mmGPS 在沥青砼不停航施工中的运用研究

叶学飞 YE Xue-fei

（中航凯迪恩机场工程有限公司，北京 101318）

1 mmGPS 摊铺模式的理论基础

1.1 我国机场建设的现状及市场化改革

由于国内民用机场建设市场化起步相对于其他行业较晚，2000 年以后逐步从政府主导、政府建设转变为政府主导，市场经济主体通过招投标方式参与建设。2000 年以前主要民用机场建设技术相对比较传统，主要是通过投入大量人力、设备。运用传统的几何水准仪、经纬仪、全站仪等技术、通过架设导平梁、挂钢丝、打灰点等手段控制施工实体工程的平面位置及高程。当前施工技术要求高标准化，严格化，尤其在民用机场不停航施工中要求高时效性的大背景下，传统的测量控制手段难于满足工程建设要求。

进入21 世纪随着国内经济的快速发展，人民的物质生活水平不断提高，对于出行方式的选择也多元化，追求高效快捷的出行方式。飞机快捷，方便的优势更为显著。全国机场的压力也随之增加，机场跑道的压力也增加。目前国内的很多机场跑道都使用了很长的时间了，跑道龄期比较长，很多机场跑到已经开始出现影响航空器安全的问题。对于老旧的跑道进行修复迫在眉睫，修复的手段多采用加盖沥青砼的方式来增加跑道的使用寿命。在跑道沥青加盖的施工中国内多采用传统的摊铺方法，传统的摊铺方法现阶段面临的问题是不能够在较短的不停航施工时间内完成较大的施工任务，并且施工的前期准备工作比较繁琐，需要的技术人员比较多，这就给公司带来了很大的施工成本[1]。

面对这样的问题就需要一种新的摊铺方式来解决，对施工技术进行改革。随着经济的发展国内越来越多的施工单位具备了不停航施工的技术装备，市场竞争越来越严重，所以能够在短时间内完成更多的施工任务的技术就显得尤为重要。3D mmGPS 的出现就能够在激烈的竞争中脱颖而出，具有较大的竞争优势。

1.2 mmGPS 摊铺的理论基础

摊铺机的激光控制自动找平系统由激光发射系统、激光接收系统、控制器系统和双星GPS 基准站、双星流动站、激光现场检测系统组成，如图1 所示。

图1 摊铺机的激光控制自动找平系统组成

mmGPS 激光控制自动找平技术是利用激光束参照平面作为非视觉控制手段，代替常规机械设备中操作人员的传统控制方法，自动控制熨平板的上下高度，快速实现精确控制的效果。激光发射器是由电源驱动高速旋转的一种激光发射装置，现场作业时安置在作业区域外适当位置的三脚架上。激光发射头在工作时是高速旋转并实时发射激光信号，激光发射装置在控制点校准以后能够形成垂直方向±10 米激光墙，当激光360°旋转时就可以提供三维空间600m2毫米级高程信号，激光接收设备在激光前后方向150 米，上下高度10 米范围内均可以实时解算出当前毫米级高程值。

激光接收器的功能是接收激光发射器发来的高程光信号，并根据设计好的三维控制模型数据进行对比，实时解算出当前接收器位置的实际高程值及偏差值，将接收的光信号计算后转化为摊铺设备能够识别的电控信号，并传输到相应的信号控制器[2]。

GPS 接收机是接收GPS 基准站发射来的信号，并根据确定的基准平面位置实时解算出摊铺机所处位置的精确平面位置数据，并把精确平面位置数据传输到控制器。

控制器将激光接收器及GPS 传递来的电位信号，经过数据分析处理后转换成控制信号，控制电磁比例换向阀通向熨平板提升油缸的油量及方向，实现熨平板的自动升降。具体控制过程如图2。

图2 系统控制图

1.3 mmGPS 摊铺与传统摊铺运用操作流程

mmGPS 摊铺与传统摊铺运用操作流程如图3 所示，mmGPS 摊铺过程如图4、图5 所示。

图3 mmGPS 摊铺与传统摊铺操作流程图

图4 mmGPS 摊铺过程1

图5 mmGPS 摊铺过程2

2 mmGPS 摊铺模式与传统模式的对比

2.1 mmGPS 模式与传统模式的效能分析

mmGPS 模式与传统模式的效能分析如表1 所示。

表1 效能分析表

2.2 mmGPS 模式与传统模式实际应用对比

mmGPS 模式与传统模式实际应用对比如表2 所示。

表2 实际应用分析表

2.3 mmGPS 模式的实际运用弊端总结

在mmGPS 的实际运用中发现了此模式也存在很多不足之处，新技术也有很多无法跟传统模式媲美的地方。

①激光发射器在实际运用时容易被现场施工的其他机械设备遮挡，造成自动控制设备无法接收到激光信号，自动控制设备的周围净空要求比较高，而传统模式就不存在这种问题。

②控制设备稳定性较差，对机械设备的控制反应速度较为缓慢，在设计面起伏比较大的地方无法及时的调整机械设备以达到设计要求[3]。

③机械施工时需要检测人员跟随机械实时检测，发现不满足设计摊铺要求时作出调整，检测人员就无法进行其他的相关工作，无形中就增加了测量人员的数量。

④在沥青砼施工时对于冷热接缝的处理没有传统模式处理的好，且自动控制设备在处理接缝时需要传统模式的配合才能进行[4]。

⑤整套设备的购买成本比较大，是传统模式的好几倍，并且设备维护也比较复杂，一次性投入资金较大，小企业无法承担。

⑥设备数量较多，系统稳定性较差，不适于机场不停航施工，不停航施工时间比较短，施工任务较大，系统任何一个环节出问题无法进行施工，传统模式系统稳定性较强，出现问题比较容易现场解决[5]。

3 结束语

通过实际运用后作出以下结论：mmGPS 摊铺模式是一种新的摊铺方式，在技术先进性方面确实比较突出，符合基建未来发展的要求。能够为高精度、高难度的基建项目提供更为先进的解决手段，是未来发展的方向。但是从实际运用中也发现了很多需要改进的地方，跟传统摊铺模式比较还有很多需要经过实际运用的检验、沉淀、积累。