高速公路機械化作業系統的設計與應用

趙海山

（新疆交通建設(集團)有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830016）

長期以來道路工程在社會變革發展中發揮著積極作用，也是國家及地方政府投資基礎設施建設的主要項目。伴隨日趨頻繁的交通運輸活動，全國各地的高速公路項目越來越多，且對于公路施工質量的指標要求也更高。為了改變傳統作業方案存在的不足，施工單位必須在原有作業方案基礎上，編制更加先進的操作模式，以保證公路在后續使用期間發揮更大的作用。引入機械化作業系統是行業科技的創新，也是公路工程發展的必然趨勢。

1 工程概述

本案例為庫爾勒至庫車段高速公路工程A03合同段，起點位于庫爾楚（K518＋500），終點位于輪臺縣野云溝（K546＋517.14），全長28km。公路等級為高速公路，整體式路基寬度為28m，分離式路基寬度為13.75m，計劃工期為2008年8月～2011年8月。

2 機械化作業系統的優點

在經濟發展推動作用下，我國道路工程建設有了足夠的物資保障，不僅體現于項目資金的充足性，也表現在了各種新型作業系統的推廣應用。高速公路是現代化交通系統的重要組成部分，因其相連接的面域廣泛，逐漸成為大城市交通線路的主要設施構成。考慮到高速公路施工內容及流程的復雜性，若采用舊式施工方案則難以保證工程質量，配備專用機械作業系統是行業科技的一大創新點。

2.1 效率高

新型的公路工程施工機械具有高效低耗、性能優、穩定、工作安全可靠、施工質量優良等優點[1]。保持較高的作業效率是機械系統的一大特點，最終可取得較好的施工效率。如：庫爾勒至庫車段高速公路建設中，面對地質狀況復雜的路段區域，安排機械設備完成路面的碾壓（見表1）。常用公路機械設備如：自卸汽車、鏟運機、挖掘機、推土機、攤鋪機、拌合機等，用其取代人工操作降低了人工操作的難度。

表1 壓力機械的自動化運行

2.2 收益高

采用先進的大型施工機械進行公路工程施工，雖然一次性投資較大，但它可以分攤到較大的工程量當中，對公路建設項目的成本影響較小。設計機械化作業系統減少了施工單位在人力、物力、財力方面的投資，實現了高速公路機械化操作生產，維持了現場施工工序的高效利用。據統計，機械作業模式可降低20%～30%的成本耗資，為改善公路建造收益創造了有利的條件。

3 機械化作業系統的設計與應用

機械化作業系統屬于實用型的控制方案，根據公路工程建造要求設計了自動化調控模塊，針對性地指導了公路現場作業的流程。隨著高速公路工程的廣泛實施，設計機械化作業系統有助于降低現場操作的難度，提高了公路施工的質量水平，實現了工程效益的最大化。庫爾勒至庫車段高速公路工程建造前，施工單位初步擬定的機械系統如下。

3.1 調控系統

高速公路項目建設的內容復雜多樣，不同地區、不同路段面對的作業內容也各不相同，如何利用好現有的人力資源及設備資源是工程單位首要考慮的問題。本次庫爾楚至輪臺縣野云溝路段，現場配備了多臺自卸汽車、平地機、挖掘機等重型設備，正式動工前期設計了人機調用系統，用以輔助項目內容的機械化作業。所謂人機調用系統，就是根據公路工程現場的實際情況，提出切實科學的人員、設備調控方案。如：技術人員對公路路段實況進行分析，為人員及設備數量的安排提供了參考[2]。

3.2 操作系統

公路機械設備功能發揮關鍵在于人的控制，機械化作業系統中應設計人與設備的操控模式，合理地安排好各項機械設備完成相應的工作。操作系統設計時應考慮：崗位人員專業技能是否合格，機械設備狀態有無故障，所選設備與公路施工要求是否一致，在此基礎上建立操作系統平臺。如：瀝青灑布車使用前，應做好設備調控工作，選定后才能安排人員參與施工。設計操作系統要注意功能的最優性，一般由現場調度人員根據工程量大小以及設備作業時間，詳細地分配各項任務即可。

3.3 管理系統

高速公路關系著地區交通事業的發展，現場施工期間必須注重作業質量的管理，這也是機械作業系統設計需要考慮的問題。通常管理系統涉及到人機控制、工藝修改、執行指令、設備監測等多方面功能，使工程機械配合好作業人員完成各項任務[3]。施工單位在工程正式動工之后，要建立現場施工指導小組，由總工程師、工程監理師、技術指導員等共同參與到公路管理中，做好公路工程作業監督工作。在為現場作業管理提供參考的同時，也保障了機械設備運行的穩定性。

3.4 培訓系統

當前，高速公路日常作業所用的機械設備包括：自卸汽車、鏟運機、挖掘機、推土機、攤鋪機、拌合機等，這些設備在實際施工階段發揮了不同的筑造功能，幫助作業人員更好地完成各項操作任務。隨著大量富含“高、精、尖”技術的先進設備不斷地通過各種融資渠道進入公路施工養護市場，對使用、維修和管理的人員提出了更高的要求，機務培訓工作顯得越來越重要。對操作、維修人員就提出了相當高的要求，既要懂得機械運行原理，又要對機、電、液、氣一體，都要有所了解。

4 機械化作業系統的注意事項

未來城市現代化改造進程不斷加快，高速公路建設必將面臨先進的流程改造，以此推動項目施工質量水平的提升。庫爾勒至庫車段高速公路工程建設中，施工單位按照合同內規定的指標要求，制定了切實可行的現場作業方案，并積極設計了以挖掘機、推土機、運輸車等設備為基礎的控制系統，極大地改善了公路項目施工的效率，使高速公路在交通運輸階段發揮更大的交通功能。根據公路建設項目的技術要求，選擇合適的施工機械是保證工程質量和施工進度的重要條件之一。在此過程中，應充分考慮施工機械的通用性和專用性，執行機械設備自動選配方案[4]。如：路基挖掘需配備高性能挖掘機，要保證挖掘機型號、作業參數、機械性能等與路基處理流程相配套。每天完成施工任務之后，應安排操作人員對機械設備適當地養護處理，做好設備的后期養護工作，如：添加潤滑油、外圍設備清理等。

5 結語

高速公路施工方式轉向機械化作業是必然的趨勢，施工單位應注重人員與設備之間的協調控制。設計機械作業系統是道路工程行業的創新改革，既可以減小人工作業的難度，也快速地提升了公路結構的建造水平。對于已經設計好的自動化機械系統，還應對人員及設備編制針對性的維護與管理策略，使各種設備持久發揮應有的利用價值。

[1]周進，王新平.公路工程引進高科技作業模式的優勢[J].廣東交通建設，2008，15（2）：65-68.

[2]張孝龍.談各種機械設備在道路工程施工中的應用[J].湖南公路運輸，2010，27（10）：24-26.

[3]夏心妍.高速公路機械化作業系統功能模塊的設計應用[J].北京道路工程，2009，31（17）：73-76.

[4]劉金云.施工單位對公路機械需制定的綜合管理措施[J].公路設計技術，2009，40（20）：102-104.