陜西建工集團總公司海外部

胡京飛

    土方工程的規模大、技術復雜，機械化施工所需技術裝備的種類、規格和數量繁多，在土方工程機械化施工過程中，合理地進行施工組織、正確地使用作業機械，才能充分地發揮機械的作業效率、提高工程的施工質量、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節。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容；( 2 ）選用的工程機械與現場的土質、地形相適應；( 3 ）能在預定的工期內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 ）盡最大可能實現施工自動化和節省勞動力，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境的污染；( 7 ）安裝調試簡便，轉場運輸容易；( 8 ）同一作業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效率；( 9 ）配套機械的工作能力必須與主導作業機械的工作能力相匹配，以確保主作業機械的作業效率得到充分發揮．總之，進行土方工程機械化施工組織的目的在于挑選技術上先進、經濟上合理和使用安全可靠的最優工程機械作業群，以適合工作的性質、施工對象的特點、規模、場地大小和運輸遠近等施工條件，充分發揮機械的效率。同時，所選機械的生產能力應滿足施工強度的要求，施工質量應滿足設計的要求。

 

    作業內容是土方工程機械化施工的目標，毋庸置疑，對于不同作業內容的土方工程，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。按作業內容的不同，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形式．每種作業都由相應的工程機械來完成。表1 中列出了不同作業內容可選用的主要施工機械。

 

第二節 土質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，其成分也較為復雜，另外地區、氣候、水文等諸多因素對土壤狀態及土壤性質都有不同程度的影響。土壤狀態及土壤性質不僅影響著工程機械作業效率與整個工程的施工成本，而且也影響著作業機械的選用。因此在選擇工程機械時，土質條件是重要依據之一。土質條件對機械化施工組織的影響主要表現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限定的條件下，在工地現場行駛可能性的大小。目前，調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場實驗所得到的一種通過性的判斷方法。

    

    依據土壤的額定圓錐指數RCI ( Rating Cone Index ）與車輛圓錐指數VCI （Vehicle cone Index ）之間的關系，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場用擊實儀來測定（測量方法見附錄A ）。車輛的圓錐指數VCI ，表示車輛對不同土壤的通過性能，和車輛的結構參數相關。VCI 和車輛的可動性指數MI 是一一對應的，MI 與VCI 的關系曲線如圖1 所示。

圖1  MI與VCI關系曲線圖

    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下的圓錐指數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．它們之間的相互關系及相應的參數詳見表4 。

 

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

 

第三節 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量起決定作用。因此，運距是土方工程機械化施工組織優化研究中的重要因素。
    

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

 

第四節 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化研究屬于交叉、邊緣學科，需考慮的因素較多。除作業內容、土質條件、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機械的重要依據之一，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率高，單位產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少，如出現停機事故則對施工全局的影響大；采用小型機械時，每臺的生產率低，機械的臺數多，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。

 

    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產生負面影響，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條件的影響而表現出來的，在實際操作中可綜合考慮氣象因素來設定系統參數。

 

    其他與工程間接相關的因素較多，工程機械的質量指標，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，對較大施工企業而言，同時承擔的可能是幾個不同的施工任務，應該考慮機械設備相互之間的協調與配合。此為，諸如電力、燃料油、潤滑油的供應，機械維修與管理，機械的調遷等，都對選擇機械有制約作用。因此，對機械化施工組織優化時，要綜合分析，抓住主要矛盾，選擇經濟適用的機械。

 

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