【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及道路施工领域，具体涉及智能摊铺大厚度水稳施工系统及方法。
技术介绍
1、水稳，全称为水泥稳定碎石，是一种由碎石、水泥、水混合后压实和养生得到的混合料。水稳具有良好的板体性，其水稳性和抗冻性比石灰稳定土好，其强度主要靠碎石间的嵌积所形成，同时有足够的灰浆体积来填充骨料的空隙，它的初期强度高并且强度随养护时间而增加，很快能结成板体，因而具有较高的强度和抗渗度。根据交通部《公路路面基层施工技术细则》(jtg/t f20-2015)规定，水泥稳定碎石均属中粒土，由于水稳中含有水泥等胶凝材料因而要求整个施工过程要在水泥终凝前完成，并且一次达到质量标准，否则不易修整，因而施工中要求加强施工组织设计和计划治理。
2、传统的水稳摊铺施工通常结构层设计厚度一般为18-20cm，对于铺设厚度大于20cm的大厚度水稳施工，传统摊铺工艺具有如下技术缺陷：(1)需要在施工边线外侧50cm处布设钢桩，然后在进行测量放样、调桩、挂线、复测等繁琐工作；施工效率不仅慢而且测量人员工作量大，劳动强度高，施工质量还会受人为因素影响较大；(2)难以夜间施工，若因工期要求需要强行夜间施工，则需配套大功率照明设施，不仅增加了测量难度，还容易导致测量精度较低、测量误差较大；(3)传统路面摊铺工期管理主要通过延长时间进行管控，工期保障措施有限；(4)传统路面摊铺采用的“挂线”工艺，容易导致在施工过程中工作人员绊脚，使得施工人员人身安全受到威胁；(5)现有技术中也有采用卫星导航信号对摊铺机进行定位和导向的技术，但对于山区高速公路施工环境下，可能存在卫星
技术实现思路
1、本专利技术提供智能摊铺大厚度水稳施工系统及方法，以解决现有技术中水稳摊铺施工效率低下、劳动强度大等问题，实现提高路面施工的智能化、自动化程度，改善施工效率的目的。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、智能摊铺大厚度水稳施工系统，包括：
4、建模模块，用于建立待摊铺路段的水稳3d模型，所述水稳3d模型中包括各点的空间坐标、设计高程、设计角度；
5、第一棱镜，固定在摊铺机顶部；
6、第一全站仪，用于实时监测所述第一棱镜的方位与空间坐标；
7、角度传感器，用于实时监测摊铺机的大臂角度；
8、横坡传感器，用于实时监测摊铺机的熨平板横坡度；
9、第一控制模块，与所述第一全站仪、角度传感器信号连接，用于将实时监测的方位、空间坐标和大臂角度，与所述水稳3d模型中的设计值进行比较，并基于比较结果控制摊铺机的大臂角度、调节单点摊铺高程；
10、第二控制模块，与所述横坡传感器信号连接，用于将实时监测的熨平板角度与所述水稳3d模型中的设计值进行比较，并基于比较结果控制摊铺机的熨平板横坡度、调节摊铺角度。
11、针对现有技术中水稳摊铺施工效率低下、劳动强度大的技术问题，本专利技术首先提出一种智能摊铺大厚度水稳施工系统，本系统通过建模模块建立待摊铺路段的水稳3d模型，使水稳3d模型中包括待摊铺路段中各点的空间坐标、设计高程、设计角度的信息，其中本领域技术人员应当理解，设计角度即是指设计的横坡角。第一棱镜用于与第一全站仪匹配，使第一棱镜始终固定在摊铺机顶部，因此通过第一全站仪得到第一棱镜的方位与空间坐标后，由第一棱镜的方位即可确定摊铺机的前进方向，通过第一棱镜的空间坐标即可得到摊铺机的当前位置，并得到当前摊铺点位的高程信息。
12、第一控制模块得到第一全站仪的监测信号后，可以：判断摊铺机的前进方向是否满足水稳3d模型中的延伸方向，若否，则提示或直接控制摊铺机方向；判断当前摊铺点位的高程与水稳3d模型的误差是否在设计允许范围内，若否，则控制摊铺机的大臂角度进行调节，直至当前摊铺点位的高程与水稳3d模型的误差在设计允许范围内，进而实现调节单点摊铺高程的功能。
13、第二控制模块得到横坡传感器的监测信号，将横坡传感器实时监测的熨平板角度与水稳3d模型中当前摊铺点位的横坡角度的设计值进行比较，并基于比较结果控制摊铺机的熨平板横坡度，进而实现调节摊铺角度的功能。
14、可以看出，本系统相较于现有技术而言，省略了传统工艺中放样、打钢钎、调桩、挂线、复测等一系列繁琐的准备工作，提高了路面施工的智能化、自动化程度，降低了施工人员的作业危险性；基于数值建模技术实现对摊铺机工作过程的导向和控制，克服了传统工艺不便于夜间施工、依赖于卫星信号等的缺陷，充分保证了夜间施工与山区卫星信号较弱工况下的水稳摊铺精确性和连续性，降低了对作业环境的要求，更加满足如西部山区的高速公路路基连续施工作业；并且，由于本系统满足了白天黑夜连续施工的条件、且基于本地建模实现所需的控制，因此相较于现有技术而言更有利于提高对施工工期的可控性，确保了工期的稳定。
15、进一步的，所述角度传感器安装在摊铺机大臂上；所述横坡传感器安装在摊铺机的两块熨平板之间，且与两块熨平板均接触。
16、本方案中，由角度传感器通过测量摊铺机大臂的角度，即可确定出摊铺机熨平板的整体高度，进而准确控制单点摊铺高程。由于摊铺机熨平板并非一个整体，而是由两块熨平板组成，因此为确保更好的监测摊铺机的熨平板横坡度，将横坡传感器安装在两块熨平板之间且与两块熨平板均接触，进而更准确的监测熨平板的整体角度。
17、本方案中通过角度传感器、横坡传感器实时监测，可对施工过程中因机械振动等原因对第一全站仪的测量误差进行补偿修整，从而使施工精度控制较小范围内。
18、进一步的，该系统还包括：
19、第一移动杆，顶部固定第二棱镜，用于在摊铺机后方已摊铺作业的路面上随摊铺机移动；
20、第二全站仪，用于监测所述第二棱镜的空间坐标；
21、移动终端，与所述第二全站仪信号连接，用于接收并显示第二全站仪的监测结果，并将第二全站仪的监测结果与所述水稳3d模型中的设计值进行比较，显示比较结果，复核摊铺质量。
22、本方案通过第一移动杆、第二全站仪和移动终端，可对摊铺完成后的作业面及时复核顶面标高及路面横坡度，从而校验系统的运行是否正常。具体的，将第二棱镜固定在第一移动杆顶端，使第一移动杆在摊铺机后方已摊铺作业的路面上随摊铺机移动，通过第二全站仪监测第二棱镜的空间坐标并发送至移动终端，由移动终端接收并显示第二全站仪的监测结果，移动终端还将第二全站仪的监测结果与水稳3d模型中的设计值进行比较，并显示比较结果，以此复核摊铺质量。
23、相较于现有技术需在摊铺作业完成后再集中复核摊铺质量的方式而言，本方案可在摊铺作业过程中进行实时的在线复核，有利于工作人员快速掌握摊铺质量并尽快对明显质量较差的路段进行修整。
24、进一步的，该系统还包括：
25、第二移动杆，顶部固定第三棱镜，用于与第一棱镜保持相同横向位置并与摊铺机同步移动；
26、所述第二全站仪实时监测第三棱镜的空间坐标并发送本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.智能摊铺大厚度水稳施工系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的智能摊铺大厚度水稳施工系统，其特征在于，所述角度传感器安装在摊铺机大臂上；所述横坡传感器安装在摊铺机的两块熨平板之间，且与两块熨平板均接触。
3.根据权利要求1所述的智能摊铺大厚度水稳施工系统，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求1所述的智能摊铺大厚度水稳施工系统，其特征在于，还包括：
5.基于权利要求1～4中任一所述的智能摊铺大厚度水稳施工系统的水稳施工方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的水稳施工方法，其特征在于，在摊铺作业过程中，还将顶部固定有第三棱镜的第二移动杆与第一棱镜保持相同横向位置并与摊铺机同步移动，通过第二全站仪实时监测第三棱镜的空间坐标并发送至第二控制模块；
7.根据权利要求6所述的水稳施工方法，其特征在于，基于实际横坡数据与横坡传感器的监测信号修正摊铺机的熨平板横坡度的方法包括：
8.根据权利要求5所述的水稳施工方法，其特征在于，在摊铺作业过程中，还使顶部固定有第二棱镜的第一移动杆在摊铺机
9.根据权利要求8所述的水稳施工方法，其特征在于，修正比较结果不合格的路段的方法包括：使用装载机铲除不合格路段的水稳混合料；人工对被铲除部分进行填料并修整。
10.根据权利要求5所述的水稳施工方法，其特征在于，摊铺完成后碾压水稳基层的方法包括：
...【技术特征摘要】
1.智能摊铺大厚度水稳施工系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的智能摊铺大厚度水稳施工系统，其特征在于，所述角度传感器安装在摊铺机大臂上；所述横坡传感器安装在摊铺机的两块熨平板之间，且与两块熨平板均接触。
3.根据权利要求1所述的智能摊铺大厚度水稳施工系统，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求1所述的智能摊铺大厚度水稳施工系统，其特征在于，还包括：
5.基于权利要求1～4中任一所述的智能摊铺大厚度水稳施工系统的水稳施工方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的水稳施工方法，其特征在于，在摊铺作业过程中，还将顶部固定有第三棱镜的第二移动杆与第一棱镜保持相同横向位置并与摊铺机同步移动，通过第二全站仪实时...
【专利技术属性】
技术研发人员：何明静，张重阳，张星，聂健行，褚智文，范文超，杨玲峪，周静，
申请(专利权)人：中铁二十三局集团第一工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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