（机械设计及理论专业论文）高速公路养护站点分级建立与选址研究.pdf

摘要 我国的公路交通建设发展迅速。自从上世纪8 0 年代末，我国开始建设高速公路以 来，到2 0 10 年底，经过2 3 年的发展，高速公路通车里程达7 4 0 0 0 公擘，跃居世界第 二位。高速公路里程的快速增长，使公路养护工作成为未来高速公路建设和发展的重 心。养护任务的日益繁重要求高速公路养护提高养护效率，养护站点的布局合理与否 决定养护工作是否能够按时保质完成。因此，对高速公路养护站点选址的研究就具有 十分重要的现实意义。 本文以陕西省交通厅科技项目“陕西省高速公路养护站点布设及设备配置研究 为依托工程，根据国内外高等级公路养护管理现状，对路网及养护管理进行了查阅资 料、调研及研究工作，论文完成的主要工作如下： 1 根据公路养护技术规范( j t gh 1 0 2 0 0 9 ) ，对高速公路的养护业务进行分析， 提出养护站点分级思想，将养护站点按照养护业务分为三级，并针对各级养护站点任 务分配进行了设备配置，对养护站点的设置进行经济性、应急性分析。 2 利用双层规划方法来建立养护站点选址数学模型，下层模型主要考虑养护站点 选址因素，并以此为基础建立三级养护站点选址评价指标体系，运用模糊综合评判方 法，选择、确定三级养护站点。上层模型主要针对应急性养护需求，采用网络间最短 路径模型，确定二级养护站点。 3 以陕西省高速公路建设集团公司管辖的养护路网进行实例分析，确定路网的一 至三级养护站点位置，以此验证养护站点选址数学模型的合理性和可行性。 径 关键词：高速公路养护；养护站点分级；养护站点选址；模糊综合评判；最短路 a b s t r a c t e x p r e s s w a yo fo u rc o u n t r yb e g a nt ob ec o n s t r u c t e da tt h ee n do ft h ee i g h t i e so fl a s t c e n t u r y , t h r o u g ht h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to f 2 3y e a r s ，a n di t st r a f f i cm i l e a g eh a sa l r e a d y e x c e e d e dt o7 4 ，0 0 0k i l o m e t e r sa tt h ee n do f2 010 a n dt h ee x p r e s s w a yc o n s t r u c t i o na n d d e v e l o p m e n to fo u rc o u n t r yb e c o m et h e s e c o n di nt h ew o r l d ，w h i c hh a dw o ns p l e n d i d a c h i e v e m e n t f o rt h em i l e a g eo fh i g h w a y sh a si n c r e a s e dr a p i d l y t h eh i g h w a yc o n s t r u c t i o n a n dd e v e l o p m e n ts h o u l df o c u st ot h ew o r ko fh i g h w a ym a i n t e n a n c e ，f o rt h eh i g h w a y m a i n t e n a n c eb u s i n e s si n c r e a s e dh e a v i l yy e a rb yy e a r , w h i c hr e q u i r e st oi m p r o v et h e m e c h a n i z a t i o nl e v e lo fo u rh i g h w a ym a i n t e n a n c ew o r k r e a s o n a b l ea d d r e s s i n gt h e h i g h w a ym a i n t e n a n c ec e n t r ei st h em a i nm e a n so fi m p r o v i n gt h em e c h a n i z a t i o n l e v e lo fo u r h i g h w a ym a i n t e n a n c ew o r k s ot h eh i g h w a ym a i n t e n a n c ec e n t r er a t i o n a l i t yo fl o c a t i n g r e s e a r c hi sav e r yi m p o r t a n ta c t u a ls i g n i f i c a n c e a c c o r d i n gt ot h ed o m e s t i ca n df o r e i g nc u r r e n th i g h w a ym a i n t e n a n c es y s t e m ，t h i st h e s i s b a s e do nt h eh i g h w a yw h i c hi sg o v e r n e db ys h a a n x ih i g h - s p e e dg r o u p ，t h r o u g hal o to f f i e l d w o r ka n dr e s e a r c ht ot h es i t ec h o o s eo fh i g h w a ym a i n t e n a n c ec e t e r t h i st h e s i si sm a i n l y w o r k e da sf o l l o w s ： 1 、a c c o r d i n gt o ( t e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o n so fh i g h w a ym a i n t e n a n c e ) ) a n dd i f f e r e n t h i g h w a ym a i n t e n a n c et a s k s ，t h eh i g h w a ym a i n t e n a n c es i t e sa r ed i v i d e di n t ot h r e er a t e s ， c o n t r a p o s i n gt ot h eh i g h w a ym a i n t e n a n c et a s k s ，e q u i p p e dt h eh i g h w a ym a i n t e n a n c es i t e s w i t l lh i g h w a ym a i n t e n a n c em e c h a n i c a le q u i p m e n t a n a l y s i st h ee m e r g e n c ya n de c o n o m i c s o ft h eh i g h w a ym a i n t e n a n c es i t es e l e c t i o n 2 、t h r o u g ht h ei n v e s t i g a t i o n ，s u m m a r i z e t h ep r i n c i p l e sa n dr e q u i r e m e n t so ft h e h i g h w a ym a i n t e n a n c e s i t es e l e c t i o n , w i t ht h e c o n s i d e r i n g t h e f a c t o r so fh i g h w a y m a i n t e n a n c es i t es e l e c t i o n a n d ，o nt h i sb a s i s ，m a k et h et h i r ds t a g e sh i g h w a ym a i n t e n a n c e c e n t e rl o c a t i o ne v a l u a t i o ni n d e xs y s t e m ，u s et h ef u z z yi n t e g r a t e dj u d g i n gm e t h o dt oc h o s e t h ea p p r o p r i a t eh i g h w a ym a i n t e n a n c es i t ef r o ma l lt h ea l t e r n a t i v ep o i n t s c o n t r a p o s e dt o e m e r g e n c yh i g h w a y m a i n t e n a n c en e e d s ，t h es e c o n ds t a g e sh i g h w a ym a i n t e n a n c es i t e i i s e l e c t i o nu s et h eg r a p ht h e o r ya n ds h o r t e s tp a t hp r o b l e mt oc h o o s et h em o s ta p p r o p r i a t es i t e f r o mt h et h i r ds t a g e sh i g h w a ym a i n t e n a n c es i t e s 3 、t a k et h eh i g h w a yn e t w o r ki ns h a n x ip r o v i c ea sa ne x a m p l et ov e r i f yt h ef e a s i b i l i t y a n dr a t i o n a l i t yo fm a t h e m a t i c a lm o d e l k e y w o r d s ：h i g h w a ym a i n t e n a n c e ，c l a s s i f i c a t i o no fh i g h w a y m a i n t e n a n c es i t e s s i t ec h o o s eo fh i g h w a ym a i n t e n a n c e ，f u z z yi n t e g r a t e de v a l u a t i o n ，s h o r t e s tp a t h i i i 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 自从2 0 0 4 年以来，我国公路建设尤其是高速公路建设进入快速发展期，每年建成的高速 公路量不断增长见表1 1 所示 表1 12 0 0 4 2 0 1 0 年高速公路通车情况 当年通车里程( 公里)累计通车里程( 万公里) 年份 当年里程同比增减总里程同比增减 2 0 1 09 2 0 09 4 9 6 7 41 4 2 0 2 0 0 94 7 1 92 6 6 4 6 4 87 8 2 2 0 0 86 4 3 32 2 4 9 6 o l1 1 9 2 2 0 0 78 3 0 08 6 1 0 5 3 71 8 2 8 2 0 0 64 4 6 03 3 4 3 4 5 41 1 0 0 2 0 0 56 7 0 05 2 2 7 4 0 91 9 5 9 2 0 0 4。4 4 0 0- 4 3 5 3 4 21 4 7 7 预计到2 0 2 0 年全国高速公路通车里程将达1 0 万公里，我国人口超过2 0 万的城市将全部 被高速公路连接。高速公路通车里程不断增长的同时，已建成的高速公路随着使用年限的增 长，出现了各种各样的病害，使高速公路养护管理工作逐渐成为未来高速公路建设和发展的 工作重心。 1 1 论文选题的背景和意义 高速公路是社会经济发展的一项重要标志，在现代物流和市场运作中都占有极其重要的 位置。我国高速公路建设虽然起步较晚( 第一条高速公路沪嘉高速于1 9 8 8 年正式通入使用) ， 但建设增长速度非常迅速，极大推动了整个社会经济的发展。与此同时，高效率、高质量的 高速公路养护也成为了当前公路规划与建设的重点要求，高效的公路养护有力的保障了高速 公路安全、快捷的运输物资和人员。目前多元化的养护管理存在以下问题： l 没有形成分级养护体系，各养护单位养护业务分配不清楚，容易导致养护资源被挤占、 挪用，机械设备配置和人员配置不能满足养护需求，养护效率低。 2 养护没有针对性，我国各地的公路发展水平、公路等级结构、公路列养率，好路率，绿 化率等方面各不相同，需要因地制宜，进行养护设备、养护管理机构规划。 3 对突发事件的应急能力差，尤其在高速公路发生的类似塌方、冰雪灾害等突发事件的处 理方面，2 0 0 8 年初我国出现的冰雪灾害造成我国大部分高速公路瘫痪就充分显示了这一点。 本文以陕西省交通厅科技项目“陕西省高速公路养护站点布设及设备配置研究 ( 编号： l 第一章绪论 0 8 0 9 r ) 为依托工程，针对以上问题，对高速公路养护任务、高速公路养护站点分级及设备 配置、高速公路养护站点选址进行研究，探讨区域内养护站点数量设置、养护站点等级划分、 养护站点的养护任务分配、养护站点的机械设备配置等问题，养护站点体系的建立不仅能够 有效的降低养护成本，提高高速公路机械化养护水平，加强公路养护管理的系统性、针对性、 应急性，保障我国经济大动脉的畅通，同时也为以后的高速公路建设提供依据。 1 2 国内外研究现状 高速公路养护机械设备配置方面，国内外也有一定的理论研究；同时，养护站点选址属 于选址问题，国内外针对选址的理论已经较为成熟和完善，下面就从这三个方面对国内外的 相关研究情况进行综述。 1 2 1 国内外养护机构的设置研究现状 美国的公路养护是按照a a s h o 养护手册规定，以科罗拉多州为例：一个养护单元覆盖 6 0 0 7 0 0k m 普通公路和高速公路，单元下设1 0 1 2 个养护小队，负责5 0 - - 6 0k m 的各种养护 作业，对于纽约至新泽西的高速公路是由一个独立于普通公路之外的公司管理，称作纽约新 泽西港务局，管理着2 3 8k i n 的高速公路( 双向6 车道，部分8 车道、1 2 车道) ，分为9 个养护 小队，有养护员工8 4 2 人，配置1 9 0 0 台各类养护设备( 其中除雪车3 9 2 台) 。法国高速公路 养护主要由法国高速公路特许经营公司管理，通常采用三级管理的方式。最高层为管理层， 下设管理部和养护施工公司，管理部下设管理站，管理站负责具体的养护管理和实施，设有 施工管理员、工程监督和养路工，负责的范围一般为4 0 8 5 虹的高速公路的日常养护和收费 管理，与其他国家不同的是，法国设有专门的为公路养护服务的机械公司，公司独立于公路 管理部门和养护机构之外，以合同方式与公路养护部门建立联系，这种方式的优势在于，有 利于高速公路养护工程向专业化、机械化、市场化方向发展。 1 2 2 国内外养护机械设备配置研究现状 2 0 世纪5 0 年代末美国对的4 5 项代表性道路工程的机械化施工做出工序曲线，就施工的 时间与生产量的关系进行调查研究，对施工进行有效控制。日本在6 0 7 0 年代对研究了机械 化的工程量与施工效益、机械的经济选型与合理组合、工程速度的经济性与工程管理的合理 性及机械化施工的合理化等一系列问题，。7 0 年代，h a l p i n 根据随机理论提出了施工作业仿真 循环作业网路模型c y c l o n e ( c y c l i co p e r a t i o n sn e t w o r k s ) ，可对施工机械的类型、数量及作 2 长安大学硕上学位论文 业参数做出最佳选择，并对工期和成本等进行预测。国内长安大学吴永平教授提出了机械化 养护作业的技术经济评价模型：单位折算费用模型、成本效益计算模型和投资回收期计算模型， 综合应用三种模型可以较全面地分析评价机械化养护方案的技术经济性。 1 2 3 国内外选址理论研究现状 选址理论的研究，在物流系统领域，关于配送中心选址的理论也取得了很多成果。西南 交通大学朱欢萍依据配送中心选址的主要因素，从基础设施、自然环境、社会效益、费用以及 服务水平等几个方面建立多级评判指标体系，并提供模糊多属性决策法对备选配送中心进行 优选和排序。重庆交通大学的郭小宏教授在养护站点选址问题上形成了一套理论。他的研究 是以养护站点的拌和站为选址主要因素，以混合料运送的技术要求条件为限制条件，结合路 网养护规模的经济性分析提出路网养护中合理选择拌和站生产能力的方法，分析影响高速公 路路网拌和站选址成本的四项主要因素：原材料购买成本、原材料运输成本、拌和站设置成 本、混合料运输成本的特点及相互关系，并对这四项影响因素进行考察，寻求使养护成本最 霉 低的拌和站设置方案，即：在路网一定的情况下，拌和站的生产能力、设置个数、设置位置 的最优化，拌和站所用材料的供应料场，各个拌和站沥青混合料的供应范围。 1 3 论文研究的内容、目标及思路 1 3 1 研究内容 耘 本文研究的内容主要是： l 、提出高速公路养护站点的分级建立及设备配置，以及各级站点的功能和作用。 2 、分析影响养护站点布设的各种影响因素，并对其中的重要因素进行定量、定性的分析， 给出高速公路养护站点选址数学模型。 5 、根据陕西省高速公路网现状及养护现状，应用站点选址数学模型进行养护站点选址实 例分析。 1 3 2 研究目标 在高速公路网络中，确定养护站点的数量及位置，并对养护站点进行分级和相应养护设 备配置，使得在高速公路的使用过程中，这些养护站点能充分满足高速公路养护工作的需求。 l - 3 3 研究思路 第一章绪论 本文的研究思路分为五个部分。 第一部分：高速公路养护业务分析。 介绍分析高速公路养护的养护业务。 第二部分：养护站点分级建立及设备配置。 研究高速公路网络中养护站点的分级建立。根据养护业务不同，把养护站点分为三级， 配置相应的养护机械设备，分析并提出各级中心的基本功能。 第三部分：养护站点选址基本理论及选址模型建立。 这是本文的核心内容。首先，分析养护站点选址影响因素，运用模糊综合评判的方法对 养护站点各选点进行初步筛选。其次，以最小运输费用理论对上述筛选点进一步优化。 第四部分：陕西省高速公路养护站点选址实例分析。 依据第三部分建立的模型解决实际问题，验证研究成果。对陕西省高速公路建设集团公 司所管辖的高速公路，给出相应的养护站点布设 第五部分：总结与展望 总结本文研究的主要结果及意义、尚待解决的问题及进一步的展望。 4 长安大学硕十学位论文 第二章高速公路养护业务分析 根据公路养护技术规范( j t gh 1 0 2 0 0 9 ) 规定公路养护按其工程性质、技术 复杂程度和养护工程规模大小，分为小修保养、中修工程、大修工程、改建工程等四 类，养护业务是高速公路养护站点建设的基础，现将高速公路养护业务按养护规模分 析如下： 2 1 公路的日常养护与维修 高速公路是国家交通运输的主要载体，其快速、安全、舒适、畅通的交通特点， 要求高速公路及其附属物设施必须时刻处于完好状态。因此，进行经常性、及时性的 日常养护与维修工作，按时保养，定期维护，是保持高速公路原有的技术标准，确保 其正常使用功能和服务功能的必要手段。 2 1 1 日常养护与维修的特点 高速公路的日常养护与维修的目的是为了保证高速公路及其附属设施保持其正常 使用功能所进行的经常性保养和修补其轻微损坏部分的作业，具有以下的一些特点： l 、经常性高速公路的交通特点，要求高速公路及其附属设施经常保持量高的技 术状态，因此，需要对高速公路进行经常性的巡视、清扫、养护维修工作，防微杜渐， 以保证高速公路的安全、畅通。 2 、周期性日常养护与维修的工作内容相对固定，同时，许多保养维修工作需要 周期重复进行，若能在养护工作中充分认识和掌握日常养护维修工作的周期性规律， 有助于合理安排养护工作，以取得更佳的养护效果。 3 、预防性高速公路的损坏是一个随时间推移而不断增加，逐渐由量变向质变最 后导致发生突发性的破坏的过程，这些严重的病害都有一个发生发展的过程，日常性 养护能够起到防患于未然的预防性作用。 4 、及时性高速公路在使用过程中经常产生偶发性或突发性异常情况或事件，如： 路面上的掉落物、交通事故造成的附属物破坏、局部塌方造成的交通阻塞危及到高速 公路的正常使用，因此，一旦出现此类异常情况，养护部门应及时应对做出处理。 5 、快速性日常养护与维修过程中总会干扰到交通运输，因此，日常养护作业必 5 第二章高速公路养护业务分析 须快速、高效的迸行，以避免长时间的占用车道，降低高速公路的服务水平。 2 1 2 日常养护与维修业务分析 根据现行公路养护技术规范( j t gh 1 0 2 0 0 9 ) 规定，本文对高速公路日常性 养护维修工作分析如下： 1 、路基日常维修保养 ( 1 ) 路肩表面平整、清洁、无杂物，横坡适度、边缘顺直，且无坑槽、隆起、沉 陷及缺口。 ( 2 ) 边坡稳定，平顺无冲沟，坡度符合规定。 ( 3 ) 边沟、截水沟、排水沟及暗沟应诬告草、无淤塞，纵坡适度，水流畅通，进 出口良好。 ( 4 ) 挡土墙、护坡及防冲刷、防雪、防沙等设施应保持结构完整无损，砌体伸缩 缝填料完好，泄水孔无堵塞。 ( 5 ) 及时处理路基塌方等异常情况，做好防护抢修，尽力减少对交通的干扰。 2 、路面日常维修保养。 ( 1 ) 沥青路面日常养护 1 ) 加强路况巡查，及时发现病害，研究分析病害产生的原因，并有针对性地时对 病害进行维修处治。 2 ) 路面清扫应按下列规定进行：巡查过程中，发现路面上有杂物，应及时清扫， 保持路面整洁。路面的日常清扫，应根据实际情况，采用机械或人工的方法进行。高 速公路和一级公路应以机械清扫为主，其他等级可以机械和人工相结合进行清扫。二 级和二级以上公路路面的清扫作业频率宜不少于1 次d ，其他等级公路可根据路面污 染程度、交通量大小及其组成、气候及环境等因素而定，但不宜少于1 次周，路面 分隔带内的杂物清理宜不少于1 次月。长隧道内和大型桥梁的清扫频率应适当增加。 清扫时，应防止产生扬尘而污染环境，危及行车安全，并及时清除和处理路面油类或 化工类等玷污物。 3 ) 雨后路面积水应及时排除。在春融期，特别是汛期，应对排水设施进行全面检 查并疏通。冬季降雪天气应及时除雪除冰，并采取必要的路面防滑措施。 ( 2 ) 水泥路面日常养护 6 长安大学硕 ：学位论文 1 1 水泥混凝土路面的接缝应保持良好，表面平顺，填缝料凸出板面的高度，高速 公路及一级公路不得超过3 m m ，其他等级公路不得超过5 m m ；填缝料局部脱落、缺 损时，应及时灌缝填补；填缝料老化、接缝渗水严重时，应及时进行整条接缝的填缝 料更换。填缝料更换前，应清除原接缝内的填缝料和杂物。新灌注填缝料时，应做到 饱满、密实、黏结牢固。材料应符合相关规范的规定。 2 ) 水泥混凝土路面日常巡查还应检查拱起、沉陷、错台等病害，以及路面油污、 积水、结冰等诱发病害的因素和可能妨碍交通的路障。巡查频率应不小于1 次d 。雨 季、冰冻季节和遇台风暴雨等灾害性气候，应加强日常巡查工作。 3 、桥梁日常维修保养 ( 1 ) 桥面铺装：桥面应及时清扫，排除积水，清除泥土、杂物、冰凌和积雪。桥 面出现病害，应及时处治。当损坏面积较小时，可局部修补；损坏面积较大时，有条 件的可将整跨铺装层凿除，重铺新的铺装层。一般不应在原桥面上直接加铺，以免增 加桥梁恒载。 ( 2 ) 排水系统：桥梁的敞开式或封闭排水设施( 排水管、泄水管、排水槽) 应及 时疏通，损坏的应及时更换，缺少的应补充，桥面防水层如损坏，应及时修复。 ( 3 ) 人行道、栏杆、护栏、防撞墙；人行道块件应牢固、完整，桥面路缘石应保 持良好状态。若出现松动、缺损，应及时进行修整或更换。桥梁栏杆包括钢筋混凝土 及钢质护栏、防撞护栏等，应保持良好的技术状况。如有缺损，应及时修复。因栏杆 损坏而采取f 临时防护措施时，使用时间不得超过3 个月。钢质栏杆应涂漆防锈，一般 每年一次，或根据环境实际条件确定。桥梁两端的栏杆柱或防撞墙端面，涂有立面标 记或示警标志的，应定期涂刷，一般一年一次，使油漆颜色保持鲜明。桥上灯柱应保 持良好状态，如有缺损和歪斜，应及时修理、扶正。灯具损坏应及时更换。 ( 4 ) 伸缩装置：应及时清除缝内沉积物，拧紧螺栓等。伸缩缝发生松动、翘裂， 破损、老化或功能失效，应及时修理、更换。桥头搭板脱空、断裂或枕梁下沉引起桥 路连接不顺适，出现桥头跳车时，应进行维修处治，并检查桥台稳定等安全因素。 ( 5 ) 交通安全设施：桥上的交通标志和标线、防眩板、防护隔离设施、航空灯、 航道灯、供电线路、通信线路、避雷设施等应齐全、醒目、牢固，标志板应保持整洁、 无裂纹和残缺。若有损坏应及时整个或更换。 ， 7 第一二章高速公路养护业务分析 ( 6 ) 桥梁支座养护应符合下列要求：支座各部位应保持完整、清洁；滚动支座 的滚动面应定期涂润滑油( 一般每年一次) ；对钢支座应定期进行除锈防腐。除铰轴 和滚动面外，其余部分均应涂刷防锈油漆；及时拧紧钢支座各部接合螺栓，使支承垫 板平整、牢固；应防止橡胶支座接触油污引起老化、变质；应及时维护滑板支座、盆 式橡胶支座的防尘罩，防止尘埃落入或雨、雪渗入支座内。支座如有缺陷或产生故障 不能正常工作时，应及时修整或更换；应防止支座脱空。 ( 7 ) 桥梁下部结构：应采取措施保持桥梁墩台基础附近即桥梁上下游各2 0 0 m 的 范围内( 当桥长的1 5 倍超过2 0 0 m 时，范围应适当扩大) 河床的稳定；若基础冲刷 过深或基底局部淘空，应及时抛填块石、片石、铅丝石笼等进行维护。桥下河床铺砌出 现局部损坏时应及时维修。对设置的防撞、导航、警示标志等附属设施应加强检查、 维护，保持良好的技术状况；当重力式基础或桩基础的承载能力不足，出现超过允许 值的沉降，以及基础局部被冲空、墩台周围河床被严重冲刷或因基础病害致使墩台滑 移、倾斜时，应对基础进行加固；简支结构桥梁墩台容许沉降值。 1 ) 墩台均匀总沉降值( 不包括施工中的沉降) ：2 0 l ( m m ) ； 2 ) 相邻墩台总沉降差值( 不包括施工中的沉降) ：1 0 l ( 蚴) ； 3 ) 墩台项面水平位移值：s 4 e ( r a m ) 。 4 、隧道的日常养护维修 ( 1 ) 保持和恢复隧道良好的技术状况，保持隧道外观整洁，隧道内路面平整，衬 砌无损坏，标志线清晰醒目，洞口、洞身无松动岩石和危石，人行和车行横洞清洁畅 通，隧道内外排水设施保持良好，人行道或检修道畅通，斜( 竖) 井和风道保持良好。 ( 2 ) 加强和完善隧道的防护设施。如遇山体滑动可能引起隧道破坏和洞口处的边、 仰坡坡率与石( 土) 质不相适应导致坍塌时，应采取相应的工程技术措施，并定期检 查其工作状态，发现病害及早处治；隧道处山坡岩石如节理发育、风华严重或有坑穴、 溶洞、裂缝时，应对地表采取防护性封闭措施。必要时增设和害羞隧道内外的排水设 施，保持隧道内外排水畅通。 ( 3 ) 隧道冻害的防治：高寒地区隧道应注意洞口构造物的防冻保温。防冻层损 坏时，可用同样的轻质膨胀珍珠岩混凝土或浮石混凝土修补，必要时应进行改造。无 8 长安大学硕 学位论文 防冻层的，应设法加筑。高寒地区隧道的防冻保温设施应做好保养措施，如有损坏及 时维修，保持其使用功能。洞口设有防雪设施的隧道，应做好防雪设施的保养维护， 并在大雪降临前完成设施的维修加固；冬季应及时清除洞口处积雪。防冻保温设施的 维修保养应不少于1 次年。在北方寒冷地区，应在每次大雪后，对防冻保温设施进 行一次检查，发现损坏及时维修。 2 1 3 日常养护机械设备配置 由以上日常养护业务分析，依据公路养护技术规范( j t gh 1 0 2 0 0 9 ) 给出的 公路养护每1 0 0k i n 机械配备参考表，结合公路养护工程机械配置标准( 推荐报批稿) 日常养护机械设备见表2 1 所示。 表2 1 日常养护机械设备 机械分类设备名称设备规格、基本性能备注 测试速度3 k m h ，最高行驶速度7 0 k m h ，分辨评价沥青路面 自动弯沉仪 率士0 0 1 m m 。 承载力 横向力系数测试车测试速度5 0 - - - 8 0 k m h ，配测试轮水箱。微机数连续测鼍沥青 ( s c r m )据处理系统。路面摩擦系数。 沥青路面标线 点测时间1 0 s 。质量1 0 k g ，可白天测试，带标 调查标线反光 准色对板，1 8 v 1 0 a h 电池组 作用变化及更 反光测定仪( 便携式 新时间。 行驶速度大于8 0 k m h ，附小型检测仪，如摆式检查记录公路 公路巡视车 仪、直尺等，设置紧急警示标j 占 综合状态 轴载质量2 - , - 4 人，最大检查厚7 e r a ，水平距离 观测桥梁各部 日常养护桥梁检测车1 2 - - 1 6 c m 的桥，行驶速度如一般载货汽车，带位 巡视与检 摄像记录技术装置 查设备 桥梁测试车静、动态加载自动处理系统测动、静应变 沥青路面弯沉测定，沥青路面平整度测定，沥 集成检测车 青路面摩擦系数测定，沥青路面文理系数测定， 沥青路面状况测定 清扫宽度2 - - , 2 5 m ，垃圾箱容积大于3m 3 ，清 清扫垃圾、脏物 路面清扫车 扫速度大于6 0 k m h ，要求西扫结合，垃圾自卸 及浮土、浮尘 画线速度1 0 - - - 8 0 k m h ，漆罐容量3 0 0 0 - - 4 0 0 0 l 。画路正标线 路面标线 热塑料粉4 0 0 0 , - - 一5 0 0 0 k g ，要求具有多种功能， 可画常温标线漆、加热标线漆、漆热熔标线漆， 自动画线机 具有加玻璃珠能力，可画单线、双线、间断线； 电脑控制、自动跟踪、自动定向 9 第二章高速公路养护业务分析 表2 1日常养护机械设备配置( 续) 机械分类 设备名称设备规格、基本性能备注 ( 1 ) 底盘：发动机功率9 0 k w ，行驶速度( 1 ) 路面清扫除雪 0 1 一9 0 k m h ，全轮驱动，前后均有机械、( 2 ) 标牌护栏清刷 液压、气压等动力输出快速悬挂装置及气、 ( 3 ) 路滑养护 多功能维修养 点、液控制系统( 4 ) 撒盐、洒水 ( 2 ) 可装配的j 【作装置有：割草装置、树( 5 ) 起重抢险 护车 枝修剪装置、清扫装置、高空作业装置、 ( 6 ) 牵引事故车 起重装置、挖沟装置、挖坑装置、救援装( 7 ) 运送小型养护机械 置、喷洒装置、拖挂车、平板车、推士、 挖掘装置等 行驶速度大于7 0 k m h ，要求带发电机、反施工时临时安全标志 移动标志车 光标志牌、反光标墩等 带钻机装置、砂浆料仓、砂浆搅拌机、砂修补水泥路面沉降错位、 砂浆灌注机 浆压注装置 唧浆 长8 0 - - 9 0 m ，宽3 3 5 m ；作业空间：长各种伸缩缝接头修补、沥 微型道路沥青宽高= 6 x 3 2 5 1 9 ( m ) ；通过车速4 0 k m h ，青路面修补、栏杆等养护 日常小修 路面修补用活通过轴载质量3 t ；各组机具有4 轮驱动，4作业时不阻断交通的临时 动组装桥轮转向，要求能快速组装和拆卸，组装的通过桥，桥卜桥侧可进行 养护设备 微璎道路可小规模移动，移动速度3 k m h 作业 轴载质量5 - 。8 t ，撒布鼍5 2 0 9 m 3 ，最大 消除5 0 m m 以f 薄雪或在 化雪融剂撒部撒布宽度1 3 m ，撒布速度4 0 - - - 6 0 k m h ，要 降雪前、降雪时做消冰防 车 求前后驱动桥，液体及固体消化剂均适应，冰用 带撒布量及宽度控制器 手推式动力剪草机、修树机、喷漆机、平大型机械无法施：【的养护 小型养护机具 板夯、划线机、搅拌机 ( 1 ) 除雪车：除雪速度2 0 - 一4 0 k m h ，最消除厚度较小的新雪 大除雪宽度3 m ，最大除雪厚度3 0 0 m m ， 行驶速度7 0 k m h 。全桥驱动，带推雪板 除雪车 ( 2 ) 螺旋除雪机：除雪量5 0 0 m v h 。抛雪 距离2 0 m 以上，最大除雪厚度1 5 m ，除雪 宽度2 6 m ，行驶速度o 4 0 k m h 沥青路面修补 行驶速度大于6 0 k m h ，成品沥青混凝士保修复坑槽、裂缝、桥头、 温箱3 t ，沥青桶容量2 0 0 l ，要求带压实装 台阶 车 置，切挖装置、喷洒装置，成员3 4 人 2 2 专项养护与大修工程 专项养护是对管养范围内的高速公路及其工程设施的集中性( 一般性) 缺陷、局 部损坏或普遍性病害进行有针对性的专门处理加固，以基本恢复原状或使用效果的养 护，大修工程是对管养范围内的高速公路及其工程实施的较大缺陷、较大损坏、路段 1 0 长安大学硕士学位论文 性的严重病害等，进行周期性的或针对性的综合修理的工程项目。 2 2 1 专项养护与大修工程的特点 高速公路是一种快速的交通运输系统，快速、安全、舒适、高效是其基本要求。 为了适应这些要求，高速公路专项养护与大修工程具有以下特点： 1 、计划性专项养护与大修工程的确定必须经过路况调查或科学的检测、计算、 评价后提出相应的处理方案，方案及工程预算经相关部门组织评审、并经批准后，方 能组织施工。 2 、针对性其养护技术方案与费用预算具有针对性，应该专款专用。 3 、复原性指经过专项工程或大修工程后，路面完全恢复路面原有的实用性能， 包括平整度、强度、康华能力等使用性能。 4 、补强性指专项工程或大修作业能够强化原有路面强度要求，通常能够延长路 的使用寿命。 i 5 、时效性专项养护与大修工程对时间、效益应该要求严格，若是工期推迟一天， 就会造成跟大的经济损失，同时也会造成交通中断。 一 繁 2 2 2 专项养护与大修工程的养护业务分析 高速公路专项养护与大修工程见表2 3 所示。 表2 3 高速公路专项养护与大修工程养护业务分析 项目专项养护内容大修：亡程内容 1 全面修理挡土墙、泄水槽、铺砌边沟和1 拆除、重建、或增建较大的挡土墙、护坡等 路缘石；防护工程： 路基2 清除大塌方、处置大面积翻浆；2 重大水毁路基的恢复； 3 整段增设截水沟、边沟；3 整段软士基处理 4 局部软士基处理 1 处理路面严重病害1 周期性或预防性整段路面改善工程； 2 沥青路面整段罩面；2 黑色路面整段加铺面层； 路面 3 处理桥头跳车； 3 水泥混凝土路面板整段更换或改善； 4 重大自然灾害造成的路面损坏修复 1 开辟苗圃； 绿化 2 更新树种、花木、草皮： 第一二章高速公路养护业务分析 表2 3 高速公路专项养护与大修工程养护业务分析( 续) 项目专项养护内容大修l ：程内容 沿线 1 全面修理护栏、隔离栅和标志；整段更换沿线设施 2 整段重划路面标准； 设施 3 整段钢制沿线设施定期油漆； 1 更换伸缩缝及支座；1 增建小型立体交义或通道； 桥梁2 桥墩、桥台及隧道衬砌局部修理；2 整段改善大、中桥梁； 隧道 3 桥梁河床铺底、调制构造物修复； 3 隧道衬砌全面改善。 交叉4 排水设施整段修理或更新； 工程5 承载力检测； 6 金属构件全面除锈、油漆 2 2 3 专项养护与大修养护机械设备配置 根据公路养护规范( j t gh 1 0 2 0 0 9 ) 对养护业务要求及养护机械设备配置要 求对专项与大修养护机械配置如表2 4 所示。 表2 4 专项养护与大修养护机械设备 项目设备名称备注 稳定土摊铺机、推十机、推十机、挖掘机、挖掘装载机、双钢 用于整段路基及 路基轮振动压路机、轮胎压路机、单钢轮压路机、平地机、稳定土附属物的修复，按 路拌机、涵洞清淤机、静碾压路机、 需配 沥青路面：路面切削机( 冷铣刨机) 、稀浆封层机、沥青存储加用于整段路面或 温设备、沥青混合料搅拌站、双钢轮振动压路机、轮胎压路机、 者大面积病害的 沥青混凝土摊铺机、沥青路面热再生机组、沥青路面冷再生机 维修处理，其具体 路面 组、沥青撒布车、沥青转运车( 或自卸卡车)参数、配置数量应 水泥路面：液压式开凿机、风镐( 配备空压机、发电机) 、落锤按需分配 式水泥路面破碎机、水泥混凝士拌和站、插入式振捣器 钢筋加工机械、钢筋对焊机械、喷漆机械、吊装设备、水泥混 桥隧 凝土泵车、混凝士喷射机、压浆设备、隧道清洗机 2 3 特殊病害、灾害公路的养护业务 高速公路养护工作除了包括以上叙述的路基、路面、桥隧、交通工程、绿化、环 保等设施的养护，还应包括一些特殊病害如：滑坡、崩塌、岩堆、软土基病害、大雾 特大冰雪、洪水、地震引起的病害。 2 3 1 特殊病害、灾害公路的养护业务 l 、病害公路的养护业务 ( 1 ) 软土地基：及时修复由于软土基沉降而破坏的排水系统，必要时需设截水沟， 1 2 长安大学硕一k 学位论文 当基础沉降较大且处于不稳定状态时，采取注浆、打砂桩、插排水板、打桩、反压等 加固措施，对损坏的路面，应及时修补坑槽或中修罩面，桥头不均匀沉降，桥头踏板 空洞是，应进行注浆处理。 ( 2 ) 滑坡：对滑坡体外上方及两侧的地面水和地下水进行截断处理，在滑坡区内 应整平夯实地表、填塞裂缝，在滑坡体的上部主滑部分和后部被牵引部分采取减载措 施，在滑坡体的下部和前部需加载，设置支撑结构。 ( 3 ) 塌方：设明洞或棚洞江公路主体工程加以保护，清除公路上方的崩体，设置 支护、撑顶，进行注浆，嵌补，加固塌方部。 2 、灾害公路的养护业务 ( 1 ) 大雾、冰雪、水毁：大雾时需加强巡查，进行交通管制，冰雪天气时，采用 机械及时铲除积雪。水毁的主要工作是进行桥梁、涵洞、路基洪水损坏部分的维修。 ( 2 ) 地震灾害：路基方面，填补错动、扭曲、开裂的路基，桥梁方面，对不连续 的简支梁和吊梁采用挡块、螺栓和钢夹板连接固定，对连续梁和桥面连续简支梁，采 取防止大位移措施。 2 3 2 特殊病害、灾害公路养护设备配置 特殊病害、和灾害公路是对突发性事件的处理，其设备配置应该具有高的机动性 能，设备配置见表2 5 所示。 表2 5 特殊病害、灾害公路养护设备配置 项目设备名称备注 特殊软土基：打桩机、注浆机、路面修补设备；塌方、滑坡：路面应该配备平板车， 病害清障设备、高空作业车，起重装备对大型机械设备 冰雪：万能工程车、推雪车、融雪剂撤布车水毁：主要参照大能够快速运达需 灾害修时路基设备进行选配油污、化学污染：铣刨机、多功能养护 求地 车交通事故：排障车 2 4 本章小结 本章对高速公路养护业务分为日常养护、大修养护、特殊病害、灾害养护三类并 进行相应的业务分析和设备配置，是第三章高速公路养护站点分级建立及设备配置的 基础。 1 3 第三章高速公路养护站点分级建立 第三章高速公路养护站点分级建立 高速公路养护中既有规模较小、技术简单的清扫、巡视、小型维护工程，也有技 术难度较大、施工专业性较强、专用施工设备需求较多的专项及大修工程，同时还要 及时应变各种灾害型任务，所以高速公路养护站点应该充分考虑所管辖区域养护工程 的特点及自身的条件来建立。 3 1 高速公路养护站点分级建立 根据高速公路的养护业务内容，养护任务分为小修、保养；病害、灾害性养护； 专项维护，大修，本文把养护站点相应的分为三个等级，分别为一级养护站点、二级 养护站点和三级养护站点，其目的是使公路在出现病害以后短期内修复的同时尽可能 的满足经济型和应急性的要求。其分级结构见表3 1 所示。 表3 1 高速公路养护站点分级 养护站点主要功能备注 一级养护站点大修及养护设备的维护、管理、调度管理、协调、调度 二级养护站点专项维护、病害、灾害养护应急性养护 三级养护站点清扫、巡视、小修保养 基本养护单元 3 1 1 一级养护站点及其功能 一级养护站点是最高级别的养护单位。作为高速公路养护网络中的枢纽，它的主 要职责是：贯彻法规、标准、办法、制度、技术要点；编制养护规划、维修计划、绿 化方案、组织检查、监督落实：承办重大养护工程的招标，组织监理、检测，参加验 收，控制养护成本，材料设备管理、安全生产管理、组织工程抢险、技术培训，建立 养护档案等，作业辐射半径约为l o o k m ，应根据所管辖区域的道路密度，交通流量进 行适当的调整，根据以上所述，一级养护站点应该具备以下基本功能： ( 1 ) 集散功能 一级站凭借其在养护网络中的枢纽地位，是一个地区所有养护资金的管理部门， 负责此地区所有的养护设备的采购和维护，且能将各地原本分散的资源都集中到一起， 以应对如冰雪、地震等需要多区域协调的养护工作。 ( 2 ) 衔接功能 组织建立二级应急性养护站点，并且将设备和原料的运送到养护需求点，起到了 1 4 长安大学硕士学位论文 养护资源传输的衔接作用，在各个基层养护单元中起到协调衔接作用。 ( 3 ) 储存功能 为了养护设备能够保持良好的工作状态以完成养护任务，一级养护站点要建设有 仓库便于存储机械设备等。 ( 4 ) 统计和结算功能 一级养护站点的统计和结算功能是养护工程的一项基本要求，用以建立档案、记 录费用、做计划等。 ( 5 ) 需求预测功能 在统计病害数量、发生时间、发生原因的基础上，可以得出管辖地区常发生的病 害，可以预测该地区以后的养护工作重点和最佳养护方式，同时也能提高设备利用率。 ( 6 ) 培训功能 作为一个地区的最高养护管理单位，应该负责所管辖区域的所有养护人员的培训 工作。 3 1 2 二级养护站点及其功能 二级养护站点是一个应急性的养护单位，可以完成路面病害、灾害路段的养护及 处理一些突发事件。二级养护站点应该具有以下基本功能： ( 1 ) 衔接功能 作为一级养护站点的附属单位，二级养护站点所养护的业务具有针对性，实际上 主要起到衔接养护需求点和一级养护站点的作用。 ( 2 ) 运输功能 二级养护站点应该配备有运输工具，具备运输能力。 ( 3 )