完成单位：
中铁十八局集团有限公司
中铁十八局集团第四工程有限公司
1 工法特点
1.0.1 采用无人机+智能传感器进行测量放样，提高数据采集和处理效率，增加数据精度。
1.0.2 采用智能化施工设备，节约时间和人工成本，提高施工效率，提升施工质量，大幅度节约施工成本。
2 适用范围
该工法适用于方量大、工期紧、施工精度要求高的土石方工程；尤其是施工范围大的土方开挖、回填、运输相互交叉施工，机械调配难度高的工程。
3 工艺原理
采用无人机+智能传感器（激光雷达）对施工地形数据进行采集，经过飞行轨迹解算、点云解算、坐标转换等直接获取地面点的三维坐标，并自动划分填方挖方区域。
在土方平整施工场景中增加GNSS定位基站，在推土机、平地机、压路机设备中增加GNSS接收器、控制器、传感器等智能终端，接收器可以随时接收高程信息，控制器可自动控制铲刀的升降，传感器可实时反馈压实信息，最终形成智能推、平、压一体化系统。
4 工艺流程及操作要点
4.1 工艺流程
4.2 操作要点
4.2.1 测量数据获取。
通过实地勘测航线了解周围建筑等，拟定起降位置和飞行最低高度，按规范要求在保障飞行安全的前提下，合理设置飞行参数，即飞行方向、飞行高度、航线重叠度等参数。
4.2.2 填方、挖方技术参数确定。
对现场土质进行分析，确定土方施工时的松铺厚度、碾压遍数、含水率、压实机械、压实方法等相应技术参数，将数据导入智能化设备中，指导智能化的施工。
4.2.3 土方施工前期准备
在现场设置好GNSS基站，校验推土机、平地机、压路机设备中的GNSS接收器、控制器、传感器等智能终端设备，并将前期获得的测量、设计、施工技术参数等数据导入智能设备中，为后续施工做好准备工作。
4.2.4 软件计算工程量
将点云轨迹文件和雷达采集数据（LIDAR Data）采用智能激光进行解算，输出点云数据，通过滤波长短将所有地面高程点进行过滤出，采用cass软件进行工程量自主计算。
4.2.5 填方、挖方
根据设计图纸及测量成果，确定卸土区域，将无人机对前期地形进行扫描处理的数据传输到TBC软件中，生成电子卸土格栅。自卸车按照车载显示器内生成的栅格有序的进行卸土综合材料、用量、成本等因素，合理确定挖填土方调配方向、数量。
4.2.6 引导摊铺、粗平、自动精平
将智能测量的数据和设计图纸数据导入智能推土机及平地机中，控制器将施工数据与设计数据进行对比，确定差值，将差值信息通过控制器传递到电磁阀，电磁阀根据控制器传递的信息进行阀组控制，从而实现推土机推铲升降自动控制。
4.2.7 信息化压实
智能压路机在压实过程中可以实时显示碾压区域、遍数和压力指标，通过传感器，机手能清楚的知道任意区域已碾压遍数，无需人工记录，可以避免局部过压和欠压现象，做到均匀碾压。
5 质量控制
5.0.1 无人机在飞行前，要再三核对飞行航线，确定探测区域全覆盖且要有充足的搭接，做到数据之间的相互校核。
5.0.2 挖填施工前，需要专业工程师和机械操作手充分的沟通和交底，施工后应选定区域对施工成果进行校核，确认无误后才能开始大规模施工，消除偶然误差。
5.0.3 在压实作业前，需进行试验段的施工，在试验段的施工过程中根据压力传感器数值和压实度的关系确定压力指标，后续施工中根据压力指标进行压实度的控制。
6 安全措施
6.0.1 执行安全生产交底制度。施工作业前，由工长向施工班组作书面的安全交底，施工班组签字，并及时向全体操作人员交底。
6.0.2 执行施工前安全检查制。各班组在施工前对所施工的部位，进行安全检查，发现隐患，经有关人员处理解决后，方可进行施工操作。
6.0.3 加强对施工人员的安全意识教育，提高自我防护意识，进场前对职工进行安全生产教育，以后定期不定期地进行安全生产教育，加强安全生产、文明施工的意识。
6.0.4 建立安全生产责任制。定期组织安全生产检查，并建立安全生产评定制度。根据安全生产责任制的规定，进行评比，对安全生产优良的班组和个人给予奖励，对于不注意安全生产的班组和个人给予处罚。
6.0.5 施工现场及周围的边坡、 深坑及危险场所等均应设防护设施及警告标志。危险处所夜间应设红灯示警。
6.0.6 施工现场高置的各种安全设施严禁拆、挪或移作它用。
6.0.7 进入施工现场的人员必须正确佩戴安全帽，作业中不得将安全帽脱下，穿好工作服，严禁穿拖鞋、凉鞋、高跟鞋。严禁酒后进入施工现场。非施工人员不得进入施工现场。
6.0.8 施工场所应保持整洁，垃圾或废料应及时清除，做到“工完、料尽、场地清”，坚持文明施工。在高处清扫的垃圾或废料，不得向下抛掷。
6.0.9 施工现场的机动车辆应限速行驶，时速一般不得超过15km/h。
6.0.10 材料、设备应按施工总平面布置规定的地点分类有序堆放整齐并在旁边挂放明确的名称标志，符合搬运及消防的要求。堆放场地应平坦、不积水、地基应坚实。
6.0.11 用电设施的安装、维护、检修、管理应由取得合格证的电工担任，非电工严禁私拉乱拉。
7 效益分析
7.1 经济效益
中铁十八局开发的基于智能化设备用于大体积土石方施工的装置和方法是一个以精细化施工为主轴，以物联网技术为依托，以施工过程为切入点，以提升施工质量、降低施工成本为最终目标的施工全过程管理方法。在经济效益方面可实现如下几点：
7.1.1 节约工期，工期得以缩短，节约机械成本、人工成本及管理成本。
7.1.2 减少测量、施工及试验人员的使用，减少人工成本。
7.1.3 减少因偶然误差造成的返工，如超挖回填、平整度较差等现象，减少工程成本。
以济南凯傲叉车厂区场平工程为例，该项目占地328亩，土方开挖为14万方，土方填筑为7万方。如下表所示，新工艺费用为512万元，传统工艺费用为802万元，总体费用节约36%。
7.2 社会效益
智能施工技术在土方施工中应用的社会意义影响深远，提前完工且质量可靠，用实践证明了智能施工技术的应用前景，得到建设单位和监理单位的一致认可，为智能技术在施工方面的应用起到了明确的指引作用，在类似大面积场地平整方面提供了参考价值。
8 应用实例
8.0.1 凯傲智能叉车场平工程项目
凯傲智能叉车场平工程项目位于任家洼村，东邻莱城大道，北接鲁矿大道，南承龙马河西路。该项目占地面积约为22万㎡，土方开挖约为13万m³，土方填筑约为8万m³。
8.0.2 智能网联重卡（一期后期）场平工程项目
智能网联重卡（一期后期）场平工程项目位于景家镇、片家镇和蔡家镇，东邻莱城大道，北接银安街，南承鲁矿大道。该项目占地面积约为60万㎡，土方开挖约为8万m³，土方填筑约为47万m³。