高速公路机械化作业系统的设计与应用

赵海山

（新疆交通建设(集团)有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830016）

长期以来道路工程在社会变革发展中发挥着积极作用，也是国家及地方政府投资基础设施建设的主要项目。伴随日趋频繁的交通运输活动，全国各地的高速公路项目越来越多，且对于公路施工质量的指标要求也更高。为了改变传统作业方案存在的不足，施工单位必须在原有作业方案基础上，编制更加先进的操作模式，以保证公路在后续使用期间发挥更大的作用。引入机械化作业系统是行业科技的创新，也是公路工程发展的必然趋势。

1 工程概述

本案例为库尔勒至库车段高速公路工程A03合同段，起点位于库尔楚（K518＋500），终点位于轮台县野云沟（K546＋517.14），全长28km。公路等级为高速公路，整体式路基宽度为28m，分离式路基宽度为13.75m，计划工期为2008年8月～2011年8月。

2 机械化作业系统的优点

在经济发展推动作用下，我国道路工程建设有了足够的物资保障，不仅体现于项目资金的充足性，也表现在了各种新型作业系统的推广应用。高速公路是现代化交通系统的重要组成部分，因其相连接的面域广泛，逐渐成为大城市交通线路的主要设施构成。考虑到高速公路施工内容及流程的复杂性，若采用旧式施工方案则难以保证工程质量，配备专用机械作业系统是行业科技的一大创新点。

2.1 效率高

新型的公路工程施工机械具有高效低耗、性能优、稳定、工作安全可靠、施工质量优良等优点[1]。保持较高的作业效率是机械系统的一大特点，最终可取得较好的施工效率。如：库尔勒至库车段高速公路建设中，面对地质状况复杂的路段区域，安排机械设备完成路面的碾压（见表1）。常用公路机械设备如：自卸汽车、铲运机、挖掘机、推土机、摊铺机、拌合机等，用其取代人工操作降低了人工操作的难度。

表1 压力机械的自动化运行

2.2 收益高

采用先进的大型施工机械进行公路工程施工，虽然一次性投资较大，但它可以分摊到较大的工程量当中，对公路建设项目的成本影响较小。设计机械化作业系统减少了施工单位在人力、物力、财力方面的投资，实现了高速公路机械化操作生产，维持了现场施工工序的高效利用。据统计，机械作业模式可降低20%～30%的成本耗资，为改善公路建造收益创造了有利的条件。

3 机械化作业系统的设计与应用

机械化作业系统属于实用型的控制方案，根据公路工程建造要求设计了自动化调控模块，针对性地指导了公路现场作业的流程。随着高速公路工程的广泛实施，设计机械化作业系统有助于降低现场操作的难度，提高了公路施工的质量水平，实现了工程效益的最大化。库尔勒至库车段高速公路工程建造前，施工单位初步拟定的机械系统如下。

3.1 调控系统

高速公路项目建设的内容复杂多样，不同地区、不同路段面对的作业内容也各不相同，如何利用好现有的人力资源及设备资源是工程单位首要考虑的问题。本次库尔楚至轮台县野云沟路段，现场配备了多台自卸汽车、平地机、挖掘机等重型设备，正式动工前期设计了人机调用系统，用以辅助项目内容的机械化作业。所谓人机调用系统，就是根据公路工程现场的实际情况，提出切实科学的人员、设备调控方案。如：技术人员对公路路段实况进行分析，为人员及设备数量的安排提供了参考[2]。

3.2 操作系统

公路机械设备功能发挥关键在于人的控制，机械化作业系统中应设计人与设备的操控模式，合理地安排好各项机械设备完成相应的工作。操作系统设计时应考虑：岗位人员专业技能是否合格，机械设备状态有无故障，所选设备与公路施工要求是否一致，在此基础上建立操作系统平台。如：沥青洒布车使用前，应做好设备调控工作，选定后才能安排人员参与施工。设计操作系统要注意功能的最优性，一般由现场调度人员根据工程量大小以及设备作业时间，详细地分配各项任务即可。

3.3 管理系统

高速公路关系着地区交通事业的发展，现场施工期间必须注重作业质量的管理，这也是机械作业系统设计需要考虑的问题。通常管理系统涉及到人机控制、工艺修改、执行指令、设备监测等多方面功能，使工程机械配合好作业人员完成各项任务[3]。施工单位在工程正式动工之后，要建立现场施工指导小组，由总工程师、工程监理师、技术指导员等共同参与到公路管理中，做好公路工程作业监督工作。在为现场作业管理提供参考的同时，也保障了机械设备运行的稳定性。

3.4 培训系统

当前，高速公路日常作业所用的机械设备包括：自卸汽车、铲运机、挖掘机、推土机、摊铺机、拌合机等，这些设备在实际施工阶段发挥了不同的筑造功能，帮助作业人员更好地完成各项操作任务。随着大量富含“高、精、尖”技术的先进设备不断地通过各种融资渠道进入公路施工养护市场，对使用、维修和管理的人员提出了更高的要求，机务培训工作显得越来越重要。对操作、维修人员就提出了相当高的要求，既要懂得机械运行原理，又要对机、电、液、气一体，都要有所了解。

4 机械化作业系统的注意事项

未来城市现代化改造进程不断加快，高速公路建设必将面临先进的流程改造，以此推动项目施工质量水平的提升。库尔勒至库车段高速公路工程建设中，施工单位按照合同内规定的指标要求，制定了切实可行的现场作业方案，并积极设计了以挖掘机、推土机、运输车等设备为基础的控制系统，极大地改善了公路项目施工的效率，使高速公路在交通运输阶段发挥更大的交通功能。根据公路建设项目的技术要求，选择合适的施工机械是保证工程质量和施工进度的重要条件之一。在此过程中，应充分考虑施工机械的通用性和专用性，执行机械设备自动选配方案[4]。如：路基挖掘需配备高性能挖掘机，要保证挖掘机型号、作业参数、机械性能等与路基处理流程相配套。每天完成施工任务之后，应安排操作人员对机械设备适当地养护处理，做好设备的后期养护工作，如：添加润滑油、外围设备清理等。

5 结语

高速公路施工方式转向机械化作业是必然的趋势，施工单位应注重人员与设备之间的协调控制。设计机械作业系统是道路工程行业的创新改革，既可以减小人工作业的难度，也快速地提升了公路结构的建造水平。对于已经设计好的自动化机械系统，还应对人员及设备编制针对性的维护与管理策略，使各种设备持久发挥应有的利用价值。

[1]周进，王新平.公路工程引进高科技作业模式的优势[J].广东交通建设，2008，15（2）：65-68.

[2]张孝龙.谈各种机械设备在道路工程施工中的应用[J].湖南公路运输，2010，27（10）：24-26.

[3]夏心妍.高速公路机械化作业系统功能模块的设计应用[J].北京道路工程，2009，31（17）：73-76.

[4]刘金云.施工单位对公路机械需制定的综合管理措施[J].公路设计技术，2009，40（20）：102-104.