单价低的材料进行施工提高效率，缩短工期，降低消耗。

(3)降低安全隐患。施工现场无需工人进行挂线和移动铝合金梁，避免运输车辆倒车和卸料以及碰撞导线装置造成人员的伤害。减少测量人员作业以及挂线工人打桩挂线的程序。

(4)适用性强，可适用于各类型水稳、沥青摊铺机，也可适用于水泥面层或其他摊铺设备的施工，其中可与福格勒、维特根等摊铺机实现3维数据的无缝衔接。

实施例2

请结合图2和图3，本实施例公开了一种3D摊铺控制系统，其用于在摊铺机摊铺过程中，不断修正摊铺机底部熨平板的高度和角度，保障路面的平整度和坡度。包括三维位置定位子系统、车载控制子系统和辅助软件子系统。

三维位置定位子系统，其用于实时采集摊铺路面上各点的三维坐标参数。三维位置定位子系统包括全站仪。全站仪架设在测量控制点上，全站仪的棱镜安装在摊铺机的桅杆上。全站仪通过棱镜测得摊铺机上桅杆的坐标参数，经转换得到摊铺后路面各点的实际坐标参数。

车载控制子系统用于接收实时的三维坐标参数，并根据实时的三维坐标参数与预设施工路面各点的理想坐标参数之间的误差调整摊铺机底部熨平板的高度和角度。车载控制子系统包括主控制器、两台控制手柄、两个360°棱镜、横坡传感器、车载电台、接线盒和线缆。

3D摊铺控制系统的控制过程包括：全站仪捕获安装在摊铺机桅杆上棱镜的三维坐标数据，通过车载电台实时将棱镜坐标数据传送到主控制器中，主控制器将获得的当前坐标信息与3D施工模型的预设三维数据进行对比，生成相应的高程差，对高程差进行修正，并把修正信息传输到摊铺机上的控制手柄，控制手柄生成相应的比例驱动信号，摊铺机上的液压阀根据接收到的比例驱动信号进行驱动摊铺机牵引臂液压油缸使熨平板进行相应方向的调整和修正，从而使摊铺道面产生坡度和高程变化，弥补路面波动。

辅助软件子系统用于根据设计数据建立3D施工模型，并实现施工现场数据与3D施工模型中模型数据的相互转换。

本实施例中，辅助软件子系统具体包括两部分。第一部分软件可以用于现场施工管理、现场测量放样工作、现场检测及其工程机械施工引导和控制。第二部分软件可以用于设计三维图形及数据准备；用于数据转换、输入和输出；用于CAD制图与CAD数据格式自由转换；支持道路模式成图、支持地形模型成图和体积计算、支持分截面的体积计算、支持格网分析，可以进行测量的和计算的数据统计分析以及格网质量分析等。

本实施例的3D摊铺控制系统在施工前正确连接3D摊铺系统各个元部件，设置施工表面相对于设计表面的正确偏移量，作为引导基准的全站仪追踪到360°棱镜后系统即可在手动状态下进行施工。由于系统采用高程+坡度控制，所以当摊铺机在填筑表面左右高程满足设计要求并稳定后需要对系统的高程和横坡传感器进行校准，校准完成后系统开始在自动模式的状态下进行摊铺工作，在施工过程中通过微调控制器左右两侧上升下降按钮的偏移量来满足摊铺表面左右高程要求。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。