机场场道信息化施工技术

高英楠，薄学峰

（中交一航局第四工程有限公司）

1 工程背景

北京新机场项目是国家级重点工程，位于北京市大兴区榆垡镇、礼贤镇和河北省廊坊市广阳区之间，占地面积为29.4km2，该项目建设时强夯、冲击碾压以及场地压实工程量巨大，为保证工程质量并提高施工效率，新机场建设指挥部组织各参建单位引入信息化施工管理系统，通过信息化施工技术实现保障质量、提升效率和节约成本的目的。

2 信息化施工管理系统

该系统集成了全球导航卫星系统、信息化施工管理系统和物联网智能终端系统，其组成包括PC端软件平台、设备端定位、智能传感器和移动操作端，以互联网技术为基础，借助现代测绘技术和电子信息技术，对施工设备的运行轨迹、参数以及质量指标等信息进行实时交互与存储，实现全过程的智能化控制与质量的全方位把控，在北京新机场项目中，主要用于强夯、压实以及现场巡检等施工过程的控制。

2.1 强夯信息化技术原理

强夯信息化管理系统前端设备由2套GNSS接收机、系统控制器、通讯集线器、液压传感器以及深度传感器构成。其中，GNSS接收机1套安装在摆臂顶端控制夯点位置，另1套安装在机身上辅助臂顶GNSS控制夯机的方向。深度传感器安装在臂顶定滑轮上，通过感应滑轮转动方向的变化次数换算夯击次数、记录缆绳的升降距离确定每击夯沉量及总夯沉量，并结合夯锤质量记录夯击能。压力传感器安装在液压缸上，通过感应提锤和落锤周期过程中的液压值变化，判断并记录有效的夯击次数。通讯集线器安装在机箱内，与各终端硬件连接并供电，无线网关通过无线网络将数据上传到管理平台。系统控制器安装在驾驶室内，存储项目初始信息数据，设置施工工艺控制参数，指导驾驶员严格按照拟定参数进行施工作业。

2.2 压实信息化技术原理

压实信息化系统前端由GNSS接收机、数据传输电台、压实度传感器、无线网关及控制器构成，GNSS接收机和数据传输电台安装在振动压路机顶部，通过接收GNSS卫星信号和基站发射的差分信号将压路机的运动进行定位和记录，结合压路机滚轮宽度确定碾压轮迹、搭接宽度和压实遍数，精度可达到厘米级。压实度传感器安装在滚轮轴承上，以实时采集振动轮竖向加速度信号数值。系统控制器安装在操作室，用来存储项目初始信息数据，设置施工工艺控制参数，施工过程中，向驾驶员反馈碾压轮迹、碾压遍数和CMV（压实计值），以色阶图形式指导驾驶员实时控制碾压质量。所有获得的施工参数信息通过无线网关上传到管理平台。

3 信息化施工管理平台

信息化施工管理平台按类别和层级为系统使用人员分配账号和密码，通过WEB端登录后查看并分析存储在服务器上的全部项目施工信息，实现远程实时监控并根据需求生成指定的施工成果报告。

3.1 强夯信息化管理

强夯信息化管理页面的施工进度图形化展示以绿色表示合格夯击次数，蓝色表示欠缺夯击次数，红色表示超标次数，白色表示未强夯施工。点击任意夯点即可查询该点的施工信息，包括夯击次数、最后的平均夯沉量、势能以及累计施工工作效率等信息的统计。

3.2 压实信息化管理

压实信息化管理页面通过不同的颜色显示各点位的压实状态，施工目标控制较差的区域以接近红色显示，在实际检测过程中，质量薄弱点的CMV值满足要求，则其他CMV较高的施工点在理论上也能满足施工要求。点击施工区的任意一点，即显示该点发生过的所有施工信息，包括机械碾压遍数、压实度、行车速度、压实是否开振及填方高度等信息，实现施工信息全过程的追溯与深度还原。

4 信息化施工运行效果

4.1 强夯信息化施工效果

对比传统施工，强夯信息化施工准备阶段通过输入后台文件，省略人员携带仪器进行放线的环节，直接进场对点施工，避免了传统施工多次利用GPS人工放线，夯点对准精确度不高且易被破坏的问题，系统通过平台管理可以逐点将夯沉量、夯击次数以及施工时间等信息形成连续的监控记录，避免人工次数计量精度低，测量夯沉量存在安全隐患和监测过程不连续等问题。利用控制器指导施工可以使强夯具备夜间连续作业能力，极大地提高其作业时间和施工效率，为项目创造可观的经济收益和质量保障。

4.2 压实信息化施工效果

在压实方面，除通过控制器精确控制压实遍数和引导错距搭接，信息化施工的实时记录会显示整个作业面上每一点的压实计值，可以全面地自检压实度，及时处理不符合压实度要求的问题区域，以过程全面控制代替事后控制，弥补了传统压实度以点带面的抽样检测存在的局部质量隐患，大幅度提高了一次性检测通过率，系统通过规避漏压和过压等措施节省了施工资源，提高了施工效率，节约了机械、油耗、人员等成本。

5 信息化施工管理系统的推广建议

信息化施工技术在强夯和压实施工中可以节约人力资源，自动监控施工数据，其理论科学可行，但在实践推广过程中仍存在一些问题，如信息化设备造价较高，回本周期较长。另外，压实施工过程中，CMV受填筑材料、机械行驶速度以及型号等变量的影响，压实施工必须在机械开振状态才能使用，不适合静压材料的施工。强夯数字化施工也存在相邻地质变化较大处夯锤落地锤身倾斜，测量夯沉量误差较大，无法正确反映夯沉量等问题，针对以上叙述，提出以下建议：

1）简化终端设备功能，保留核心施工参数记录，如针对强夯信息化设备，省略机身上的GNSS接收机，保障主要施工参数处于可控状态，压实信息化设备通过去除压实度传感器，主要控制施工的碾压遍数和轨迹，可以大幅度降低成本；

2）开发新型终端传感设备，设备类型国产化，强夯及压实信息化施工可以通过使用国产GNSS接收机达到降低成本的目的，在技术方面，压实检测依靠传统检测或开发新型的终端传感设备，可以解决CMV的应用弊端，如MDP滚动阻力检测方法，强夯信息化施工可以通过改进传感器使用方法及应用部位使参数记录更加准确。

6 结语

信息化施工技术在场道工程地基处理及基层压实过程中的运用展现出稳定、安全、高效及节耗等优良特性，主要包括：

1）针对大面积的场道施工，信息化施工技术可以从地基处理到基层压实实现全方位且多维度的质量控制，从而保障面层施工质量可控；

2）在施工方面，通过信息化管控，可以降低人为因素对施工精度的干扰和对施工质量的破坏，在获得准确施工指导的情况下提高施工效率，通过信息化监控与施工数据记录，降低人员、机械及油耗等成本；

3）在管理方面，通过平台管理可以节约人力资源，提高管理效率，避免质量漏洞，深度还原某时某地的施工状态，具备完整的数据追溯能力，同时在人力资源节约方面获得经济收益。

信息化智能施工控制系统通过“物联网+”的形式，将传统施工过程中的人工监控转变为自动监控，提高了信息收集传递的效率，实现了施工过程的可追溯性，显著节约了人力资源的投入，减少了自然条件的影响，极大地拓展了作业时间，有力地提升了施工效率和质量管理水平，对目前大面积的机场施工管理创新和科技驱动具有较高的借鉴意义。