背景及应用概况

【资料图】

深圳市作为我国改革开放的排头兵，从一个名不见经传的小渔村发展成为如今的国际化大都市，离不开科学的城市规划和配套完善的基础设施。市政道路作为承载城市发展的经济大动脉，也是城市区域协同发展非常重要的连接纽带。市政道路的建设、运维和养护管理品质可以在很大程度映射出城市经济发展的高度和水平，也是城市经济发展健康状况的晴雨表。

深圳中森建筑成立于2008年，办公场所坐落于深圳市南山区，公司管理和技术团队深耕市政道路施工领域十余载，是伴随深圳市高质量、高品质飞速发展成长起来的一家专业建筑施工企业。多年来，公司核心管理团队持续专注于市政沥青路面施工领域，并集沥青混合料生产、沥青路面施工与技术咨询为一体，积累了丰富的施工管理和工程测量经验。

公司现拥有专业、稳定的技术和管理团队，面向路面施工的成套大型的沥青混凝土搅拌站、摊铺机、铣刨机、压路机等施工机械设备若干台，并先后通过ISO9001-2008、ISO14001-2004、GB/T50430三标一体化认证，具备高质量、高效率完成各类公路、市政道路等工程的能力和水平。

诚信、创新、务实、求精是深圳中森建筑的企业精神，公司先后承建的深圳道路主要有南坪快速路二期工程、丹平快速东延段、深华快速路、公常路等市政工程，合格率均达100%，且优良率逐年上升，从未发生过任何质量事故和安全事故。为深圳市交通基础设施建设和经济飞速发展作出了积极的贡献。诚信、务实是企业生存的立足之本，得益于此公司在多年的激烈市场竞争中树立了良好的企业形象；创新、求精是企业发展的动力源泉，这恰是公司多年来高质量、高效率完成所承建市政道路施工项目的坚实印证。

秉持创新、求精的企业精神，公司创新引进了全球领先的拓普康3D智能摊铺技术，并率先在桂庙路快速化改造和黄木岗交通枢纽沥青路面摊铺作业中进行了小规模的实践和应用，实践结果表明，采用3D智能摊铺技术在沥青面层的平整度提升方面取得了显著的效果。

继桂庙路和黄木岗交通枢纽项目小试牛刀之后，公司将3D智能摊铺技术正式应用于东长路新建项目的全线沥青下面层的摊铺作业中，整个施工过程中极限偏差控制在3mm内，90%以上与数据模型完全吻合，碾压成型后的沥青路面下面层行车基本上无颠簸感，平整度能媲美普通工艺的上面层，感官上平整匀称，赏心悦目，经检测各项指标全部合格，平整度和行车舒适性显著提升。

3D智能摊铺技术在东长路项目的全线应用，标志着深圳市政道路领域首次大规模且成功应用了拓普康3D智能摊铺技术，是深圳中森建筑勇于创新之举，凸显了公司创新、求精的企业精神，在技术引领和科技创新方面走在了深圳乃至全国市政施工领域的前列。

3D智能摊铺技术在深圳市政道路上的首次且规模化成功应用

东长路是深圳市光明区“两明互通”重要市政道路之一，位于光明新区中部，南接宝安区石岩街道，北至光明新区东环大道，是连接光明新区与宝安区的主要交通干道，城市Ⅰ级主干道，双向六车道，道路全长3.762公里，宽60米。拓普康3D智能摊铺技术在本项目中的成功应用，为助力深圳市高品质发展舔砖加瓦，为深圳市民对行车舒适性需求不断提升的期望提供了坚实的基础支撑。

东长路施工路段示意图

传统市政道路施工的痛点

相较于远离市区的高等级公路和国省道的建设而言，市政道路在施工过程中存在诸多困难和条件制约。道路施工属于典型的劳动密集型行业，通常需要配套足够数量的机械设备及机手、技术人员及辅助工人等，施工现场大量的机械设备和人员协同交叉作业，加之市政施工地点通常位于车辆和人流密集的市区，对安全生产作业提出非常大的挑战。

为尽快恢复交通市政工程通常对工期要求紧，对传统方式来说，工期紧的要求与施工质量控制又是一个矛盾体。同时，拌合站又通常位于远离市区的市郊，摊铺材料运输距离远，且大型运输车辆还面临着交通管制的压力，提前对材料用量的精准把控和调配安排又是一个突出的难题。

如何在安全管理、工期进度、施工质量和交通管制等要求之间寻求平衡，对现场施工管理者而言压力巨大，对市政施工领域的从业者来说也是非常大的挑战。具体来说，传统市政施工主要存在以下典型的痛点问题：

交通管制：城市市区对大型运输车辆的运行时间有限制，超出规定的时间段，某些区域是禁止通行的，需要提前规划好行驶路线和物料入场时间；

安全要求高：市政道路位于城市内，通常采用不断流施工，来往行人和车辆较多，而道路施工现场通常需要配套较多的机械设备和施工人员，对施工的安全管理和要求高；

新旧路面搭接：城市新建道路往往要贯通几条原有道路，此时需要以现有道路为基准进行搭接处理，以达到平顺连接的效果；

施工时间紧、质量要求高：市政施工主管部门为了在不影响居民日常通行及生活的前提下，通常会要求缩短施工时间，但道路工程规模浩大，且对质量和技术要求很高。缩短工期的要求通常会对工程施工质量造成一定程度的影响，同时市政道路施工多为夜间施工，对施工环节的质量控制水平提出了更高的要求，亟需解决工期要求紧和质量要求高且多为夜间施工之间的矛盾；

材料准备：面向市政施工的沥青拌合站通常位于距离城区较远的市郊，料车运输距离远且面临交通管制的压力。且通常道路施工的不同分层结构由不同的施工主体分包完成，路床交验与施工设计可能存在较大的偏差，工期和衔接安排还会潜在路面沉降的问题，则如何控制摊铺精度并精确量化所需材料对施工顺利实施来说也提出了更高的挑战。

综合以上痛点问题，采用传统的施工技术手段较难应对，通常需要配套投入较多的人力、物力做对应支撑，同时加以大量的测量工作，并要求负责施工现场的管理和组织人员有非常丰富的施工和实践经验方足以应对，对人员数量、技术及管理水平依赖度高。

采用以3D数字化施工技术为依托的拓普康3D智能摊铺技术，基于高精度的测量和摊铺控制系统设备，辅以3D数字化建模、平顺性设计和量化物料计算等先进技术手段，可以实现施工全过程的动态质量管理和控制，且施工质量控制不受光照条件的影响和制约。并可预先对下承层的高差与3D数字化施工模型进行复核检测，实现事前施工质量控制和物料用量计算，实际摊铺施工过程只需保障系统设备工作正常即可，大幅减少施工质量控制和管理对人员技术水平的依赖，基于先进的科学技术手段，确保项目施工过程的高标准和规范化实施。

Topcon 3D mmGPS 摊铺系统

拓普康3D智能摊铺技术，可以很好地解决新旧路面搭接（平顺性）、工期紧迫和质量要求高及物料量化估算等相关矛盾及问题。

拓普康3D智能摊铺系统简介

拓普康3D智能摊铺系统是基于道路3D数字化即BIM建模技术，融合卫星定位、域激光控高、自动化控制、无线通讯等先进技术手段，可以将摊铺作业的整个过程信息化、数字化、智能化且可视化，施工控制过程不受光照条件的影响，为市政夜间施工提供了非常大的便利。基于系统提供的全过程动态质量管理和控制手段，整个施工过程大幅降低对人员操作和现场管理水平的依赖，直接实现高精度、高质量自动摊铺施工的效果。

摊铺现场作业无需事先测量和打桩放样、无需挂线和架设导平梁，显著减少辅助劳动力的投入数量，最大程度上规避人机交叉作业带来的安全风险。施工过程主要通过自动化控制摊铺机熨平板的升降，实现摊铺作业的智能化控制，最大程度上减少摊铺过程的人工干预，有效规避了人为因素对道路平整度、标高控制等关键数据的影响，可将施工精度提高到毫米级别。

本项目正式将拓普康3D智能摊铺技术规模化应用到市政工程施工，根据市政工程的特点，同时做了一部分适用性的优化调整，以满足市政工程施工的特殊要求和特点。

拓普康3D智能摊铺控制系统

主要技术特点及优势

业内领先且国内适用的高精度自动化摊铺系统的核心技术；

简化施工工序，提高作业效率，降低人力成本，规避安全风险；

实现BIM设计直接到施工的无缝对接和应用，减少人工干预和调整；

实现摊铺作业的数字化、智能化及自动化控制，夜间施工不受任何影响；

1+N的先进技术路线，系统共享性和易用性好，更便于推广应用；

实现数字化管理，动态质量管理和全流程施工控制；

实现高标准的平整度、平顺性与厚度控制，有效降低材料的损耗。

拓普康3D mmGPS智能摊铺系统工作原理

3D智能摊铺项目实施

本项目于2022年11月中下旬正式实施，项目实施期间深圳疫情防控政策非常严格，所有施工人员均需每天提供24小时的核酸阴性证明，对项目实施环节的用工管理也是提出了非常高的要求和挑战。深圳中森建筑顶着巨大的工作压力，克服重重困难并按约定预期顺利实现了东长路的沥青摊铺作业，且整个施工过程衔接顺利，摊铺质量和控制水平得到上级主管部门及兄弟单位的高度关注和认可。

因本项目的特殊性，东长路从施工立项征地到正式施工以及到本项目实施的沥青层施工经历了较长的周期。前期负责施工的单位将路基与深圳中森建筑进行交接时，距离其完工时间已经过了很久，在现场接收和交验环节，经测量检测发现其中部分路段和周边道路已经产生了不同程度的沉降。根据测量检测及初步BIM建模结果和原始设计对比发现，若按照原设计进行沥青摊铺，将直接给中森带来巨大的经济损失，且摊铺后的道路平整度难以得到保证。

经与业主和监理等多方会商，沥青摊铺阶段可在确保结构厚度、平整度及横向排水的基础上，对沥青摊铺设计进行重构和调整。得益于拓普康3D智能摊铺系统配套的毫米激光RTK和配套的BIM施工设计建模软件，技术人员根据测量检测的数据重新创建沥青摊铺的道路BIM施工模型，并在摊铺施工前预先进行BIM施工模型的适用性检查。实际检测结果表明，重构后的BIM施工模型完全满足业主及监理的要求和预期，有效规避并解决了因路面沉降等可能带来的巨大经济损失及平整度难以控制的问题。

本项目的具体实施关键步骤简列如下：

1、原路面数据采集

鉴于本项目的具体特点，在正式实施摊铺作业前需要实施原路面数据采集，这也是施工质量控制的关键环节。在此之前还需进行控制网的布设和加密，为数据采集提供基础测量控制框架。

具体实施时工程师首先利用系统配套的mmGPS激光RTK测量系统按断面采集现有路面，基于系统毫米级精度的高程测量结果，精准获取原路面数据。在此基础上将采集的原路面数据与原始设计数据进行对比，在保证厚度并兼顾平顺性等关键指标的基础上，最大程度上贴合原设计进行调整，以确保摊铺道路的结构强度、平顺性和横向排水等。

原路面数据采集

2、设计优化调整

采用拓普康3D数字化建模软件基于原路面采集数据和关键技术指标完成BIM施工设计后，还需要到现场对调整后的BIM施工设计进行适用性检查，并在检查的基础上重新进行优化调整，以确保BIM施工设计可以充分实现对厚度、平整度和横坡等关键技术指标的精准控制，最终高精度、高质量实施施工环节的自动化摊铺控制。从下面两张图表可以看出，原地面的平整度整体较差，优化调整后的3D智能摊铺设计在兼顾厚度控制的基础上，在平整度的指标提升方面非常显著，且该数据仅为底层沥青摊铺的设计优化。底层沥青铺筑完成后，竣工检测的IRI平均值为高标准的0.85~0.86，具体数据参见下图（沥青竣工IRI检测结果）所示。相信完成中、上面层沥青摊铺之后，整个竣工路面的摊铺质量和平整度指标可达到非常高的水准。

3D智能摊铺BIM设计建模及优化调整结果

平整度优化结果：原地面与3D智能摊铺偏差对比

东长路底层沥青竣工IRI检测结果

3、用料方量计算

采用最终优化调整后的BIM施工设计，结合拓普康3D-Office数字化施工建模软件，可直接通过等高线和3D剖面视图进行检验，以进一步查看设计与原地面的符合性，同时还可以将BIM施工设计和原始路面数据进行对比，直接生成沥青摊铺施工所需的用料方量，从而为用料量的精准控制提供量化的科学依据。

沥青用料量计算和分析

4、现场3D摊铺施工

摊铺施工前对摊铺机机械性能进行基本检查，主要涉及PZS-MC域激光接收器固定稳固、改正尺寸参数准确、液压油缸灵敏度调准等关键要点。然后利用U盘将创建好的BIM施工模型导入到3D智能摊铺的机载系统中，在起始位置标定好高度，设定好油缸标尺，既可以正常进行3D智能摊铺施工作业。在摊铺施工过程中，间隔采用mmGPS激光RTK流动站随时校核摊铺表面与其BIM施工数据模型内任意一点的高程。实际检测结果表明，整个摊铺过程中极限偏差控制在3mm内，且90%以上与BIM施工数据模型完全吻合。

mmGPS激光RTK流动站实时检测施工质量

3D智能摊铺机载系统动态控制及显示

3D智能沥青摊铺现场

总 结

在本项目的具体实施过程中，以光明区公路署署长为代表的业主单位带队到现场观摩视察，深圳中森建筑公司董事长亲自陪同并就摊铺实施情况和拓普康3D智能摊铺技术等给予了详细的介绍和汇报，得到了业主领导的高度评价和赞赏。随之安排公路署更多的人员到现场交流和探讨，公路署的领导现场表示：“在底层沥青摊铺阶段就达到如此好的效果，真的很了不起！”

光明区公路署领导现场视察

在后面的项目实施阶段，中交一公局、精筑工程咨询、鲁班监理等多家施工、监理单位也陆续到项目现场观摩、交流和探讨新技术，反响非常热烈。

业主、施工和监理单位现场观摩交流

改革开放40多年来，我国城市不断发展壮大，市政工程市场呈现较快增长态势，行业的整体实力和竞争力、影响力也显著提升。全国政协常委、副秘书长赖明在刚刚结束的首届市政工程建设产业博览会上表示：“城市建设作为一项系统工程，需要久久为功，应统筹规划、建设、管理三大环节，提高城市工作的系统性，提高城市发展的秩序性和提高城市建设的宜居性，顺应城市发展规律，以新发展理念为指导，切实高质量推进城市建设工作。” 相信深圳中森建筑在以“质量第一、信誉第一、服务至上”企业核心价值观为使命，以理念和科技创新为引领的基础上，必将为进一步推进高质量城市建设贡献更大、更多的力量。

关键词： 市政道路 沥青摊铺 施工质量