拓普康mmGPS铣刨系统在某空军基地翻修项目中的应用

当地摊铺专家通过毫米级解决方案来满足严苛的施工技术要求

安全铸就成功

当对话切入正题时，赫伯·雅各布（Herb Jacob）似乎很少有人能与之匹敌。毕竟，阿贾克斯摊铺公司（Ajax Paving）的创始人雅各布之所以选择“Ajax”这个名字，是因为他知道这个名字会出现在铺路公司的电话簿列表的顶部。早在职业安全与卫生条例发布之前，他就认识到安全会是成功的基础——这是一些公司即使在今天也没有学会的教训。他将公司早期的盈利能力和接受度归功于他为团队提供的高质量、高生产率的工具。他相信，这样做将使他们能够为阿贾克斯客户提供最高质量的路面成果，并确保成为回头客。

70多年后的今天，这一理念仍然被完全接受，并在公司刚刚在某空军基地完成的工作中体现得淋漓尽致。在那里，最新的毫米级GPS技术推动了跑道停机坪翻修项目的铣刨和摊铺作业。在雅各布创建阿贾克斯七十年后，使用现有最佳解决方案的结果依然不变：生产力和效率的显著提高，以及更安全、无桩化的工作环境。因为，当你在做正确的事，你就会获得正确的结果。

真正的“巨无霸”

该空军基地拥有超过15,000名军事和文职人员，是该辖区当地的最大空军基地，该基地拥有一支由二十几架波音KC-135R同温层加油机组成的机队，这是一种远程空中加油机，能够在半空中、世界任何地方和任何天气条件下为各种其他飞机加油。

当每天用于停放这些飞机的主要停机坪的一部分被发现有缺陷并计划进行维修时，铣刨和重铺项目被授予阿贾克斯铺路公司。根据阿贾克斯的现场技术经理本· 哈伦（Ben Harlan）的说法，公司完全具备承接这个项目的能力。

本·哈伦，阿贾克斯现场技术经理：“ 这家公司已经专注于GPS技术很长一段时间了——距今至少已经有十几年了。我们的大多数推土机和平地机以及一些挖掘机都安装了GPS机械控制系统，因此我们将其引入摊铺部分对我们来说是顺理成章的事情，我们几年前就开始这样做了。我们的管理团队认识到该技术在准确性和生产力方面带来的好处，并且知道这些会在本翻修项目中发挥巨大作用”

铣刨环节

该项目有超过14000平方米的停机坪被认定为急需修复和重新铺设。该项目对于这些满载时重达146吨加油机的安全至关重要。根据哈伦的说法，虽然该项目对竣工坡度的要求非常严格，为±6mm，但绕过传统铣刨和摊铺方法的决定早在他们到达现场之前就已经在酝酿中。

铣刨机施工

在这种情况下，毫米级GPS铣刨在施工技术规格中被特别提及。同样，这直接发挥了我们作为当地使用该技术的领导者之一的优势。为了开始这个过程，我们有一个测量团队按照7.6米见方的网格对该区域进行地形分析，然后根据这些数据，我们创建了一个表面模型，该模型用于项目的铣刨和摊铺部分。

在本项目中，阿贾克斯团队与位于坦帕的铣刨分包商黑石铣刨公司（BlackRock Milling）合作，后者提供了维特根W210-Fi来完成铣刨。哈伦说，由于W210-Fi是该公司最先进的设备之一，因此为其配备Topcon mmGPS铣刨控制系统是一件轻而易举的事。

Fi系列铣刨机非常棒，尤其是运行Topcon解决方案，机器上的所有东西都是集成的，所以我只需要连接几根电缆，就可以开始工作了。我还能够使用现有的维特根控制器进行任何必要的调整，例如升高或降低铣刨鼓。这是两种优秀技术的完美结合。

变量施工

阿贾克斯团队总共使用了四台Topcon LZ-T5发射器来创建一个数据区域，当铣刨机上的接收器进入该区域时，可获得准确的高程信息。当与GNSS提供的水平坐标相结合时，可实现真正的毫米级铣刨和摊铺。需要注意的是，上面提到的激光区域比光学控制效率高得多，光学控制需要保证从仪器到棱镜的通视，并且在发生信号遮挡时容易中断。相比之下，无论流动站位置如何，mmGPS都能立即恢复信号。

这个项目与许多项目的不同之处在于，它需要可变深度铣刨。在等厚铣刨时，机器会仿形任何凸起或凹陷。铣刨机的边板会跟随现有的路面起伏，不会改善路面平整度。可变深度铣刨基于我们创建的3D曲面模型，可对低点和高点进行平均，并将其全部平滑处理。结果是表面更光滑，没有任何旧缺陷。这是一种更好的方法，mmGPS系统使其运行得非常漂亮。Topcon解决方案取代了传统施工工艺中需要打桩、挂线或手动标记高度坡度等工作。

这是一种更快、更准确、更有效完成工作的方式。大大节省了测量成本，我们消除了因基准线下垂或移动而超出设计要求的风险，并且它使我们和卡车（我们每次有10~20辆卡车在工作）进出铣刨区域变得更加容易和安全。阿贾克斯注重效率，这使它成为现实，意义重大。一旦我们将机器从毫米GPS切换到坡度传感器，情况就会发生变化。

工作限制

哈伦所指的效率增长确实是可观的。该项目的铣刨作业按照传统方式费时费力，但使用mmGPS解决方案仅仅在短短三天之内就完成了。

维特根那台特殊的铣刨设备有一个2米宽的铣刨鼓，我们需要在366米长的区域上铣刨18遍。所以，这个项目的铣刨工作很快就完成了，然后是额外一天半时间的其他工作。如果使用传统方法来做，仅测量标记就需要一周半到两周的时间。停机坪的另一部分（约占整个工作量的25%）需要全面修复，包括拆除其下方的管道。当管道被更换之后，就可以把土方回填回去，并铺设以匹配相邻的原有表面。

在铣刨作业过程中，将近4,000吨沥青被铣掉并运到阿贾克斯地区的一家沥青厂，用作再生沥青产品（RAP）。尽管原计划是平均10厘米的铣刨，但情况并非总是如此。

当我们将机器从mmGPS切换到坡度传感器，情况就发生了变化。尽管我们应该铣刨10cm，但是我们采集的地形数据显示了沥青的糟糕程度，有些区域我们只铣刨了1cm。因此，我们计算了从集水池到作业边缘的距离，并铣刨了适当的坡度，让水能够顺利排入集水池，效果真的很好。

mmGPS铣刨系统

mmGPS是世界上首款基于激光技术且达到毫米级作业精度的控制技术，独创的Laser Zone®域激光技术融合卫星定位技术，在兼具GNSS定位的便捷性、高效性的同时，能够大幅度的提高高程定位的精度。mmGPS 3D铣刨自动控制系统集成了拉绳传感器技术、依托专业化软件和强大的控制单元，能够实现对铣刨机铣刨鼓的精细化、自动化控制，满足可变深度铣刨等路面翻新工程建设需要。

施工现场

拓普康mmGPS铣刨机控制系统主要由GPS基准站、激光发射器、mmGPS流动站和铣刨机自动控制系统四部分组成。系统工作时，架设在控制点上的GPS基准站和LZ-T5激光发射器，将GPS差分信号和激光高程信息通过数据链电台和线缆（激光高程信息）传输到MC-R3接收机。MC-R3对接收到的数据进行处理后，又实时的将三维坐标数据传输到控制箱，控制箱将获得的当前三维坐标信息与控制箱中的设计数据进行对比，生成相应的高程修正信息，驱动铣刨机液压油缸使铣刨鼓进行相应方向和数值上的调整，从而使铣刨深度产生变化，弥补路面波动，实现设计要求的路面平整度和厚度。

mmGPS铣刨机控制系统工作原理图示

系统优势

mmGPS铣刨机控制系统可以利用设计方提供的电子版的设计数据，通过Topcon公司研发的3D-Office软件，转换为系统软件默认的施工数据，这样机械就可以在系统施工过程中自动实现，在铣刨施工起步阶段只需进行简单的高程校准就可以进行施工。

系统具有以下优势：

无桩化铣刨，无需测量人员进行现场测量放桩标记，并且能根据现场施工要求进行灵活的调整；

施工全过程控制，铣刨过程的实时连续控制，实时显示图形和数据信息；

高精度作业，系统根据施工工艺要求，准确的按照设计进行施工，很好的保证了道面铣刨后的平整度；

系统施工几乎不受光线的影响，可以全天候连续施工作业；

人性化显示，系统用控制箱屏幕显示当前施工状态，简单易懂，便于操作者查看：

达到最佳铣刨量，通过精确控制，可以精确实现铣刨厚度的变量控制。

供稿：智能施工业务部 WTQ

责任编辑：LuYue