摘要：基于BIM模型的数字化控制冷铣刨施工技术的研究目的是解决在通车条件下快速获取改造路面数据和精准控制铣刨基面的平整度的问题。本文简要介绍了基于BIM模型的数字化控制路面冷铣刨施工技术，并主要讨论了该技术的特点、工程应用和经济、社会效益。

关键词：车载激光扫描仪 三维路面  BIM模型  模控自动冷铣刨  铣刨鼓  升降调整 可变深度铣刨 平整度控制

1  前言

随着道路交通基础设施的大量建设，改扩建和道路养护的路面面层修复工程不断增加，经常需要使用铣刨机械对原有老旧路面进行冷铣刨后再加铺罩面新结构层的工艺，俗称“白加黑”或“黑加黑”；老旧路面在经过长期交通荷载及自然环境因素、周边施工的影响后，将产生不同程度的沉降变形和局部病害，在不同时期施工的新旧交界处路面存在着顺接不畅，道路整体的线形、横坡与理想状态产生了差距，因此冷铣刨后基面平整度控制其重要性并不低于摊铺沥青层平整度控制。目前常用的控制方法是采用铣刨机械自带的调平功能进行等厚铣刨，对路面变形较大的区域事先测量后在地面标记高程采用人工干预调平的方式，缺少快速获取路面数据的方法和精准铣刨的控制手段。

新建现浇桥梁目前一般采用抛丸清除浮浆的施工工艺，其对标高和平整度的控制不很理想，不能有效的控制桥面沥青的摊铺厚度和均匀性。

为快速获取路面数据和对路面摊铺前基层的精准控制，从而保证路面沥青摊铺前平整度，减少沥青砼材料浪费，我们对基于BIM模型的数字化控制路面冷铣刨施工技术展开研究。

2  基于BIM模型的数字化控制路面冷铣刨技术的概述

基于BIM模型的数字化控制冷铣刨施工技术是道路路面铣刨施工的一项新技术。采用车载三维激光雷达扫描仪快速精确地实现了正常通车状况下施工路面的测绘；采用BIM模型的软件系统接管铣刨机，自动变量控制铣刨厚度，相较于传统的铣刨机械自带的调平功能进行等厚铣刨、人工干预调平的方式进行路面和桥面冷铣刨，可以显著提高施工质量（铣刨面整体平整度）、提升效率、降低施工风险，为解决精准铣刨从而精细化控制沥青混凝土摊铺质量提供了相关解决措施。

3  基于BIM模型的数字化控制路面冷铣刨技术的特点

前期测量无场地要求、安全性高。无需封闭道路、无需工作人员在路面上交叉行走测量，可在道路正常交通条件下作业，技术人员在行驶的车辆内操作安装好的车载仪器即可高精度完成路面的数据采集工作，大幅提升了测量便利性和施工现场作业工作人员的安全性。

数据采集精度高、速度快。车载三维激光雷达扫描仪能以40～80km/h 的速度进行高效扫描作业采集路面数据代替传统人工测量，可将原来较长的测量周期缩短至数小时以内，同时测量密度由原来的每公里300～400个数据点提升至每公里 1 亿以上的数据点云，大幅度缩减测量周期，显著提升施工速度和测量精度。

数据分析软件处理专业化、效率高。使用Magnet Collage点云数据处理软件分析数据，利用Magnet Construction设计软件对TIN表面进行调整，自动生成BIM模型数据。采集的路面实际数据和线型建立好既满足平整度又减少施工材料浪费的最优铣刨方案模型。

铣刨施工自动化、误差小。根据模型数据通过GNSS精密定位技术和自动化控制技术实现对铣刨施工全自动控制，冷铣刨全程无需再对铣刨鼓的升降进行人工干预，无需施工放线、设置参考面等辅助施工手段，对铣刨机操作技术人员的水平无依赖，消除人为操作产生的误差。

缩短工期、降低成本、衔接紧凑。该技术能大幅度缩短工期，明显提升铣刨面的平整度为后续沥青面层施工提供有利条件，拥有降低施工安全风险、降低造价、技术经济效益显著的特点，具有广阔的应用前景。

4  基于BIM模型的数字化控制技术在路面冷铣刨施工中的应用

我司在深圳市民乐路市政工程道路路面施工和深华快速路-福龙路立交工程新建桥面施工中采用了基于BIM模型的数字化控制冷铣刨施工技术。该技术借助于先进的测量设备、分析软件和铣刨机械。施工过程从数据采集、数据分析建模、铣刨过程施工实现了全数控化。

1）数据采集测量设备为拓普康 GNSS基站+Lidar三维激光雷达扫描仪的组合，基站为中间枢纽，作用为接收卫星信号，并提供稳定实时信号输出给扫描仪，保证测量的精度达到毫米级。数据采集用车载三维激光雷达扫描仪正面向下以路面为扫描对象，采集路表面点位的三维信息，通过海量的点位组成点云数据。

2） 采集的点云数据通过Magnet Collage（去噪软件）专用软件进行点云去噪和优化处理，并最终生成数据模型，基于数据模型再利用Magnet Construction（翻修软件）专业软件进行路面施工BIM模型定制化设计和调整。

3） 将设计好的BIM模型导入到施工控制系统，该控制系统接管铣刨机（如徐工可变量铣刨机XM200）的铣刨深度控制和找平系统，根据模型空间位置关系所对应铣刨深度设计值对铣刨鼓自动进行升降调整，完成相应位置的铣刨作业。

使用BIM模型数据自动控制铣刨鼓的工作深度和横坡，实现遇高刨厚、遇低刨薄的变量铣刨控制，确保铣刨施工采用BIM设计铣刨面以提升铣刨路面平整度且兼顾横坡，始终保持设计铣刨面的平整度。进而为提升沥青路面平整度打下良好基础。

5  基于BIM模型的数字化控制路面冷铣刨技术经济效益

我公司在深圳市深华-福龙立交项目现浇箱梁桥采用BIM模型的数字化控制冷铣刨桥面，解决了传统抛丸清除浮浆无法精确控制桥面平整度的难点，大量节省人工和加快进度，并且有效的控制桥面沥青的摊铺厚度和均匀性，保证匝道桥面沥青摊铺前平整度，本技术的总造价仅为传统抛丸清除浮浆的2/3，经济优势明显。

我公司在民乐路市政工程旧路改造段采用车载激光仪器在通车的路面上高精度完成路面的数据采集工作，大幅提升了施工便利性和施工现场作业工作人员的安全性，大幅度缩减施工工期，显著提升施工速度和测量精度。通过BIM模型和系统接管铣刨机自动变量控制铣刨厚度，解决了传统等厚铣刨旧路的平整度控制不佳难点，相比较采用铣刨机械自带的调平功能进行等厚铣刨，快速而精准作业，较好地拟合新设计的路面，施工时对原路交通影响降到最低，数小时就完成路段铣刨、罩面作业过程，老旧路面沥青罩面施工完成后，无一处出现“V”字和“凸”型搭接，行车平顺舒适，完全感受不到路面突变和接口跳车。有效的控制旧路面沥青的摊铺厚度和均匀性，保证旧路面沥青摊铺前平整度，减少沥青砼路面材料浪费，保证施工质量同时，本技术的总造价仅为传统等厚铣刨旧路的90%左右，经济优势明显。

6   结束语

基于BIM模型的数字化控制冷铣刨施工技术，采用车载三维激光雷达扫描仪快速精确实现施工路面的测绘；采用BIM模型的软件系统接管铣刨机自动变量控制铣刨厚度，相较传统采用铣刨机械自带的调平功能进行等厚铣刨，快速而精准作业，有效的控制旧路面沥青的摊铺厚度和均匀性，保证旧路面沥青摊铺前平整度，减少沥青砼路面材料浪费，保证施工质量同时，降低了约10%造价，具有广阔的应用前景和经济、社会效应。

作者简介：李志为（1976-7），男，汉族，本科，任职于达濠市政建设有限公司。