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胡京飛

    土方工程的規(guī)模大、技術(shù)復(fù)雜，機(jī)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(jī)械化施工過程中，合理地進(jìn)行施工組織、正確地使用作業(yè)機(jī)械，才能充分地發(fā)揮機(jī)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(jìn)行土方工程機(jī)械化施工組織在土方工程施工中是一項重要環(huán)節(jié)。進(jìn)行土方工程機(jī)械施工組織一般應(yīng)遵循如下原則：( 1 ）所選用的工程機(jī)械必須能完成施工內(nèi)容；( 2 ）選用的工程機(jī)械與現(xiàn)場的土質(zhì)、地形相適應(yīng)；( 3 ）能在預(yù)定的工期內(nèi)高效地完成既定的工程量；( 4 ）機(jī)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(jī)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(jī)械，盡量減少配套機(jī)械的種類，以便于維修管理和提高機(jī)群的作業(yè)效率；( 9 ）配套機(jī)械的工作能力必須與主導(dǎo)作業(yè)機(jī)械的工作能力相匹配，以確保主作業(yè)機(jī)械的作業(yè)效率得到充分發(fā)揮．總之，進(jìn)行土方工程機(jī)械化施工組織的目的在于挑選技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理和使用安全可靠的最優(yōu)工程機(jī)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(yuǎn)近等施工條件，充分發(fā)揮機(jī)械的效率。同時，所選機(jī)械的生產(chǎn)能力應(yīng)滿足施工強(qiáng)度的要求，施工質(zhì)量應(yīng)滿足設(shè)計的要求。

 

    作業(yè)內(nèi)容是土方工程機(jī)械化施工的目標(biāo)，毋庸置疑，對于不同作業(yè)內(nèi)容的土方工程，在進(jìn)行機(jī)械化施工組織時所選用的工程機(jī)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(yīng)的工程機(jī)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(jī)械。

 

第二節(jié) 土質(zhì)條件對機(jī)械化施工組織的影響

    在土方工程中，土是工程機(jī)械施工的主要對象，土是一種天然物質(zhì)，其成分也較為復(fù)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(jī)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(jī)械的選用。因此在選擇工程機(jī)械時，土質(zhì)條件是重要依據(jù)之一。土質(zhì)條件對機(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)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(dāng)RCI< VCI 時，車輛不能通行；② 當(dāng)RCI=75vcl 時，車輛可通行1- 2 次；③ 當(dāng)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(yīng)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(jī)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(jī)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(yīng)的參數(shù)詳見表4 。

 

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

 

第三節(jié) 運距對機(jī)械化施工組織的影響

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

    對某一特點機(jī)型而言，運距過短，不能充分發(fā)揮其機(jī)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(jī)械，使其在經(jīng)濟(jì)運距范圍內(nèi)作業(yè)，是機(jī)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(jī)械的經(jīng)濟(jì)運距如表6所示．

 

第四節(jié) 機(jī)械化施工組織的其他影響因素

    如前所述，土方工程機(jī)械化施工組織的優(yōu)化研究屬于交叉、邊緣學(xué)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(jìn)度、氣象條件以及其他與工程間接相關(guān)的條件都對機(jī)械化施工有一定的影響。

 

    工程量是合理選擇作業(yè)機(jī)械的重要依據(jù)之一，當(dāng)工程量很大，施工強(qiáng)度較高，施工條件又適合用大型機(jī)械時，宜選用大型機(jī)械。大型機(jī)械在滿負(fù)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(jī)械也需要大型的配套機(jī)械，機(jī)械的運輸、安裝和固定機(jī)械的基礎(chǔ)工程量也相應(yīng)得增大，需要準(zhǔn)備的時間長。而且由于使用的臺數(shù)少，如出現(xiàn)停機(jī)事故則對施工全局的影響大；采用小型機(jī)械時，每臺的生產(chǎn)率低，機(jī)械的臺數(shù)多，能耗和費用均較高，而且由于機(jī)械多，工地上顯得擁擠，妨礙交通，但小型機(jī)械容易獲得，適用性強(qiáng)，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(fù)面影響，特別是在雨季，有時會導(dǎo)致輪胎式機(jī)械不能使用。因此氣象條件對土方工程機(jī)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(jī)械的質(zhì)量指標(biāo)，機(jī)械手操作的熟練程度，對土方工程機(jī)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(dān)的可能是幾個不同的施工任務(wù)，應(yīng)該考慮機(jī)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(yīng)，機(jī)械維修與管理，機(jī)械的調(diào)遷等，都對選擇機(jī)械有制約作用。因此，對機(jī)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(jì)適用的機(jī)械。

 

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