徐志勇 周强 陈刚 王思尧 李光明

摘 要：结合工程实例，围绕毫米级GPS-3D摊铺系统展开研讨，分析阐述毫米级GPS-3D激光数字控制系统在沥青路面工程中的应用及其工作原理，研究传统2D摊铺工艺与mmGPS-3D激光数字控制摊铺工艺对沥青面层施工质量（主要对厚度均匀性和平整度提升作用）的影响，明确3D摊铺的优势，旨在为后续云南高等级公路沥青路面面层的施工提供参考，以提高毫米级GPS-3D激光数字控制系统的应用水平。

关键词：毫米级GPS-3D激光数字控制系统;沥青路面;平整度

0 引言

我国经济的快速发展对交通基础设施建设水平提出了更高的要求，在现代公路工程建设领域，在高速公路的建设中沥青路面为主流的路面形式[1]。虽然传统的2D施工技术目前已经非常的成熟，但是它局限性很强，容易受到挂线钢丝绳架设精度等方面的影响，导致资源投入与产出存在失衡的局面，然而这恰恰是3D数字化施工的着力点[2]。

本研究拟引进国外最先进的mmGPS-3D激光数字控制系统，对传统沥青面层施工设备及工艺进行改进，解决现有路面工程中存在的施工平整度不理想、均匀性差、施工效率低、人工成本高等一系列难题[3]。

1 3D数字化摊铺技术概述

mmGPS-3D摊铺控制系统由GNSS基准站、域激光发射器、mmGPS流动站和P63摊铺机自动控制系统四部分组成。工作原理：系统工作时，GNSS基准站通过无线通讯实时向流动站接收机发送差分信号，同时域激光发射器实时向流动站发射高程信息;mmGPS流动站接收机系统分别将接收到的GNSS卫星信号、GNSS基站发送的差分信号和域激光发射器发射的高程信息，进行实时的处理解算，实现了实时的厘米级的GNSS平面定位精度和毫米级的高程控制精度。

在路面摊铺作业中应用 mmGPS 3D 数字化摊铺控制系统具有无需挂线摊铺和自动化管理等优势，而且能够自行调节摊铺姿态，减少了人为因素的干扰，提高路面的平整度，能够很好地满足路面摊铺作业在位置和高程上的要求，保证路面的摊铺质量[4]。

2 试验方案

本试验依托云南元江-蔓耗高速公路沥青路面实体工程铺筑情况，结合现场检测结果，研究传统摊铺工艺与mmGPS-3D激光数字控制摊铺工艺对沥青面层施工质量（主要对厚度均匀性和平整度提升作用）的影响。试验路段分别为K88+745～K89+151，K90+250～K90+972，元蔓高速路面结构总厚度为18 cm。

右幅为传统挂线施工工艺，左幅为mmGPS-3D施工工艺，分析mmGPS-3D激光数字控制系统的试验路段和常规路段的沥青面层厚度均匀性和平整度差异。采用连续式平整度仪测试路面纵向相对高程的标准差，用以表征路面的平整度，采用3D摊铺系统测量路面高程，用以表征沥青面层厚度。

3 沥青面层施工质量对比

3.1 不同摊铺工艺施工质量对比

3.1.1 试验段一平整度试验结果分析

云南元蔓高路K88+745～K89+151路段沥青面层平整度检测数据如表3-1所示，以100 m为间隔对平整度进行检测。其中右幅为传统施工工艺，左幅为mmGPS-3D施工工艺。

由表3-1检测数据可知：沥青面层（右幅）采用连续式平整度仪测得的平整度的平均值为1.159 mm，样本标准差为0.139;沥青面层（左幅）采用连续式平整度仪测得的平整度的平均值为0.828 mm，样本标准差为0.120，即采用mmGPS-3D摊铺工艺后沥青面层的平整度及平整度离散性均变小，路表面更加平整，行车更加舒适。因此，相比传统沥青路面摊铺工艺，采用mmGPS-3D攤铺工艺施工不仅能提高沥青面层的平整度，还能减小面层平整度的离散性，有利于对沥青路面整体施工质量的控制。

3.1.2 试验段一厚度试验结果分析

云南元蔓公路K88+745～K89+151路段沥青面层总厚度（上面层厚度+中面层厚度+下面层厚度）检测数据如下图3-1所示，以10 m为间隔检测沥青路面总厚度。在厚度检测数据处理及分析过程中，对沥青面层总厚度偏差较大数据予以剔除，不进行计算。

从图3-1和图3-2试验数据可知：传统摊铺工艺下，K88+745～K89+151右幅沥青路面超车道平均厚度为18.81 cm，厚度均方差为47.2%，与设计厚度偏差为4.5%;行车道平均厚度为18.71 cm，厚度均方差为43.4%，与设计厚度偏差为4.0%，表明在传统摊铺工艺下，K88+745～K89+151右幅沥青路面现场施工总厚度超过设计总厚度18 cm，增加了施工成本，且厚度离散性较大。而在mmGPS-3D摊铺工艺下，K88+745～K89+151左幅沥青路面超车道平均厚度为17.93 cm，厚度均方差为29.8%，与设计厚度偏差为-0.39%;行车道平均厚度为18.25 cm，厚度均方差为36.1%，与设计厚度偏差为1.4%，与设计厚度较为接近，且厚度均匀性较好。因此，相比传统摊铺工艺，采用mmGPS-3D摊铺工艺能有效控制沥青路面的合理摊铺厚度，节约工程造价。

3.1.3 试验段一平整度试验结果分析

云南元蔓高速K90+250～K90+972路段沥青面层和水稳基层平整度检测数据如下表3-2所示，以100 m为间隔检测平整度。

由表3-2检测数据结果可知：沥青面层（右幅）采用连续式平整度仪测得的平整度的平均值为1.001 mm，样本标准差为0.121;沥青面层（左幅）采用连续式平整度仪测得的平整度的平均值为0.856 mm，样本标准差为0.131，采用mmGPS-3D摊铺工艺的路段平整度明显优于传统摊铺工艺。因此，K90+250～K90+972试路段所得结论与K88+745～K89+151试验段基本一致：即采用mmGPS-3D摊铺工艺施工能提高沥青面层的平整度，有利于沥青路面的整体施工质量。

3.1.4 试验段二厚度试验结果分析

云南元蔓高速K90+250～K90+972路段沥青面层总厚度（上面层+中面层+下面层厚度）检测数据如图3-4所示，以10 m为间隔对总厚度进行检测。

从图3-3和3-4试验数据可知：在传统摊铺工艺下，K90+250～K90+972右幅沥青路面超车道平均厚度为18.66 cm，厚度均方差为48.9%，与设计厚度偏差为3.7%;行车道平均厚度为17.56 cm，厚度均方差为56.0%，与设计厚度偏差为-2.4%。而在mmGPS-3D摊铺工艺下，K90+250～K90+972左幅瀝青路面超车道平均厚度为17.65 cm，厚度均方差为38.4%，与设计厚度偏差为-1.9%;行车道平均厚度为18.13 cm，厚度均方差为33.9%，与设计厚度偏差为0.7%，施工厚度与设计厚度基本一致，且厚度均匀性优于传统摊铺工艺（mmGPS-3D摊铺工艺下沥青路面厚度均方差小）。因此，相比传统摊铺工艺，采用mmGPS-3D摊铺工艺更有利于对沥青面层施工厚度的控制，减小与设计厚度的偏差，提高厚度均匀性。

4 结语

（1）相比传统沥青路面摊铺工艺，采用mmGPS-3D摊铺工艺施工不仅能提高沥青面层的整体平整度，还能减小平整度的离散性，有利于沥青路面的整体施工质量，进而延长路面使用寿命。

（2）在传统摊铺工艺下，实现沥青面层施工总厚度的精准控制难度较大，易超厚增加施工成本，且厚度离散性较大，给施工质量和工程造价带来隐患。在mmGPS-3D摊铺工艺下，沥青路面施工厚度与设计厚度较为接近，能减小与设计厚度的偏差，且厚度均匀性好，能有效控制沥青路面的合理摊铺厚度，减少筑路材料的用量，节约工程造价。

参考文献：

[1]周志伟.3D技术在沥青摊铺施工中的应用[J].工程建设与设计，2020（22）：127-128.

[2]叶学龙.3D数字化摊铺技术的应用[J].工程建设与设计，2021（3）：136-137+140.

[3]福格勒3D数字化摊铺技术助力智能路面施工[J].建设机械技术与管理，2021，34（1）：31.

[4]白洋.拓普康：将3D数字化施工带入更广阔天地[J].建设机械技术与管理，2020，33（6）：76-78.