第四章机械化施工组织设计

第四章

机械化施工组织设计第一节概述第二节机械化施工组织原理第三节施工机械第四节机械化施工方案与组织措施第五节机械的选型与配套

4－1概述一、机械化施工组织在资源组织中的地位

1、有利于降低成本；

2、大大缩短工期；

3、提高工程质量；

4、优化社会资源；

5、施工创新。二、现状

我国是一个劳动力富余的国家，所在在定额编制的时候，充分考虑了人工与机械化的矛盾，而不是象资本主义这样让机械全部取代人工工作，所以我国的机械定额是偏高的，但是有些单位没有管理好造成亏本，其根本原因是组织管理方面的原因。工作方向联合型、多功能性、半自动、电脑化多快好省三、机械化施工组织设计的任务把握各种施工机具的性能和用途；确定在不同施工环境及施工方案下，保证施工机具的最佳选配；布置施工机具的临时用地与分部分项工程的机械平面组织设计；安排机械施工数量及调配计划；确定关键工程的机械化施工组织设计；合理安排机械化施工的进度计划；机械的润滑保养与施工进度协调一致。四、机械化施工组织的影响因素机械完好率；气候影响施工方案与机械搭配；机械配套技术；机械操作员配合；用台班总数量与使用寿命。4-2、机械化施工组织原理一、机械化施工组织的基本原则施工连续高效运转，确保满足工程质量标准、技术标准；主导机械选择、控制合理，配套机械的选择与周围环境条件协调一致；提高机械的使用率，满足均衡使用要求，降低人员的工作强度安装调试简便，转场运输方便，不形成交叉作业；降低机械使用费，减少机械闲置，配套机械协调作业达到经济目标。二、机械化施工组织设计的内容

1、机械化施工总体计划内容确定施工计划总工期；重点工程的机械施工方案和方法；机械化施工的步骤和操作规程、相关的机械管理人员；机械最佳配置、各季度计划台班数量；机械施工平面设置与机械占地布设；确定机械施工的总体进度计划。

2、机械化施工分部分项工程计划内容分部分项工程日进度计划图表；工程项目机械配合施工的安排计划（施工方法、机械种类）；机械施工技术、安全保证措施；机械检修、保养计划和措施；机械的临时占地布设和现场平面组织措施。三、机械化施工进度图表一般使用①横道图②垂直图③管理曲线图④网络图这一章主要介绍：横道图、垂直图（一）

横道图（垂直图）制作

1、确定各机械施工工序的主导机械种类、功率

2、绘制一般工程施工进度横道图，完全按第三章作过的方法制作，但仅限于有机械施工的工序

3、将横道线上的数字用机械台

的数字代替

4、绘制机械台班分布图，并将分布图统计为详细计划表

5、合理确定配套机械的种类、功率（二）横道图（垂直图）编制机械作业量一台班为单位，机械台数、作业时间的计算详见第三章同种机械的施工计划可以用横道图表现，也可以直接以表格形式表现具体制作方法见课本P95

（三）

管理曲线方法1做好横道图计划复制件，并将机械施工工序的机械作业量计算出来，按累计方法计算累计时间段的累计量2在横道图上用累计百分比的方法标注纵坐标刻度，以时间单位为横坐标刻度3、按计算出来的累计量在图纸上标点，并用曲线连接形成“S型”曲线4、当做出进度计划的曲线以后，随着实际日进度的完成，统计机械作业量并将累计量在图纸上标点，并用曲线逐点连接各点，看是否形成S型，并与计划S型曲线比较5、时刻关注实际进度点与计划点的差异，作出书面报告及时汇报四、机械的维修及保养计划维修保养主要从以下几方面来评价：生产维修质量安全生产：（1）机械在生产使用中的状态（2）工地及计划中是否有闲置的备用设备（3）机械故障的出现对机械的影响程度维修：（1）机械发生故障的频率（2）机械发生故障的维修时间是否导致长时间停工（3）机械修理故障所消耗的费用是否值得质量：（1）带故障的机械对工程质量是否有影响（2）故障机械的修理费用与影响质量效果的比重安全：（1）因机械故障可能引起的伤害程度（2）因机械故障可能引起的公害程度保养（1）每日保养（2）每周保养（3）每月保养（4）润滑管理五、经济车辆数的确定方法1、一般方法1）铲斗容积比的选择挖掘机和汽车的利用率达到最高值时的理论铲斗容积比（汽车容量与挖掘机斗容量之比）是随着运距的增加而提高，随着汽车平均行驶速度增快而降低，即随汽车的循环时间增加而提高的。铲斗容积比国内国外理论

1~2.5km3-54-73~5km7-87-10宜取低值

2）汽车载重量的利用程度：它与铲斗容积比，汽车载重量或车箱容积以及土的密度等因素有关。装满自卸车车箱所需铲装次数n一般应满足式中Q－自卸车的载重量,tW－铲斗中土的重量，tV1－铲斗中土的松方容积，m3V－铲斗容积，m3

3）与一台装载机配套适宜的自卸车辆数

N=T/t1（取大于此数的整数）式中T为自卸车的工作循环时间

T＝t1＋t2+t3+t4(min)t1－用装载机械装满一车箱所需时间

t2－重车运输行驶时间和空车返回的行驶时间

t3－在卸料点倒车转向和卸料的时间

t4－在装载机械近弯的倒车时间2、优化方法－排队法采用统计学来处理装车时间和行驶时间变化的方法。设N为车队中汽车的车辆数；α为汽车的平均到达率以每小时达到的次数计（按无延误计算，不包括装车时间），L为挖掘机每小时平均装车辆数；R=α/L为每小时的到达率与每小时装车辆数的比值。设P0为挖掘机无车可装的概率；Pｔ挖掘机有一辆车或ｎ辆车可装的概率。

因此在挖掘机前不是无车可装，就是有一辆车可装,概率PO和Pｔ之和必需为1故PO＝1-Pｔ为了计算Pｔ和Po可先求R值：式中：Qw——挖掘机的生产率

V——汽车车箱的堆装容积

挖掘机无车可装的概率PO和有车可装的概率Pｔ，取决于汽车的车辆数N和R。P0值可用下式精确计算出来。运用排队论法确定挖、运机群可能达到的生产率Q可以计算出：Q＝1.03QW·Pt

式中QW为挖掘机的正常生产率

1.03指计算值与现实测值比较的核正系数。与一台挖掘机配套的最适宜车辆数的近似值N’可由下式计算：N’=1/R在沥青混凝土、水泥混凝土面层机械化施工中，也可用排队论求得经济车辆数。4-3、施工机械

一、土方机械（一）推土机一般用于经济运距50~100m的短距离推运土方、石方、渣土等，也用于开挖河渠、填筑堤坝、平整场地、砍树挖根、堆集砾石等作业。（二）铲运机铲运机的经济运距和行驶坡度是铲运机选型的重要依据。一般来说，运距短、坡度大、路面松软，以选择拖式铲运机为宜，运距长，坡度大，宜采用双发动机的自行式比较经济，一般经济运距为100~200m（三）挖掘机主要用来进行挖掘土料、剥除采石的覆盖层及在料场进行装载作业等。通常与运输车辆进行配合，按运输距离确定运输车辆的数量，保证生产效率。（四）装载机常用于公路建设中的土石方铲运，以及推土、起重等多种作业，在运距不大或道路坡度经常变化的情况下，如采用装载机与自卸车配合作业，会使工效下降，费用增高。这时可以采用装载机作为自铲运设备使用。如果运距较远，可以采用轮胎式装载机配合自卸车采运土方，也可提高效率。（五）压路机有碾压机械，振动碾压机械和夯实机械三类（六）平地机用来整平路基土石方机械选型配套路基型式及其修筑方法路堤或路堑高（m）土壤类别运土距离（m）最小工作段长度(m)选择施工机械设备主要机械辅助机械从路基两侧取土坑取土填方（在平地上）<1Ⅰ~Ⅳ<15500自动平地机松土器，推土机，轮胎压路机或羊脚碾<30不限制推土机松土器，自动平地机，轮胎压路机或羊脚碾从路基两侧取土坑取土填方（在平地上）1~2<5050推土机铲运机（6m3）松土器，自动平地机，轮胎压路机或羊脚碾自路堑取土填筑路堤<3<100不限制推土机松土器，自动平地机，轮胎压路机或羊脚碾100~500铲运机（<10m3）推土机，松土器，轮胎压路机，羊脚碾500~1000100推土机，重型压路机，轮胎压路机，羊脚碾>3>1000在一个工作段内5000m3装载机挖掘机自卸汽车推土机，自动平地机，轮胎压路机，羊脚碾Ⅴ~Ⅵ>500空气压缩机，凿岩机，推土机自专用借土坑取土填筑路堤不限制Ⅰ~Ⅳ<50050铲运机（6~10m3）推土机，轮胎压路机，羊脚碾>500100铲运机（10m3）装载机自卸汽车推土机，自动平地机，轮胎压路机，羊脚碾纵向运土的斜坡填方<50050铲运机（6m3）万能推土机自动平地机，轮胎压路机，羊脚碾傍山半挖半填山坡<20°<30100万能推土机铲运机（斗容量6m3），轮胎压路机挖掘机万能推土机，空气压缩机，凿岩机山坡>20°Ⅴ~Ⅵ将土推往弃土坑Ⅰ~Ⅳ<50推土机自动平地机，重型压路机路面工程机械一、稳定土拌和机及厂拌设备

1、分类按行走方式：分为履带式和轮胎式；按转子旋转方向分为：正转和反转；正转适用于拌和松散的稳定材料，反转适用于量大且又密集的稳定材料。2、作用：把无机结合料、土、细料、骨料、水等材料。按照施工配合比在路上直接拌和的机械。更换工作装置后，还可进行铣削旧沥青路面和路基的工作。3、发展趋势大功率，拌和能力强、操作方便、增强刀具耐磨性等方向发展。4、稳定土厂拌设备把无机结合料、土、细料、骨料、水等材料。按照施工配合比在固定地点拌和均匀的设备。特点：所需配套设备少、占地小、机动灵活、成本低；级配精度高，拌和质量好，但需要固定地点作业，整机庞大，占地面积大，还需配合运输车辆，因此使用成本高。二、沥青乳化机及乳化设备三、石屑撒布机四、液态沥青运输车（有加热、保温、机械抽吸、排放、内部循环等功能）五、沥青洒布机械六、沥青混合料拌和设备七、沥青混合料拌和摊铺设备水泥混凝土摊铺机有轨道式和滑模式两种比较：滑模式不设置固定边模，需用的模板和辅助人工少，具有较高的生产率，但对水泥混凝土搅拌设备较高，必须保证水泥混凝土及时供应和对坍落度的严格控制。轨道式需配置几套模板，以适应所铺不同板厚的路面，且对固定的边模的安装，轨道的铺设要求较高。滑模式机器的自动化要求比较高，技术难度大，造价和维修成本较高。水泥混凝土搅拌站散装水泥车混凝土搅拌运输车混凝土输送泵水平运输机械自卸汽车注意事项：

1、自卸汽车的车箱容积应为装载机斗容的2~4倍为宜；

2、按照实际情况和经济效益，合理选择车型：如道路条件好的平原地区和施工地开阔和山区，可以选用中型或重型自卸汽车；山区、峡谷、河床宜选用中、轻型自卸车。选用型号越少越好。

3、根据工程量的大小，工期和施工强度、运距远近等确定自卸汽车的需用量。应充分发挥挖掘机的效能，又不造成排队等候的情况，一般以每一台挖掘机前有1~2辆自卸车为宜。在工程量大，工期紧，场地大，施工强度高而条件允许的地方，尽可能选用一些大的自卸车。例如：由某公路工程公司承担基坑土方施工，基坑深为4.0m，土方量为15000m3，运土距离平均按5km计算，计算工期为10天，公司现有斗容量0.5m3、0.75m3、1.0m3液压挖掘机各两台及4t、8t、10t自卸汽车各十台，其主要参数如下：挖掘机：型号WY50WY75WY100斗容量（m3）0.50.751.0台班产量420558690台班价格（元/台班）475530705自卸汽车载重能力4t8t10t运距5km台班产量（m3）4062103台班价格（元/台班）296411719问题：1、挖掘机与自卸汽车按表中型号只能各取一种，如何组合最经济？每m3土方挖、运、卸的直接费为多少？2、若按两班制组织施工，则需要配备几台挖掘机和几台自卸汽车？3、按照确定的机械配备，完成基坑土方开挖任务需要多少时间？分析要点：按单位费用最低的原则选取机械型号，计算直接费和机械需要量。1、最经济组合：挖掘机每m3土的费用为WY50：475/420=1.13(元/m3)WY75：530/558=0.95(元/m3)WY100：705/690=1.02(元/m3)自卸汽车每m3土的费用为4t：296/40=7.4(元/m3)8t：411/62=6.63(元/m3)10t：719/103=6.98(元/m3)因此：最经济的组合应该为：WY75挖掘机配合8t的自卸汽车，其每m3的直接费用为：0.95+6.33＝7.58（元/m3）

2、每天需要的挖掘机和自卸汽车数量：根据经济组合，每天需要的挖掘机台数与自卸汽车台数的比例为：

558/62＝9，即每台WY75挖掘机配备9台8t的自卸汽车。

15000/（558*10*2）＝1.34台取每天配备WY75挖掘机2台，则每天需要8t自卸汽车2*9＝18台，由于该施工单位只有10台8t的自卸汽车，因此考虑用15t自卸汽车代替，每天需要15t自卸汽车8*62/103＝4.82台按5台配备。即每天挖机2台，8t自卸汽车10台，10t自卸汽车5台。

3、按照上述机械配备，完成此基坑开挖工程需要的工期为：按挖掘机计算：15000/（558*2*2）＝6.72d

按汽车计算：15000/（62*10*2+1.3*5*2）＝6.61d。即完成基坑土方开挖需要6.72天。4-4、各种主要工程项目的施工方案、施工方法、施工程序

1、填土路基填土路基以机械化施工为主，基本机械配备组合方式为：推土机清理场地，机械碾压原地面，挖掘机挖装土，自卸车运输，推土机或平地机整平，光轮或振动压路机碾压。施工程序：施工准备→土木试验→清理场地→碾压原地面→填土→整平→压实→检测各项技术指标→填上一层土。施工控制要点：填土含水量、厚度、压实度、标高。

2、填粉煤灰路基填粉煤灰路基施工以机械化施工为主，基本机械配备组合：推土机机械清理场地，压路机械碾压原地面，挖掘机挖装土，自卸车运土，填筑粉煤灰包边土；装载机装粉煤灰，自卸车运输，推土机或平地机整平，洒水车洒水，光轮和振动压路机碾压。施工程序：施工准备→相关实验→清理场地→碾压原地面，→填包边土→填粉煤灰→洒水→整平→碾压→检查相关指标→进行上一层施工→二灰稳定土封层施工。控制要点：粉煤灰的含水量、压实度、标高。

3、路面底基层施工路面底基层分两层施工，即路拌层和厂拌层，路拌层以平地机配合灰土拌和机拌和，整平，洒水车洒水，光轮、轮胎和振动压路机碾压。厂拌为装载机上料，250T/h的厂拌机拌和，自卸车运输，平地机进行整平，洒水，碾压。施工程序（1）路拌法：施工准备→材料及各种相关试验→路基验收→铺试验路段→检查各种指标→确定松铺厚度→压实工艺→备料、闷料→上料→摊铺→补水→拌和→整平→碾压→检查各项指标→养生→进行下一段的施工。（2）厂拌法：准备工作→材料及相关试验→验收路基→试拌→铺试验段→确定松铺厚度和压实工艺→检查各项指标→配料、上料→厂拌→运输→摊铺→碾压→检验技术指标→养生→进行下一段施工。施工要点：厚度、压实度、标高、强度

4、路面基层施工基层施工采取厂拌的方法，装载机上料，250T/h厂拌机拌和，自卸车运输，平地机整平摊铺、光轮、振动、轮胎压路机碾压。施工程序同底基层施工的厂拌法。要点：压实度、强度、厚度、平整度、标高。

5、碎石底基层碎石底基层施工采用机械拌和，机械摊铺及碾压的施工方法，拌和采用100T/h拌和机拌和，装载机上料。自卸车运输。两台7.5m3摊铺机摊铺，光轮、振动和轮胎压路机碾压。施工程序：准备工作→各种试验→拌和、摊铺试验路段→确定压实系数、压实工艺→检查各项技术指标→配料、上料→拌和→运输→摊铺→碾压→养护→下一段施工。要点：矿料的级配、稳定度、厚度、平整度。

6、沥青混凝土面层施工沥青混凝土拌和，运输摊铺、碾压均采用机械施工的方法，装载机配合沥青混凝土拌和楼拌和，自卸车运输，两台7.5m3摊铺机摊铺，光轮、轮胎压路机碾压。施工程序：准备工作→各种材料及相关试验→试拌、摊铺试验段→确定压实系数，压实工艺等→清扫底基层→配料上料→拌和→运输→摊铺→碾压→养护。要点：油石比、摊铺温度、厚度、稳定度、平整度、矿料的级配。

7、钻孔灌注桩钻孔灌注桩施工基本方案：护筒采用钢护筒，根据孔深选择冲击钻或回旋钻机进行成孔，因此，泥浆除采用自选浆外，余采用加添粘土造浆的方法。清孔采用泥浆泵或空压机清孔的方法。门架吊放钢筋笼和导管，混凝土灌注采用混凝土拌和楼搅拌。泵送混凝土。施工程序：准备工作→清除杂物、挖土、夯填底基层粘土→施工放样、安放护筒→钻机就位→钻孔→制作钢筋笼→下钢筋笼→清孔→混凝土搅拌运输→灌注→钻机撤出→拆除护筒养生。要点：注意水头压力，防止塌孔，检测孔底标高，清孔要满足要求，灌注混凝土要连续，确保浇灌混凝土质量。8、空心板预制空心板预制施工：底座采用低标号片石混凝土，隔离采用铺设塑料布，模板芯采用充气胶囊，外模采用组合钢模，混凝土浇注采用搅拌机搅拌，机动翻斗车运输，振捣采用平板和插入式两种。施工顺序：准备工作→各种材料及混凝土试验→底座制作→放样→铺设塑料布→制作并绑扎钢筋→安装外模→混凝土拌和、运输、浇底层混凝土→放芯→绑扎上层钢筋→浇上层混凝土→养生→拆除芯模→拆除外模。要点：底座平滑、预拱度准确、芯模固定可靠、混凝土浇注的间隔时间要尽量缩短。

9、后张法预应力底座采用低标号片石混凝土，模板采用组合钢模，混凝土浇注采用搅拌机拌和，机动翻斗车运输，振捣采用插入式、附着式及平板式振捣器进行振捣。穿束采用人工穿束，预应力张拉设备张拉，锚固。孔道压浆采用压浆机压浆。施工工序：准备工作→材料及混凝土试验→浇注大梁底座→放样→制作绑扎钢筋、固定预应力孔道→制作安装模板→混凝土拌和、运输→浇注混凝土→养生拆模→钢绞线制作编束→穿束、张拉预应力钢绞线→孔道压浆→封锚。要点：预应力孔道位置要准确，振捣要避免碰撞预应力管道，浇注混凝土要尽可能一次浇完，锚固要符合要求，张拉时混凝土标号要达到设计要求，压浆应缓慢均匀进行。严格按程序张拉，并作好张拉记录。

10、先张法预应力施工制作具有足够程度和刚度的混凝土台座，横梁采用有足够刚度的工字梁，梁底座采用低标号片石混凝土，模板用组合钢模板，千斤顶张拉设备进行张拉，混凝土浇注采用搅拌机拌和，机动翻斗车运输，龙门架吊运梁和模板及混凝土。施工程序：准备工作→材料及混凝土配合比试验→制作先张法台座→放样→钢筋制作、绑扎→支模板→预应力钢材制作、编束→预应力钢铰线张拉→浇混凝土→养护、拆模→放张→起吊要点：防止污染应力钢材，张拉注意张拉程序，放松的值域，混凝土标号要符合要求。控制