摘要：道路建设是我国基础设施建设中非常重要的组成部分，一直以来我国大力发展，改革创新，已经能够取得了非常不错的成就和成效，为我国基础建设贡献力量。在我国道路工程中，土石方工程占有很大比重。根据土石方工程施工面广、施工条件复杂等特点，施工机械的合理选择依据、配置原则、选配方法等进行了深入分析，以期加深相关从业人员对土方施工项目施工机械配套标准的认识和了解。
关键词：公路土石方工程；施工机械调配
引言
我国道路建设自改革开放发展至今已经取得了非常不错的成就和成果，其建设技术和建设规模已经处于世界领先水平，遥遥领先其他发展中国家。公路路基土石方工程量集中、工期紧、任务重,绝大部分的土石方都是机械化施工,机械设备的合理选择是土石方施工的重要环节之一,不但关系到机械能否合理使用,充分发挥其最大效能,而且直接关系到使用成本、施工工期和施工质量,因此,必须进行全面分析比较,以达到经济合理的目的。
1施工机械的合理选择依据
1.施工内容，对于土石方施工机械来说，施工内容是重要依据。在压实整形路基挖填方作业、装运路基土石方作业过程中，应选用平地机、光轮压路机、振动压路机、挖掘机、推土机等;在开采岩石地区或者矿山时，应选用挖掘机、推土机、装载机、空压机、凿岩机等;在对沟渠或者建筑基础进行开挖时，应选用挖掘机;在搬运码头松散物料时，应选用自卸汽车、装载机。2.土石方机械的性能与使用用途（1）土石方机械的性能，如果土石方机械长时间处于小负荷、低速的运转状态，不但会对机械性能的发挥造成影响，而且会加剧施工机械的磨损;如果土石方机械长时间处于超负荷、超速的运转状态，便会缩短施工机械的使用寿命，甚至会发生安全事故。因此，应根据实际工况，合理选择相应性能的土石方机械。（2）土石方施工机械的使用用途，根据土石方机械的使用范围，以合理选择土石方施工机械，如果对施工机械设计用途进行改变，便会对施工效率造成一定的影响。如果工程主要以挖掘作业为主，应选用挖掘机。在对施工现场土壤进行铲运与平整的工程，应将作业场地的大小作为主要依据，选取适当的铲运机或者推土机。在平整路基构筑时，应根据实际情况，选取合理的推土机或者平地机。
2公路土石方工程施工机械调配
2.1填石路基压实机械的配置
公路压实机械主要有静碾压路机、振动压路机、轮胎压路机、夯实机及冲击式压路机。根据相关规范规定,填石路堤宜选用工作质量12t以上的重型振动压路机,工作质量2.5t以上的夯锤或25t以上的轮胎压路机压(夯)实。在施工路段我们采取了两种压实机械组合方式,即:12t静压机与50t振动压路机;12t静压机与YZJ12振动压路机。同时,对40cm,60cm,80cm三种层厚进行现场碾压试验。碾压时振动压路机由内向外重叠30cm一次碾压。1)采用12t静压机进行初压,采用50t振动压路机施工至填石料碾压面无明显轨迹时为止,然后用12t静压机进行碾压,保证碾压面的平整度。2)采用12t静压机进行初压,采用YZJ12振动压路机施工至填石料碾压面无明显轨迹时为止,然后用12t静压机进行碾压,保证碾压面的平整度。结果表明,压实效果与碾压遍数成正比,与行驶速度成反比。在松铺厚度一定的情况下,随着碾压遍数的增加,石渣的干密度增加,并趋于稳定。但压路机的碾压速度对路堤的压实有显著的影响,行驶速度为3km/h～6km/h时压实效果最佳。综合考虑石渣的变异性等各种因素,从压实效果和经济性来看,最好采用12t静压机进行初压,50t振动压路机施工,碾压遍数8遍;松铺厚度60cm;最大干密度2.10g/cm3。同时,在施工时应严格控制振动压路机的行走速度、振动频率、振动幅度,牵引速度一定要低挡行驶,否则会降低碾压效果,必须遵照试验方法中的错车和碾压方法碾压,不允许漏压,碾压遍数不得少于8遍。对于振动碾压无法到达的边角地带,必须由人工进行分层夯实,根据所采用的夯实机具决定分层厚度;静碾压路机依靠自身的重量在运行中以静压力压实填料,作业或行驶中紧急制动时,必须先踏主离合器踏板以切断动力,然后再踏制动踏板,否则易损坏制动器,解除时,应先松制动踏板,然后再松主离合器踏板以恢复行驶。
2.2合理选型，妥善配置机械设备
公路土石方施工机械的配置,应根据工程所在地的地质地貌、取土场位置及运距远近、移挖作填方量的多少来选择配置方式。一般说来,配置方式有两种:其一是挖掘机---自卸汽车---推土机---平地机---(洒水车)---压路机;其二是铲运机—推土机---平地机---(洒水车)---压路机。前一种配置方式适用于运距较远(IKM以上)的路基土石方施工,后一种配置方式适用于运距较近(IKM以内)的路基土石方施工。施工机械的选型中,压路机应首选YZ16、Yzls或YZT18等次重机型,以便于区和区分层土的压实。平整机械中,推土机应首选带松土器的YT140--l或T-12oA等机型,以便于处理路基局部弹簧等质量隐患;平地机应首选国产YPI印或YP180等机型,因其性能稳定且便于维修保养。洒水车可租赁地方城建环保部门的自吸式道路洒水车,必要时也可用油罐车自行改装。另外,自行式铲运机卸去刀角后可以代替平地机使用。某单位南北项目部13.6KM高速公路路基土石方施工中,用4台C7L型自行式铲运机代替平地机进行分层土平整工作,效果很好,平整度、路面横坡、纵坡均达技术规范要求。
2.3合理组合施工机械
为制定合理的施工机械施工方案，充分发挥施工机械设备的工作效率，一定要对施工机械进行合理组合。同时在进行机械化施工时，也要对施工机械进行合理组合，考虑内容包括施工机械的数量、配置、类型、性能等。施工机械不宜过多，应以少为佳。对于相同类型的施工机械设备，宜选用作业效率更高、工作容量更大的施工机械设备。一般而言，为对协同作业效率进行有效提升，应适当减少组合式施工机械的数量。为便于维护、管理、调度施工机械，施工机械种类不宜过多。另外，应选用生产率、工作容量更大的施工配套机械，这样才能够将施工机械的作业效率充分发挥出来。在大型土石方工程施工过程中，应将施工机械的生产能力、施工设计作为主要依据，施工机械配套组合按照规范来进行相关详细计算，确保所有施工工序所配置的施工机械均满足施工使用要求，同时，应根据规范要求，合理地确定施工机械配套组合的性能、机型与数量。
2.4通过单机单车成本核算确定设备组合的经济性
正确合理地安排和使用设备非常重要,根据工程施工需要安排设备,根据施工现场的实际情况及时调整设备。即有时安排设备时考虑不周,不同的施工条件和环境、地形地貌安排不同的设备施工,不同的施工要求选择不同的设备组合,有时也有意识地进行各种设备的配套组合,但哪一种组合最佳,只能通过对组合机群进行单机单车成本核算。在核算过程中切记不能用各种的机车设备台班收费或租金作为收入,而是通过计算各种机车设备在完成土石方施工过程中单台机车所完成的产值减去它们在完成这些产值所发生的成本。核算方法简述如下:(1)机车完成土石方产值核算:将每完成1立方土石方的预控单价分解到“松、装、运、平、压”五道工序中去,由施工现场管理人员将各类机车设备每班(或每日)每完成一个填方(或挖方)工作面完成的工作时乘以相应工序的参考预控单价,即可求出各机车每班(或每日)完成的产值。本例以计算汽车运输和挖掘机装土完成的产值为例加以说明。假定某品牌15吨进口自卸车要通过车箱容积或满载后称重换算每车能运输12m3土,如土方预控单价(500m运距,超过距离另加)为4.36元/m3,其五道工序松、装、运、平、压单价分别为1.02元/m3、1.14元/m3、2.20元/m3、0.23元/m3、0.35元/m3,那么汽车完成每车的产值为12*2.2=26.4元/m3.500m。如果该车每日完成106车,那么该车的日产量为106*26.4=2798.4元。假定某小松PC400挖掘机某一共装车5吨车(每车按4m3)123车,10吨车(每车按8m3)135车,15吨车(每车按12m3)248车,那么挖掘机每挖装1立方的产值为2.16元,通过计算该挖掘机该日所完成的产值为9823.68元。以此类推,其他机械设备也可按此办法用以预控单价及其所完成的工程量计算出。(2)每天机车完成土石方成本核算:若使用的机车为公司自有设备,机车成本包括人工费、燃油费、经常维修费(保养、润滑油、常用配件)、大修费用(二保、三保)及折旧费。为便于进行简易的机车成本核算,对在公司修理厂修理的机械及项目使用的机械,其中大修费用(二保、三保)及折旧费平时暂不核算,年终时再核算计入成本,而不作为项目日常核算的机车成本。若项目使用的为外租机械,则以租赁月租价格(或台班价格)或包方单价为依据直接计算机车成本。然后以机车设备在完成土石方施工过程中单台机车每天所完成的产值减去它们在每天完成这些产值所发生的成本,即得到每天的机车效益。实践证明,大型推土机与大型装载+大型运输汽车机这种机械配置方法成本会高一些,但在特定条件下,工效比较高。而大型挖掘机配大型运输汽车的设备组合经济性最好,工效也高,符合土石方作业机械施工要求。因此,在正常的施工条件下,大型挖掘机配大型运输汽车的设备组合最理想,技术经济性好且适用性强,可广泛应用。
2.5选用经济型施工机械
施工单价是施工机械经济性选取的基础，运行费用、固定资产消耗等均与施工机械的选取有关。当选用大型施工机械施工时，尽管需要一次性投资比较多，却能够在较长时间进行分摊，不会对工程成本造成太大的影响。所以在对施工机械进行选取时，一定要对施工机械费用与工程量二者之间的关系进行权衡，且应对机械的可靠性、先进性进行深入考虑，这些都是施工经济效益的重要影响因素。施工机械的经济运距如表1所示;开挖运输机械的选择如表2所示。
表1 施工机械经济运距 单位:m
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表2 开挖运输施工机械设备的选择
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2.6合理制定施工方案，正确选配施工机械
一般情况下，土石方工程在施工过程中具有多种不同的施工方案。为确保制定的施工方案足够合理、先进，一定要对以下内容进行全面考虑，即:①施工条件、施工进度、工程量、工程性质等;②对施工单位现有的施工机械设备进行充分利用，同时对现有施工机械设备潜力进行深度挖掘，只要确定施工方案，一定要先选择主要施工机械设备进行运营，根据工作面参数、施工进度、施工条件等来选择施工机械设备，然后在对施工机械性能与生产能力进行深入分析后，对配套施工机械设备进行选用。在对施工机械设备进行选择时，相关机械手册、类似工程施工经验可作为参考。某标段的高速公路工程中，包括7座小桥、1座中桥、3座大桥、1座石拱涵、11道圆管涵、7座盖板涵，除此之外，还包括路基土石方填筑工程。在路基土石方填筑工程中，有118000m3特殊路基待处理，701000m3路基待填方。因为施工路线土场右侧具有3处荒山高地，主要为石质山体，土层覆盖并不厚。要通过改造乡村道路使其变为泥结石路面，成为施工运输道路。针对以上情况，最终选用25t自卸汽车拉运土料、1．8m3反铲装车、230HP推土机带松土器，取得较好的效果。
2.7强化日常保养，合理制定检修计划
由于公路路基土石方施工受气候条件影响较大,有效工天相对较少,导致施工机械的利用率偏低,一般在70%以下。因此,如何在有效工天内保障施工机械的完好、提高施工机械的出勤率也是高速公路路基土石方施工机械管理的一个重要组成部分。所谓强化日常保养,就是施工机械操作者在当班时间内对之备进行检查、调整、紧固、清洁、润滑以及添加油、水等工作,给施工机械提供良好的工作环境,保证设备的正常运行,降低机械设备故障率,提高机械设备的完好率。制定和实施检修计划的同时,要结合当地气象预报资料,按设备修理周期要求,在非有效工天内(雨天等)对设备进行检查、技术鉴定,确定修理等级并实施。充分利用非有效工天,以提高机械设备出勤率,力争做到在有效工天内施工机械“召则能来,来则能胜”。
结语
在土石方施工项目中，为合理配置施工机械设备，应遵守施工机械设备配置原则，根据施工现场条件、施工工艺、施工任务要求，以对施工机械设备的数量、类型等进行合理确定。在土石方工程中进行机械化施工时，一定要合理选配土石方工程施工机械设备，同时对其进行有效管理，充分发挥出施工机械设备的使用效能。合理选配施工机械设备，有助于施工成本的降低和施工进度的加快，同时能够有效提高土石方工程的施工质量，获取更多的社会效益与经济效益。
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论文作者:张曜
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/29
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