大型炼油厂区内复杂条件下快速机械化流水施工组织研究论文_焦国华 常亮

1 施工机械选择影响因素

1.1 工作内容

每种施工机械都有自身的使用特点和施工范围，一种机械可以完成多种施工，但每一种机械都有其自身优势施工内容，因此，不同的施工内容，需要选用的机械及其组合也不同。

1.2 土(石)质条件

土方与石方是建筑工程项目中最常见的两种材质，土的成分复杂，种类繁多，对于不同的土，采用的施工机械也不尽相同。石方施工也因岩石材质不同，机械施工难易程度、工作效率不同。

1.3 运输距离[1]

在土石方调配工程中，一般按照运输距离的远近，合理选择运输机械的类型及数量，每种机械在一定的运距范围内效率最高，不在最优运距范围内使用机械，会对机械造成浪费，对工期、成本、项目效益都会产生不利影响。

1.4 其它影响因素

土石方施工机械的选择受多方面的因素影响，而这些影响因素往往相互影响、相互制约，不能单一的根据某一条件而确定选择某一种施工机械，施工机械的选择除受工作内容、地质条件、运距的影响外，还受土石方施工的工程量、气候条件等其它间接因素等的影响[2]。总之，选择合理的机械配置，对于提高生产效率、缩短工期、节约成本及提升项目效益都有重要的意义。

2 土石方机械施工施工组织

2.1 工程概况

本工程位于委内瑞拉拉克鲁斯港炼油厂东部的曼萨尼约、马克塔尔和贝约林地区，RPLC场平A标工程合同工期11个月。主要工作内容为土石方工程、道路工程及排水工程等工程。土石方工程量大，土方53万m3，石方112万m3，在Front1和Front2区域有油罐，Front3区域有既有油气管道，Front6区域紧邻居民区。各区域分布图如图1所示。

图1 平面布置图

2.2 施工组织分析

2.2.1水文地质

该地区属于热带气候，季节一般简单地分为雨季和旱季。其中六月份到十一月份是这里的雨季，降水比较多，气候比较湿润。十二月份到次年的五月份是旱季，降水极少。拟施工时间以旱季为主。

2.2.2土石方施工机械的选择

根据土石方施工的工作内容、地质条件、当地气候、运距、工期等因素，选择破碎锤、挖掘机、推土机、装载机和自卸车进行组合。根据工期计划和土石方的工程量，平均工期为8.4个月。有效时间-节假日=8.4*22-13=170天，现场布置4个开挖班组和2个回填班组同时施工。各个单元土石方任务分配见表1，土石方调配表见表2，土石方调配运距见表3。

表1 各区土石方任务分配表

表2 土石方调配表

表3 土石方调配运距（单位：m）

现以2#开挖班组为例进行机械配置分析，分析如下。

挖掘机：每天挖土46.8万m3/170天=2752 m3，小松PC-200挖掘机900m3/台班计算，台班费2100元/台班，需要挖掘机2752 m3/900 m3=3.06台，取1.3保障系数(70%利用率)=4台；小松PC-300挖掘机1300m3/台班计算，台班费2900元/台班，需要挖掘机2752m3/1300m3=2.12台，取1.3保障系数(70%利用率)=3台；小松PC-400挖掘机1800m3/台班计算，台班费3600元/台班，需要挖掘机2752m3/1800m3=1.53台，取1.3保障系数(70%利用率)=2台。

破碎锤：每天石方13.6万m3/170天=798.5m3，破碎锤-120型160m3/台班，台班费1300元/台班，需要破碎锤798.5m3/160m3=4.9台，取1.3保障系数(70%利用率)=7台；破碎锤-200型250m3/台班，台班费1800元/台班，需要破碎锤798.5m3/250m3=3.1台，取1.3保障系数(70%利用率)=4台；破碎锤-250型350m3/台班，台班费2300元/台班，需要破碎锤798.5m3/350m3=2.2台，取1.3保障系数(70%利用率)=3台。

装载机：台班工作量（46.8+13.6）万m3/170天=3550m3，选用WA-380型装载机1500m3/台班，台班费1500元/台班，需要装载机3550m3/1500m3=2.36台，取1.3保障系数(70%利用率)=3台；选用WA-600型装载机1800m3/台班，台班费2500元/台班，需要装载机3550m3/2500m3=1.42台，取1.3保障系数(70%利用率)=2台。

自卸车：运用加权平均数求得运距为2.129Km，装车暂定时间为7min，自卸车在施工区域行驶速度按300m/min计，卸车时间为1min，操作时间(等车、会车、停放等其他因素)4min，往返一个循环时间为19.2min，每台班往返次数为25次，选用40m3型自卸车1000m3/台班，台班费1600元/台班，需要自卸车3550m3/1000m3=3.55台，取1.3保障系数(70%利用率)=5台；选用60m3型自卸车1500m3/台班，台班费2100元/台班，需要自卸车3550m3/1500m3=2.36台，取1.3保障系数(70%利用率)=3台；选用80m3型自卸车2000m3/台班，台班费2800元/台班，需要自卸车3550m3/2000m3=1.75台，取1.3保障系数(70%利用率)=2台。

2.2.3方案比选

根据以上分析，选择以下3种方案进行对比，土石方机械配置方案见表4。

表4 土石方机械配置表

2.2.4 方案分析

方案1：每小时生产土石方为4*900/8+7*160/8=590m3，40型自卸车每小时运输量=5*1000/8=625m3，装载机每小时装填量3*1500/8=562.5m3。其中，运输量625m3>生产量590m3>装填量562.5m3。自卸车有富余时间，装载机、挖掘机工作满载，无富余时间，产料无富余。在工期范围内能完成施工任务，但在一定程度上自卸车机械利用率低。

方案2：类比方案1，生产量581.25m3>运输量562.5m3=装填量562.5m3,满足要求。在工期范围内能完成施工任务，各机械利用率高，产料有富余。

方案3：类比方案1，生产量618.75m3>运输量500m3>装填量450m3，因运输量>装填量，造成自卸车存在富余时间，而因装车时间2辆*7min<车辆循环时间19.2min，造成装载机存在富余时间。因此，此方案自卸车、装载机机械利用率低，不可取。

综上所述，方案2在经济、机械使用率和完成效率等方面最为合理，可达到流水施工的模式。上述分析是理想情况下的结论，现实生产过程中会受到各种各样因素的干扰，在具体运用中, 应根据现场实际情况而相应调整，灵活运用。

2.2.5方案模拟

根据以上方法，分别对1#班组、3#班组、4#班组和A回填班组、B回填班组进行机械配置，得出最优机械配置方案。

利用收集炼油厂的总平面图、室外地上管网布置图，使用先进的BIM软件创建炼油厂的三维场地布置模型，BIM模型突出厂区内主要影响因素，简化了其它次要影响因素。因此，详建了场地地形、地上管线边坡、土方作业面等，将厂区内建筑物、油气罐、生产车间的外部细节进行了简化，仅以块状物表示。厂区内地形道路管线如图2所示，厂区内建筑布置图如图3所示。

图2 厂区内地形及道路

图3 厂区建筑布置图

利用三维BIM场地模型的可视化、可模拟性的特点，在三维场地模型上对机械设备施工组织进行部署、规划和演练，模拟内容包括机械设备进场时间、厂区内行走路线等，分析总结模拟演练过程中出现的问题或机械设备配备的缺陷等数据，以便后期对机械设备配置方案进行优化，进而对机械化流水施工组织方案进行优化。BIM模型演练如图4所示。

图4 土方施工模拟演练

2.3 形成大型炼油厂区内复杂条件下快速机械化流水施工组织

经过上述分析，形成大型炼油厂区内复杂条件下快速机械化流水施工组织设计的关键点在于优化机械设备配置方案，最优机械配置方案又受多方面的因素影响，如施工内容、土质、运距、工程量、气候等，只有不断的通过理论计算、模拟演练、现场实际使用情况的分析比较，才能最终得出的最优机械配置方案，进而依据最优机械配置方案形成大型炼油厂区内复杂条件下快速机械化流水施工组织设计。

3 结束语

在现场施工过程中，由于以上这些不同影响因素的存在，对编制大型土石方机械化施工组织造成一定的影响，通过不断地运用现场经验来修改、丰富施工组织设计才能使施工组织设计更加适用于现场，对于现场施工才更具有指导意义。总体来说，本文对于推动复杂条件下大型土石方工程快速机械化流水施工，具有重要意义。

参考文献：

[1]吕凯旋. 基于大面积场平工程土方施工的机械优化配置研究与应用[D].

[2]符春平. 土石方施工机械配置方案的技术经济分析[J]. 广西交通科技, 2002(3):34-36.

论文作者:焦国华 常亮

论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年05期

论文发表时间:2020/4/16

标签：土石方论文;  机械论文;  利用率论文;  方案论文;  系数论文;  挖掘机论文;  班组论文;  《中国建筑知识仓库》2019年05期论文;