一种喀斯特地貌区高速公路3D数字化摊铺施工工艺的制作方法

本发明涉及道路工程施工，尤其涉及一种喀斯特地貌区高速公路3d数字化摊铺施工工艺。

背景技术：

1、在高速公路路面施工领域，3d数字化摊铺技术可依托数字模型与定位系统实现摊铺高程与线形的自动化管控，有效降低人工放样的工作量，提升施工精度的稳定性。针对喀斯特地貌区地质条件复杂、岩溶分布不均的特点，现有施工通常先开展全线地质勘察，识别岩溶不良地质体的分布与规模，据此划分不同等级的沉降风险区段，并对应匹配差异化的摊铺工艺方案，以降低地基不均带来的路面质量风险。

2、但前期地质勘察的成果多为静态结论，受探测精度与现场条件限制，易遗漏部分浅层小型岩溶异常体，且施工过程中缺乏有效的地质复核与参数动态调整机制，风险分区与工艺参数难以随现场实际地质情况进行修正，导致地质风险管控的适配性不足，难以充分适配喀斯特区域复杂的地质条件。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种喀斯特地貌区高速公路3d数字化摊铺施工工艺，旨在改善现有喀斯特地貌区摊铺施工依赖静态地质勘察划分风险区段，施工过程缺少地质复核手段与工艺参数动态调整机制，地质风险管控适配性不足的问题。

2、本发明提供了如下技术方案，一种喀斯特地貌区高速公路3d数字化摊铺施工工艺，包括以下步骤：

3、s1、建模分区：整合工程地质勘察数据、岩溶探测数据与道路设计资料，构建四维道路数字孪生模型，沿路线划分多级沉降风险区并匹配对应摊铺工艺参数与混合料配方参数，模型内置岩溶风险特征库与动态迭代接口；

4、s2、定位校准：沿施工线路布设接力式gnss基准站，摊铺机搭载多源融合定位单元，摊铺作业前完成路基形貌全局校核与统一空间坐标映射；

5、s3、双源校验：摊铺作业过程中，通过摊铺机前端的地质探测单元采集前方路基雷达回波，与岩溶风险特征库匹配复核风险区边界，同步通过激光点云反演路基实际刚度，两类感知结果协同校验后动态更新沉降风险分区及对应参数，并回传至四维道路数字孪生模型；

6、s4、自适应摊铺：调用实时更新的风险分区参数，自动调整熨平板基准高程与仰角，同步联动拌和站调整混合料改性组分掺量，复杂地形路段启用横坡与纵坡双维度姿态补偿；

7、s5、碾压协同：碾压设备接入统一数据控制系统，结合当前路段风险等级、路基刚度与混合料温度匹配碾压作业参数，高沉降风险区段自动调整激振参数与碾压时序；

8、s6、验收闭环：摊铺完成后采用车载三维激光扫描生成路面实际点云模型，与四维道路数字孪生模型比对分析并修复异常区域，全流程数据关联至四维道路数字孪生模型，构建全寿命周期数字化竣工档案。

9、通过采用上述技术方案：本发明针对喀斯特地貌区高速公路摊铺的地质复杂与地形受限痛点，构建全流程数字化管控体系。通过地质探测与刚度反演的双源协同校验，可在施工过程中动态更新沉降风险分区及配套工艺参数，提升地质风险管控的适配性与准确性；搭配多源融合定位与点云补盲机制，保障信号遮挡场景下的定位精度，支撑无桩化精准作业；结合风险分区参数实现摊铺姿态自适应调整与碾压参数协同管控，兼顾成型精度与岩溶路基的作业安全性；全流程数据关联数字孪生模型形成竣工档案，可实现施工与养护阶段的数据贯通，为后期道路管养提供数据支撑。

10、较佳的，步骤s1中，所述四维道路数字孪生模型包含三维空间几何与沉降预测时间维度；所述动态迭代接口支持施工数据实时回传及参数同步更新；所述多级沉降风险区至少包括正常区、潜在风险区与显著风险区，各分区对应设置差异化的摊铺厚度冗余系数、混合料改性方案与压实控制标准，所述摊铺厚度冗余系数基于对应分区的沉降预测幅值确定。

11、较佳的，步骤s2中，所述多源融合定位单元集成gnss接收机、惯性测量单元与多线激光扫描仪；所述路基形貌全局校核以四维道路数字孪生模型为基准；当gnss信号失锁超出设定时长时，系统自动切换为激光点云配准结合惯性测量单元的定位模式，通过路基固有形貌特征修正惯性测量单元的定位累积误差。

12、较佳的，步骤s3中，所述地质探测单元为小型三维地质雷达，随摊铺机同步行进，对前方设定范围内待摊铺路段的地下浅层进行实时扫描采集；所述岩溶风险特征库存储典型岩溶不良地质体的雷达回波特征参数，作为回波匹配的基准。

13、较佳的，步骤s3中，所述路基实际刚度基于弹性地基梁模型结合路基表面微形变参数反演获取；所述两类感知结果协同校验，以雷达探测识别的异常地质体作为风险等级上调的触发依据，以路基刚度反演结果作为风险等级下调的判定依据，两类感知结果存在冲突时按风险等级就高原则完成最终判定。

14、较佳的，步骤s4中，所述熨平板基准高程根据对应风险区的厚度冗余系数与沉降预测幅值计算确定，高沉降风险区段主动预留厚度余量。

15、较佳的，步骤s4中，所述横坡与纵坡双维度姿态补偿，通过惯性测量单元实时采集摊铺机姿态数据，结合四维道路数字孪生模型中的设计线形参数，分别修正熨平板两侧高度与前后仰角。

16、较佳的，步骤s5中，所述高沉降风险区段的激振参数调整，为下调振动幅值并优化碾压时序，匹配摊铺机行走速度保障压实作业温度窗口。

17、较佳的，步骤s4中，所述自适应摊铺过程中，通过摊铺机尾部的后置激光扫描单元实时检测成型路面形貌，计算厚度与平整度偏差，偏差超出预警阈值时即时反馈调整熨平板参数。

18、较佳的，步骤s6中，所述数字化竣工档案内置沉降预警关联接口，可直接对接道路养护管理系统，为运营期岩溶区段沉降监测与预防性养护提供数据支撑。

19、本发明具有如下有益效果：

20、1、本发明中，通过前向地质探测与路基刚度反演构建双源协同校验机制，可在摊铺作业过程中复核岩溶风险区边界、补充识别未标定浅层异常地质体，结合既定判定规则动态更新沉降风险分区与配套工艺参数，提升地质风险管控的适配性与准确性，改善传统静态勘察施工的管控局限。

21、2、本发明中，采用接力式gnss基准站搭配多源融合定位单元的方案，结合路基点云配准的补盲机制，可在喀斯特山区信号遮挡场景下维持定位精度稳定，摊铺前完成全局形貌校核与坐标映射，实现无桩化精准作业，提升复杂地形下的施工适配能力。

22、3、本发明中，基于动态更新的风险分区参数调整熨平板基准高程，结合横坡与纵坡双维度姿态补偿消除地形姿态偏差，搭配摊铺过程的形貌实时检测反馈，可提升摊铺厚度与线形的成型精度，适配不同沉降风险区段的施工质量需求。

23、4、本发明中，将碾压设备纳入统一管控体系，结合路段风险等级、路基刚度与混合料温度匹配碾压作业参数，高风险区段下调振动幅值并优化碾压时序，可在保障压实质量的同时，降低强振作业对岩溶路基的附加扰动。

24、5、本发明中，将全流程施工与检测数据关联至四维道路数字孪生模型，构建全寿命周期数字化竣工档案，预留沉降预警关联接口，可实现施工与运营养护阶段的数据贯通，为后期道路养护管理提供数据支撑。

1.一种喀斯特地貌区高速公路3d数字化摊铺施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种喀斯特地貌区高速公路3d数字化摊铺施工工艺，其特征在于：步骤s1中，所述四维道路数字孪生模型包含三维空间几何与沉降预测时间维度；所述动态迭代接口支持施工数据实时回传及参数同步更新；所述多级沉降风险区至少包括正常区、潜在风险区与显著风险区，各分区对应设置差异化的摊铺厚度冗余系数、混合料改性方案与压实控制标准，所述摊铺厚度冗余系数基于对应分区的沉降预测幅值确定。

3.根据权利要求1所述的一种喀斯特地貌区高速公路3d数字化摊铺施工工艺，其特征在于：步骤s2中，所述多源融合定位单元集成gnss接收机、惯性测量单元与多线激光扫描仪；所述路基形貌全局校核以四维道路数字孪生模型为基准；当gnss信号失锁超出设定时长时，系统自动切换为激光点云配准结合惯性测量单元的定位模式，通过路基固有形貌特征修正惯性测量单元的定位累积误差。

4.根据权利要求1所述的一种喀斯特地貌区高速公路3d数字化摊铺施工工艺，其特征在于：步骤s3中，所述地质探测单元为小型三维地质雷达，随摊铺机同步行进，对前方设定范围内待摊铺路段的地下浅层进行实时扫描采集；所述岩溶风险特征库存储典型岩溶不良地质体的雷达回波特征参数，作为回波匹配的基准。

5.根据权利要求1所述的一种喀斯特地貌区高速公路3d数字化摊铺施工工艺，其特征在于：步骤s3中，所述路基实际刚度基于弹性地基梁模型结合路基表面微形变参数反演获取；所述两类感知结果协同校验，以雷达探测识别的异常地质体作为风险等级上调的触发依据，以路基刚度反演结果作为风险等级下调的判定依据，两类感知结果存在冲突时按风险等级就高原则完成最终判定。

6.根据权利要求1所述的一种喀斯特地貌区高速公路3d数字化摊铺施工工艺，其特征在于：步骤s4中，所述熨平板基准高程根据对应风险区的厚度冗余系数与沉降预测幅值计算确定，高沉降风险区段主动预留厚度余量。

7.根据权利要求1所述的一种喀斯特地貌区高速公路3d数字化摊铺施工工艺，其特征在于：步骤s4中，所述横坡与纵坡双维度姿态补偿，通过惯性测量单元实时采集摊铺机姿态数据，结合四维道路数字孪生模型中的设计线形参数，分别修正熨平板两侧高度与前后仰角。

8.根据权利要求1所述的一种喀斯特地貌区高速公路3d数字化摊铺施工工艺，其特征在于：步骤s5中，所述高沉降风险区段的激振参数调整，为下调振动幅值并优化碾压时序，匹配摊铺机行走速度保障压实作业温度窗口。

9.根据权利要求1所述的一种喀斯特地貌区高速公路3d数字化摊铺施工工艺，其特征在于：步骤s4中，所述自适应摊铺过程中，通过摊铺机尾部的后置激光扫描单元实时检测成型路面形貌，计算厚度与平整度偏差，偏差超出预警阈值时即时反馈调整熨平板参数。

10.根据权利要求1所述的一种喀斯特地貌区高速公路3d数字化摊铺施工工艺，其特征在于：步骤s6中，所述数字化竣工档案内置沉降预警关联接口，可直接对接道路养护管理系统，为运营期岩溶区段沉降监测与预防性养护提供数据支撑。