浅谈路基施工中机械设备的选择与配置

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【摘要】在公路工程建设中，根据工程内容和地理条件，科学的选择、配置适合的机械进行施工是非常重要的；即使企业拥有较高的机械化程度，但如果没有科学的组织和管理，没有合理的组合，也不能完全保证施工速度和经济效益。本文主要以公路路基施工为例，来谈谈机械配置的原则和方法。
【关键词】路基施工；机械设备；选择与配置；原则和方法
1、概述
机械化施工是指在工程施工中，采用机械来代替人完成繁重、艰巨和恶劣工作环境下的各种施工作业的全过程。由于公路工程路线较长、工程量和强度都较大，机械化施工已基本普及，但为了保证较高的工作效率和良好的经济效益，怎样在种类繁多的施工机械中，根据多变的施工条件进行选择，如何進行机械的组合与配置，避免资源的浪费，都是公路工程机械化管理中要处理重要问题。
2、路基工程中选配机械的原则
2.1选择与工程实际相适应的机械 施工机械的选择首先应考虑工程所在地的气候条件和地质条件，这就要求施工前要充分做好相关内容的调查和勘探，比如是高原还是平原，土地和气候是干旱还是湿润，施工地是泥地还是湿地，不同的土质也需要选择相适应的施工机械。施工机械应该满足工程量大小、工期长短、施工地大小、施工质量等方面的要求，要避免因施工机械动力不足而造成的工期滞后，同时也要避免因施工机械动力剩余而造成的资源浪费，在条件容许的情况下，要尽量选择最能满足施工要求的机械类型。
2.2选择经济效益好的机械 选择机械时一定要考虑其经济性，其选择的基础是施工单价，即完成一定量的工程投入的资金多少，这其中主要包含三个方面：机械的购置成本、运行成本和工程量与机械费用的关系。考虑到工程的施工质量和效率，应该选择先进可靠的施工机械，因为其技术性能优良，易于操作，故障率较低，即使一次性投入较大，但是能大大较低机械的运行费用，最终可取得较好的经济效果。当工程量较大时，采用大型机械进行施工，作业效率相应也较高，虽然购置成本较高，但分摊到较大的工程量中，对工程的总成本影响较小。对于中小型工程项目，应该选择通用性较好的施工机械。
2.3选择技术成熟、安全性高的机械 对于技术要求较高的工程项目，比如桥梁、隧道工程等，要选择技术成熟、安全可靠的施工机械，甚至使用专用机械；施工中要应对千变万化的施工条件，必须要保证机械具有可靠的安全性能，运行稳定，在保证施工操作人员安全的前提下，同时保证机械的安全运行；相对于环境保护，要选择能防尘隔音的施工机械。
3、机械设备合理组合的要求
只有合理的对工程需用的机械设备进行配置组合，才能够充分发挥机械的效能，才能最大限度的减少资源的浪费；同时，机械设备的合理组合，也是保证施工质量和工程进度的有效方法。组合的内容包含：机械类型、技术性能及数量上的配置。
3.1主导机械与配套机械的组合要求 首先应该根据工程内容、施工强度、工程单价来确定起决定作用的主导机械，和与之配套的辅助机械，应保证其工作容量、生产能力、数量服从主导机械。例如，土石方开挖工程中，一般主导机械是挖装机械，与之配套的运输机械的生产能力应该略大于挖装机械的生产能力，避免因运输机械能力不足而造成的挖装停工。
3.2牵引机械和配套机械的组合要求 在路基施工中，常会用到没有独立行走装置的机械和机具，这就需要牵引车配合使用。两者配合时同样要注意协调平衡，避免劳动力过大而造成的浪费，也要避免因一方动力不足而不能完工或者降低作业效率。
3.3机械组合数量的要求 作业机械的组合数量越多，成本就越高，总效率就会越低。所以，配合作业的机械组合数量应尽量减少，尽可能在考虑机械作业能力的平衡条件下，并列施工，同时组织多个系列的组合。这样能够减少因组合中一台机械停工而造成组合中其他机械全面停工的情况，减少配合机械工作能力的损失。
3.4尽量选择同系列、标准化的设备 从节约运行成本的角度出发，应该尽可能的使用标准化、系列化的产品，尽量减少同一功能机械的品种类型，不但利于配件的采购、组织和管理，更主要是有利于设备的养护和维修。使用同系列的设备，可以减少配件的购置和储备，减少资金的占用。
4、路基施工中选配机械设备的具体方法
在公路路基施工作业中，首先要根据作业内容确定主要机械或主导机械，再根据生产能力、施工条件确定与之配套的辅助机械，选择时要根据工程的实际情况，从技术和施工工艺方面做好机型的选择。当施工内容和条件发生变化后，要注意对机械的配置和调度，保证工程项目和机械设备之间的协调统一。
4.1根据工作内容选定主导机械和辅助机械 公路路基工程的基本工作内容为：土、石方开挖、装载、运输、填筑、碾压、整形，施工机械应根据不同的作业内容分别确定。
4.1.1以土方开挖工程为例，主导机械是完成土石方挖掘的挖掘机，一般工程中60%以上的土石方都是由挖掘机完成的，在筑路工程中，多采用单斗挖掘机。要最大限度的发挥挖掘机的效能，在选用其规格时要充分考虑地形条件、土质条件、运输条件以及工程量的大小。大斗容的挖掘机和运输成本都非常高，如果移机一次不能达到一定的工作量，就很不合算，影响经济效益；如果工程量较小又必须使用挖掘机时，要注意选择斗容较小、机动性能好的轮式挖掘机。在土石方开挖中，要计算挖掘机的工作效率及实际工作量，以此为依据进行配置，其生产率见下列公式：
式中，Q为挖掘机的生产率，q是铲斗的额定容量，n是挖掘机每小时的挖掘次数，Kh是铲斗的充满系数，KS是土质的松散系数，Kb是时间利用系数。
4.1.2主导机械挖掘机的类型确定后，我们需要确定与之配合的运输车辆数量，同样需要根据公式计算：
式中，n为所需汽车的数量，t1是汽车完成一次装运卸回所需的时间，t2是挖掘机装满一车所需的时间。
4.2根据机械性能和土质特性选择机械 路基工程中，土、石是主要的作业对象，它的性能和状态直接影响施工机械的作业质量和成本效益。不同的机械车辆在不同的土质上行驶时，由于土质的承载能力不同，所以会有相应的限制条件。在土质较细、含水量较高的工地上，车辆压力会导致土的揉搓现象，导致承载能力的降低，从而不能行驶。所以说，土质的特性也决定了机械的选择。例如，在硬土类岩石部分作业时，开挖机械只能使用装载机，一般的推土机、铲运机都不可用；当在含水量较大的重沼泽软土地区开挖时，只能使用接地比压小于11.8kPa的低比压推土机，普通推土机则不可用。
4.3根据不同运距选择不同的运输机械 运输机械的类型应该根据运距的长短和土的性质、方量大小进行选择。当经济运距小于80m时，可使用推土机运输；当经济运距在100m到150m之间，可选择装载机进行运输；当经济运距在200m到1000m之间，可选择铲运机运输；当经济运距大于2000m时，则需要自卸汽车进行运输。
5、结语
公路施工过程中，为保证速度、质量和效益，施工单位应该根据工程实际情况对机械的选用进行科学的配置，统筹规划，确保将机械效能最大化发挥，从而减少和避免资源的浪费。