动态设计数字化技术在路面改造工程中的研究与应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 23 日 作者简介：王盘峰（1990），男，汉族，河南省洛阳市偃师区山化乡人，学历本科，单位河南省第四公路工程有限公司，职称工程师，研究方向为公路工程管理。-9-动态设计数字化技术在路面改造工程中的研究与应用 王盘峰 高 魏 刘圣才 河南省第四公路工程有限公司，河南 郑州 450000 摘要：摘要：以往路面工程动态设计过程中，缺少针对性的科学管理体系和工具手段，动态设计工作规范性不够、精准程度不高、数字化不足。造成部分路段改造方案不合理，且完工后难以形成精准的原路面改造方案记录，为后续的管养工作带来困难。因此，本文研究了动态设计数字化技术，介绍了动态设计数字化系统，分析数字化系统在线流程的研究与建立，并依托河南省某高速公路养护工程，阐述了动态设计及数字化技术在该工程中的应用。关键词：关键词：道路工程；路面改造；动态设计；数字化 中图分类号：中图分类号：U291 0 引言 路面改造工程中，原路面处治是关键内容，直接影响改造工程品质。经过多年养护，原路面实际结构变化较多、破坏状态也多种多样，使得不同路段需采用多种不同处治方案，改造实施中的这些处治方案通常通过动态设计的方式确定。以往工程中，由于缺少针对性的科学管理体系和工具手段，动态设计工作规范性不够、精准程度不高、数字化不足。造成部分路段改造方案不合理，且完工后难以形成精准的原路面改造方案记录，为后续的管养工作带来困难。因此，亟需建立一套完整的动态设计数字化管理系统，保证动态设计数字化系统流程与路面改造动态设计管理体系的匹配，且行之有效运营。1 动态设计数字化系统简介 1.1 数字化系统目标 本数字化系统核心解决动态设计现场方案确认（为动态设计提供便利工具）、方案统计（准确记录路面养护历史结构）两个问题。要实现现场方案确认信息准确、全面，流程合理，简便。方案统计信息准确、全面，能反映工程动态设计的各类复杂现实情况。图 1 数字养护系统微信小程序端 中国科技期刊数据库 工业 A-10-1.2 数字化系统组成 数字化系统主要分两部分，第一为手机端微信小程序，第二为电脑端网址服务器后端程序和电脑浏览器前端页面。后台人员管理、维护，建立项目信息；前台信息上报、查询，自动报表生成、审批。（1）手机端“公路数字养护系统”手机端“公路数字养护系统”微信小程序通过扫描二维码进入，首页为上报记录页，包括合同标段、车道查询、行车方向以及桩号查询等部分，可以选择查询不同标段、车道、行车方向以及桩号。中间页为信息上报页，包括合同标段、车道查询、行车方向、桩号范围、方案确认、路况描述、检测指标、处治方案、预估工程量、备注信息以及上传的现场照片等部分。（2）网页版“公路数字养护系统”通过输入网址进入，首页为标段处治查询，包括合同标段、项目名称、施工单位、监理单位、设计单位、咨询单位、状态以及操作等栏目。操作栏为处治详情，可点击进入，可导出路况记录、处治方案记录以及工程量。1.3 数字化系统功能（1）为动态设计现场技术资料、数据、方案、工程量的记录、审批提供简便快捷的工具；（2）自动生成方案汇总表、工程量汇总表等，减少资料整理工作量，提高工作效率；（3）精准记录、存储不同路段、车道的路面处治方案，生成电子档案，并提供查询、归集功能，为后续管养提供数字化基础数据。2 动态设计数字化系统研究 2.1 数字化系统在线流程研究与建立（1）研究背景 目前，路面改造工程中的关键内容包括最初的原路面处治，早起路面经过长时间的维修、养护，原路面结构变化多样，破坏状态也是多种多样。因此，路面改造过程中通常需要动态调整，五方人员现场协商确定多种处治方案，病害处治前后照片、工程量等，还需逐一找五方人员签字。同时，传统动态设计方案往往因现场制定的方案较多，容易造成动态设计方案的丢失，以及缺乏变更后设计方案实施情况的跟踪。随着互联网技术的发展，工程上逐步采用线上流程和无纸化办公的模式，代替传统线下的办公方式，具有流程跟踪性强、查询方便、效率高效等优点。通过对动态设计数字化系统的开发，实现动态设计资料痕迹、审批流程、方案记录在线化，解决传统动态设计模式的不足。（2）建立目标 养护工程动态设计在线提交 动态设计流程包括从发起流程、上报资料、五方制定方案的实施、工程量的确认等整个环节的流程，提高上报和审批效率。电子文档的留存 动态设计各环节资料文档较多，过多的纸质化资料不方便携带和查询，给各方人员带来不少麻烦。电子文档包含动态设计流程中的各环节的资料，如施工前病害、施工后病害、病害处治过程中及隐蔽工程施工的资料等，动态设计方案和计量签认资料等，方便相关人员随时查阅资料。2.2 数字化系统申报与审批 通常为四方：业主、监理、设计、施工。少数情况为五方：业主、咨询、监理、设计、施工。若动态设计参与方为四方，则审批流程为：施工、设计、监理、业主；若动态设计参与方为四方，则审批流程为：施工、设计、咨询、监理、业主。各方又分别由不同的岗位等级，如监理单位又可分为旁站、驻地、总监办等，不同地方岗位划分不尽相同，难以全面覆盖。现实动态设计工作中，多只分为四方或五方，不再细分。2.3 电子档案体系建立必要性 当信息行业逐渐渗透工程行业，以传统纸质人工管理收集档案方式，己经远远不能满足工程项目对档案信息管理的需求，根据国家的政策及工程项目的实际需求，电子档案逐步取代人工纸质档案管理是必然趋势。建立科学可靠的电子档案管理体系，引导信息化系统开发者针对评价的薄弱环节不断优化信息系统，提升了信息系统的科学性和应用性，有助于在实践中产生更大的经济效益，为信息系统的快速发展提供参考和依据，达到档案管理信息化的目标。3 动态设计实施与评价 3.1 实施背景 本文以河南省某高速公路为依托，该高速公路作为国家交通大动脉的重要组成部分，一直承担着繁重 中国科技期刊数据库 工业 A-11-的交通压力，路面病害类型较多，养护历史复杂。路面排水系统不完善，在车辆渠化交通动荷载和自然因素的作用下，路面出现了各种不同程度的病害，破损较为严重，尤其受“7.20 特大暴雨”影响，全线道路病害集中显现，路面龟裂、块裂、沉陷、唧浆、坑槽等病害加剧，路用性能下降明显；路基沉陷及防护、排水设施病害频发；桥涵、隧道结构物，交通工程等沿线设施也出现了不同程度的损坏，严重影响通行车辆的行驶舒适性及安全性。但是该项目原路面结构层厚度及实际破损情况特殊性、复杂性，为了科学有效的对现场病害处置方案进行动态设计、管理，从而制定相关制度、流程、表格，并充分调动五方对现场施工方案进行确认、会签。3.2 实施内容与评价（1）项目实施内容 旧路病害确认，包括利用雷达、弯沉、取芯等检测手段，对典型病害现场进行标识，施工前、施工中、施工后留存影响资料。旧路病害处治方案的确定，按施工设计图纸中相关处治原则执行的同时，还应参考本项目实际情况，具体由五方小组论证确定。方案工程量复核，五方小组根据现场方案确认原始稿对处治方案分类汇总稿进行复核，各方复核确认无误后，进行五方会签。工程量验收，施工完成后，五方小组根据方案分类汇总稿对发生工程量进行现场验收据实在方案、工程量验收表上签字确认。（2）现场判定方案 第一、二车道进行铣刨原路面 16cm，五方五档小组成员对下承层病害进行查看并给出处治方案，出现的病害进行局部维修或开挖处治。第三、四车道铣刨原路面 16cm 后，五方五档小组成员现场确认，对剩余沥青面层进行病害处治，对存在重度纵横缝病害、沉陷、唧浆病害较为集中路段及历年维修频繁路段进行深层挖补及补强处理。新建车道转换带将路面向下开挖 86cm，五方五表 1 病害处治方案记录表 连霍高速郑洛段北幅大修工程 病害处治方案统计表 表 L-2(1)工程名称:合同标段:桩号范围:业主单位:施工单位:监理单位:设计单位:咨询单位：方案确认日期:车道位置:序号 桩号范围 路况描述与检测数据 处治方案 1 会签栏 施工单位:监理单位:设计单位:咨询单位:业主单位:表 2 工程量统计表 连霍高速郑洛段北幅大修工程工程量验收汇总表 表 L-3(1)工程名称:合同标段:桩号范围:业主单位:施工单位:监理单位:设计单位:咨询单位:方案确认日期:车道位置:方案确认环节:序号 桩号范围 桩号范围 路况描述与检测数据 1 会签栏 施工单位:监理单位:设计单位:咨询单位:业主单位:中国科技期刊数据库 工业 A-12-档小组成员现场确认对层路床检测其顶面动态弯沉大于 120 后进行换填铺筑。既有车道转换带整体铣刨46cm（16cm）路面结构，五方五档小组成员现场对下承层根据现场开挖后表面病害及雷达检测情况动态确定是否进行加深处理。K695+200K705+907 段新建车道转换带向下开挖 81cm，五方五档小组成员现场确认对层路床检测其顶面动态弯沉大于 120 后进行换填铺筑。既有车道转换带整体铣刨 46cm（16cm）路面结构，五方五档小组成员现场对下承层根据现场开挖后表面病害及雷达检测情况动态确定是否进行加深处理。（3）电子档案建立 现场五方五档方案确定并测量出工程量后录入动态设计数字化系统，分别录入路段桩号、路况描述、检测指标、方案确认次数、处治方案、预估工程量以及上传现场照片。通过上传的各项内容即可生成路况记录表、处治方案表、工程量表。（4）实施效果评价 采用动态设计管理体系及数字化系统，取得了良好的应用效果，具体归纳如下：针对路面改造工程，对原路面处理方式的路况技术指标（裂缝等病害密度、取芯情况、弯沉值、雷达数据等）的适用性和科学性提出了合理的验证原则、步骤及基本要求，使有病害路段的处理方法更加合理、可行。在原路面处理前，确定了施工过程中的关键施工参数（铣刨宽度与深度，摊铺宽度、长度与厚度、碾压宽度、长度与厚度等），使得原路面处理及后期施工更加精细化、标准化。制定完整的动态设计管理流程，对现场出现的问题及时发现、跟踪并解决，全过程准确、高效，减少了五方人员的负担。建立了一套完整的五方五档表格体系，现场判定的方案及时填写，保证资料的完整，减少资料的负担。确定了路面改造设计的处治原则、病害二次确认的机制、动态设计方案发起和实施的监督制度及工程量确认制度，使得整个动态设计过程更加制度化，管理有序。形成高速公路路面改造动态设计指南，为后期路面改造施工提供借鉴和指导。4 结语 本文依托河南省某高速公路养护工程，介绍了动态设计数字化系统的目标、组成及功能，分析数字化系统在线流程的研究与建立，阐述了动态设计及数字化技术在该工程中的应用。结果表明，动态设计及数字化系统的施工，使病害路段处理方法更加合理、可行；原路面处理及后期施工更加精细化、标准化；对现场出现的问题及时发现、跟踪并解决，全过程准确、高效，减少了五方人员的负担。一套完整的五方五档表格体系，保证了资料的完整，减少资料的负担。确定了路面改造设计的处治原则、病害二次确认的机制、动态设计方案发起和实施的监督制度及工程量确认制度，使得整个动态设计过程更加制度化，管理有序。参考文献 1张含飞,李玉鑫,赵新涛,等.京台高速公路改扩建数字化动态设计J.山东交通科技,2022(6):3.2赵晓冬.旧路改扩建工程动态设计研究J.内蒙古公路与运输,2011(1):3.3吴昱颖.工程电子档案信息系统评价指标体系研究J.数字技术与应用,2023(06):11.4范本高.数字化技术在高速公路改扩建路面施工中的应用研究J.建筑技术开发,2021,48(8):3.5赵少忠.数字化技术在施工管理中的应用J.数字技术与应用,2022(008):040.6郭瑞春.工程量清单(工程实物量)的确认J.内蒙古科技与经济,2006(08S):2.7 李 旭,张 雄,钟 辉 平,黄 子 超,刘 秋 宝,肖 正 文.路 面 工 程 数 字 化 施 工 的 现 状 和 展 望 J.中 国 公路,2022(18):78-80.8孙莉,刘琦.数字化测绘技术在公路改扩建中的应用J.地理空间信息,2010(3):2.