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胡京飛

    土方工程的規(guī)模大、技術(shù)復雜，機械化施工所需技術(shù)裝備的種類、規(guī)格和數(shù)量繁多，在土方工程機械化施工過程中，合理地進行施工組織、正確地使用作業(yè)機械，才能充分地發(fā)揮機械的作業(yè)效率、提高工程的施工質(zhì)量、降低工程的成本。因此合理地進行土方工程機械化施工組織在土方工程施工中是一項重要環(huán)節(jié)。進行土方工程機械施工組織一般應遵循如下原則：( 1 ）所選用的工程機械必須能完成施工內(nèi)容；( 2 ）選用的工程機械與現(xiàn)場的土質(zhì)、地形相適應；( 3 ）能在預定的工期內(nèi)高效地完成既定的工程量；( 4 ）機械使用費用少，施工單價低；( 5 ）盡最大可能實現(xiàn)施工自動化和節(jié)省勞動力，確保工程機械操作舒適、維修方便、可靠性高：( 6 ）安全性能好，并盡量減小對周圍環(huán)境的污染；( 7 ）安裝調(diào)試簡便，轉(zhuǎn)場運輸容易；( 8 ）同一作業(yè)要盡量用同一種型號的工程機械，盡量減少配套機械的種類，以便于維修管理和提高機群的作業(yè)效率；( 9 ）配套機械的工作能力必須與主導作業(yè)機械的工作能力相匹配，以確保主作業(yè)機械的作業(yè)效率得到充分發(fā)揮．總之，進行土方工程機械化施工組織的目的在于挑選技術(shù)上先進、經(jīng)濟上合理和使用安全可靠的最優(yōu)工程機械作業(yè)群，以適合工作的性質(zhì)、施工對象的特點、規(guī)模、場地大小和運輸遠近等施工條件，充分發(fā)揮機械的效率。同時，所選機械的生產(chǎn)能力應滿足施工強度的要求，施工質(zhì)量應滿足設(shè)計的要求。

 

    作業(yè)內(nèi)容是土方工程機械化施工的目標，毋庸置疑，對于不同作業(yè)內(nèi)容的土方工程，在進行機械化施工組織時所選用的工程機械也不盡相同，工程施工中所采用的工法也有所不同。按作業(yè)內(nèi)容的不同，土方工程可分為：清理草木、挖土裝載、鋪土、填方夯實等幾種作業(yè)形式．每種作業(yè)都由相應的工程機械來完成。表1 中列出了不同作業(yè)內(nèi)容可選用的主要施工機械。

 

第二節(jié) 土質(zhì)條件對機械化施工組織的影響

    在土方工程中，土是工程機械施工的主要對象，土是一種天然物質(zhì)，其成分也較為復雜，另外地區(qū)、氣候、水文等諸多因素對土壤狀態(tài)及土壤性質(zhì)都有不同程度的影響。土壤狀態(tài)及土壤性質(zhì)不僅影響著工程機械作業(yè)效率與整個工程的施工成本，而且也影響著作業(yè)機械的選用。因此在選擇工程機械時，土質(zhì)條件是重要依據(jù)之一。土質(zhì)條件對機械化施工組織的影響主要表現(xiàn)在土壤的通過性和其挖掘難易程度兩個方面。

一、通過性對機械化施工組織的影響
    通過性是用來表示車輛，特別是工程機械和工程車輛在土壤性質(zhì)限定的條件下，在工地現(xiàn)場行駛可能性的大小。目前，調(diào)查通過性的最一般的方法是WES 法，這種方法是通過對軍用車輛有組織地進行現(xiàn)場實驗所得到的一種通過性的判斷方法。

    

    依據(jù)土壤的額定圓錐指數(shù)RCI ( Rating Cone Index ）與車輛圓錐指數(shù)VCI （Vehicle cone Index ）之間的關(guān)系，通過性可分為三個階段：① 當RCI< VCI 時，車輛不能通行；② 當RCI=75vcl 時，車輛可通行1- 2 次；③ 當RCl > VCI 時，車輛可通行50 次以上。RCI 一般在土方工程施工資料中提供。也可通過在施工實際施工現(xiàn)場用擊實儀來測定（測量方法見附錄A ）。車輛的圓錐指數(shù)VCI ，表示車輛對不同土壤的通過性能，和車輛的結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)。VCI 和車輛的可動性指數(shù)MI 是一一對應的，MI 與VCI 的關(guān)系曲線如圖1 所示。

圖1  MI與VCI關(guān)系曲線圖

    履帶式車輛MI的計算公式為：

   

    輪式車輛MI的計算公式為：

   

    MI的公式中的系數(shù)的取值見表2：

 

    為簡化計算，在實際施工過程中，也可用圓錐貫入儀測出土壤在自然狀態(tài)下的圓錐指數(shù)CI （cone Index）來簡易判斷工程機械通過性，判斷方法如表3 所示。

 

二、土壤的挖掘難易程度對機械化施工組織的影響
    按開挖難易程度，可將土壤劃分為八類土和十六級，八類分級將土分成松軟土、普通土、堅土、砂礫堅土四個類別，將巖石分為軟石、次堅石、堅石和特堅石四個類別；十六級分級是將土分成I-IV 四級，將巖石分成V-XVI 十二級．它們之間的相互關(guān)系及相應的參數(shù)詳見表4 。

 

    對于不同類別的土壤，適用的工程機械也不盡相同，依據(jù)施工經(jīng)驗，對不同的工程機械可適用土壤如表5 所示。

 

第三節(jié) 運距對機械化施工組織的影響

    運距對土方工程機械化施工組織的影響主要是針對鏟土運輸機械而言的。在諸多影響土方工程機械化施工組織的因素中，運距是對工程機械的選用起主導作用，同時也對配套機械數(shù)量起決定作用。因此，運距是土方工程機械化施工組織優(yōu)化研究中的重要因素。
    

    對某一特點機型而言，運距過短，不能充分發(fā)揮其機械效能，運距過長會使其生產(chǎn)率降低。因此根據(jù)運距來選取土方工程機械，使其在經(jīng)濟運距范圍內(nèi)作業(yè)，是機械化施工組織優(yōu)化研究必須解決的問題。依據(jù)施工經(jīng)驗，常用土方工程機械的經(jīng)濟運距如表6所示．

 

第四節(jié) 機械化施工組織的其他影響因素

    如前所述，土方工程機械化施工組織的優(yōu)化研究屬于交叉、邊緣學科，需考慮的因素較多。除作業(yè)內(nèi)容、土質(zhì)條件、運距之外，還有工程量、施工進度、氣象條件以及其他與工程間接相關(guān)的條件都對機械化施工有一定的影響。

 

    工程量是合理選擇作業(yè)機械的重要依據(jù)之一，當工程量很大，施工強度較高，施工條件又適合用大型機械時，宜選用大型機械。大型機械在滿負荷時其生產(chǎn)率高，單位產(chǎn)品的能耗和費用較低，但大型機械也需要大型的配套機械，機械的運輸、安裝和固定機械的基礎(chǔ)工程量也相應得增大，需要準備的時間長。而且由于使用的臺數(shù)少，如出現(xiàn)停機事故則對施工全局的影響大；采用小型機械時，每臺的生產(chǎn)率低，機械的臺數(shù)多，能耗和費用均較高，而且由于機械多，工地上顯得擁擠，妨礙交通，但小型機械容易獲得，適用性強，利用率高，而且能很快投入生產(chǎn)。

 

    氣象條件是土方工程中不確定的因素之一。因為雨水會直接對土壤的狀態(tài)產(chǎn)生負面影響，特別是在雨季，有時會導致輪胎式機械不能使用。因此氣象條件對土方工程機械化施工組織的影響是通過其對土質(zhì)條件的影響而表現(xiàn)出來的，在實際操作中可綜合考慮氣象因素來設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)。

 

    其他與工程間接相關(guān)的因素較多，工程機械的質(zhì)量指標，機械手操作的熟練程度，對土方工程機械化施工組織都有一定的影響。另外，對較大施工企業(yè)而言，同時承擔的可能是幾個不同的施工任務(wù)，應該考慮機械設(shè)備相互之間的協(xié)調(diào)與配合。此為，諸如電力、燃料油、潤滑油的供應，機械維修與管理，機械的調(diào)遷等，都對選擇機械有制約作用。因此，對機械化施工組織優(yōu)化時，要綜合分析，抓住主要矛盾，選擇經(jīng)濟適用的機械。

 

胡京飛，本科學歷， 2005年7月畢業(yè)于西安建筑科技大學土木工程專業(yè)，同年進入陜西建工集團總公司海外部。