谈实施性机械化施工组织设计

曹大海

(大同公路分局，山西 大同 037034)

0 引言

在公路建设项目过程中，路基、路面、桥梁等工程均需相应的机械去完成。机械施工能够降低成本，缩短工期，提高工程质量，获得最佳的技术效益和经济效益，已是不争的事实。但现在的公路建设工程都是招投标工程，尽管投标文件中有施工组织设计，也有机械配置数量和施工方法，在实际施工中，由于施工单位未编制好实施性机械化施工组织设计，机务管理跟不上，致使设备的完好率和利用率不高，甚至因为配套机械中的一台机械突然出现故障，导致全线停工。这些也是公路工程中经常遇到的问题。因此，对于施工单位来说，既要保证工程按时完成，又要获得尽可能大的经济效益，在开工前编制好实施性机械化组织设计尤为重要。

1 编制实施性机械化组织设计的必要性

公路工程是一个复杂的工作，它由许多不同的工作部门完成。施工组织设计的重要性就是把这些和复杂的工作有机地组织起来。特别是实施性机械化施工组织设计，既要计算各种机械的生产能力，充分发挥机械效能，避免出现“大马拉小车”利用率不高的问题，也要避免出现因主要机械生产能力不足，影响工程进度的问题。既要选择合理的施工方法和合适的配套施工机械，还要通过计算机械的维修保养期，合理安排机械保养时间。如果施工前没有周密的计划，施工中没有合理的组织和科学管理，难以充分发挥机械的效能，难以保证工程质量及安全，拖延工期，直接影响施工单位的经济效益。

2 编制实施性机械化组织设计

2.1 确定施工计划工期

施工单位应根据本单位的技术能力、经济实力、自有机械设备及必需租赁设备情况，在合同要求的总工期内，确定最佳计划工期及分项工程工期。

2.2 机械化施工组织方法

机械化施工组织的基本方法有四种:即流水作业法、平行作业法、网络计划法和顺序作业法。

1)流水作业法。

流水作业法是指将拟建的工程按照工艺和工序的要求划分成若干个施工段，并相应分别组建专业的施工队，每个施工队依次按照一定的施工顺序进入施工段作业。该方法是最适应机械化施工的组织方法，符合施工的客观规律。能保证工程的全过程在空间和时间上保持均衡、连续和有节奏地进行。

流水作业法的专业化连续施工，正好符合了施工机械化作业的基本要求，再加上公路工程有足够的作业面，且是线性工程的特点，使得该方法成为公路机械化施工组织的首选方法。

2)平行作业法。

平行作业法是指将拟建的工程分成施工项目或分段，工程被划分多少段就相应组织多少个施工队。同时在各施工段上进行施工组织方法称为平行作业法。其特点在于:a.多个作业面同时作业，缩短工期，节省时间。b.施工现场的组织管理工作较复杂。c.由于不能实现专业化施工，会导致劳动生产率和机械利用率较低。d.因施工队较多，导致现场的物资供应和单位时间内的投入较大。

3)网络计划法。

网络计划法是一种以网络图为基础的计划管理方法，是为适应关系复杂的现代科学和大规模生产需要而出现的。其特点是:a.决定工程总工期的关键线路清晰，因而可以较好地使用和协调各种资源。b.能充分的反映施工中各项之间互相依赖、互相制约的逻辑关系。c.网络图本身作为一种数学模型，因而可以较方便的利用计算机程序进行计算。d.可用于工程费用和施工进度的控制。

4)顺序作业法。

顺序作业法是一种最原始、最基本的施工方法，是指将拟建工程划分成若干段，并组织一个施工队，针对每段分解成相应的施工过程，进行逐段施工。其特点是施工期长，因为一个施工队只能进行一个作业面的施工。施工现场的管理较简单，施工机械和劳动力的需求是波动较大的，劳动生产率和工程质量无法得到提高。

2.3 确定机械化施工方案和施工机械类型

公路工程机械化施工方案的经济性可以在不同方案之间进行优化选择，依据工程量大小、工期决定设备的规格、型号、数量以及进出场时间，以达到工程进度与设备使用的协调一致与有效控制。

在确定机械的类型时，为了保证选择的合理性:1)必须了解机械的生产率、质量、工作容量、机械的经济运距、尺寸和工作量等具体的情况。2)要做到主导机械和配套机械相匹配，主导机械决定着施工方法、工程进度、工程质量和施工方式等，并且在很大程度上决定着整套机械生产效率的发挥。为了充分发挥主要机械的作业效率，配套机械的工作容量、生产率和数量应稍大一点。3)要做到施工机械类型与其数量的合理组合，施工机械类型及数量宜少不宜多。4)要做到并列组合。若选用两套或多套施工机械并列作业，可避免或减少全线停工现象的发生。5)要做到根据施工现场的条件布置施工机械。根据施工现场的具体情况，考虑经济合理性要求和使用方便性，选择和布置好各种机械的用地范围及具体位置。

2.4 机械数量的确定

以路基填方工程土方的装载机装土、自卸汽车运输为例说明机械数量的确定。按照分段工程的工程量和工期(扣除阴雨天等因素影响后的工期)计算每日必须完成的工程量(N)，然后计算机械的生产率及所需数量。

2.4.1 装载机

1)装载机生产率计算:

其中，Q为装载机一个台班生产率，m3/d;q为装载机斗容量，m3;KB为时间利用系数(一般在0.8～0.9之间);KH为铲斗充满系数(普通土的取值范围在0.9～1.0之间);Tr为每班工作时间，h(一般按8 h计算);KS为松散系数;t为每装一斗的循环时间，s，t=t1+t2+t3+t4，t1为铲装时间，s，t2为重载运行时间，s，t3为卸料时间，s，t4为空驶时间，s。

2)装载机数量计算:

其中，N为每天完成的工程量;Q为装载机一个台班生产率。

2.4.2 自卸汽车

其中，t1为自卸汽车一个循环(装、运、卸、回)所需时间，min;t2为装载机装满一车需用的时间，min。

由于自卸汽车受运输距离、道路状况、司机素质等因素的影响，一般所需自卸汽车的数量，可以通过估算得出数量，然后在实践中进一步调整。所需汽车数量既能满足装载机不停机工作，又使汽车不停置为宜。为使装载机和汽车更经济合理地配合，汽车车厢的容积应为装载机斗容量的整倍数。

2.4.3 按施工机械产量定额确定机械数量

机械产量定额也称定额生产率，是我国或某一基建部门按同类型平均水平而制定的统一标准，它是施工预算和竣工决算的依据，也是衡量施工生产率高低的尺度。

按每日必须完成的工程量，通过施工机械产量定额(或公路预算定额)就可计算出所需机械数量。

2.5 确定流水作业时间参数

2.5.1 流水节拍

专业施工队在一个施工段上完成相应的施工任务所需要的作业时间叫流水节拍。流水节拍的大小，直接关系到劳动力、施工机械等资源消耗量的大小，决定着流水作业的施工进度和施工节奏。

其中，t为流水节拍;Q为一个施工段上某过程应完成的工程数量;S为产量定额或每台班的实际产量;R为机械台数;N为作业班次:单班、双班或三班;P为完成该施工过程的任务所需的机械量台班。

当施工段数确定后，流水节拍越大，工期就相应延长。从理论上讲，流水节拍越小越好，但流水节拍太小，要在规定的时间内完成任务，相应的机械数量就加大了，在有限的工作面上，将使施工无法进行。因此，确定了合理的流水节拍和机械的工作班次后，就可以调整机械的数量了。

2.5.2 流水步距

相邻两个专业施工队依次投入流水作业施工，其开始时刻的时间间隔叫流水步距。

其中，KAB为流水步距;A开为A施工队开始时间;B开为B施工队开始时间。

当施工段数目确定，流水步距的大小直接影响工期。流水步距越小，则工期越短。流水步距越大，工期越长。

2.6 绘制施工进度图

流水作业施工进度图有三种表达方式，分别是横道图、斜条图和网络图。无论哪种表达方式，都是为了指导生产的计划。因此，在施工时每天的实际进度都要和计划对比，随时调整机械的配置和机械的工作班次。

2.7 机械保养修理计划

当前，机械设备现代化程度相对高，技术含量大，一般不发生机械故障，但若发生机械故障，轻则千元，重则上万元，甚至会影响整个工期，所造成的损失是无法估算的。所以对自有机械应摒弃“重使用、重修理、轻保养”的错误观念，应从源头抓起，并防止以修代养，对租赁机械要在合同中明确约定机械保养的有关条款。

2.7.1 施工机械设备的保养分类

施工机械设备的保养分为例行保养、定期保养和特定保养。

1)例行保养按“清洁、紧固、调整、润滑、防腐”十字作业法进行，由操作人员在班前、班后和工作中的停歇时间执行的日常维护。2)定期保养，应根据机械设备构造特点和复杂程度，按照原厂说明要求执行。3)特定保养包括走合期保养、换季保养和转移前保养。

2.7.2 施工机械设备的修理分类

施工机械设备的修理分整机大修，总成大修，小修和项修四种。

1)整机大修是设备运转一定时间后，经检测鉴定，其技术状况已达到大修标志，需要对整机进行一次恢复性的修理，使其技术状况和工作性能达到大修技术标准，质量标准，延长使用寿命。

2)总成大修是整机其他技术状况良好，但某一总成件磨损严重或损坏，形成与其他总成之间的技术状况不平衡，影响正常使用的可进行总成大修。

3)小修是一种运行性修理，主要是消除机械设备故障和局部损坏，保证机械设备正常运转，应尽量与定期保养一起进行。

4)项修是预防与恢复相结合的一种修理，是通过对设备日常运转情况的综合分析、判断，结合设备实际技术状况，而确定需要维修的项目内容。

2.7.3 编制机械的定期保养和修理计划

按扣除阴雨天等因素影响后的工期天数，以每天工作8 h计算，求出完成分段工程机械工作总台时。依据各种机械说明书上规定的保养修理工作台时，计算出各种保养和修理的次数，然后确定各种机械的保养修理日期，列表后用于指导实际保养修理工作。

2.8 机械配件及机械用油的管理

机械配件应品质优良，价格合理，供应及时;机械各种用油严格按厂家指定油类品牌或推荐代用油加注，不得混合使用。

3 结语

施工单位编制实施性机械化施工组织设计，目的是要指导实际施工。因此，机械化施工组织设计编制时，要结合本单位自有机械或能够外雇到机械的情况，结合施工时自身和客观的具体条件进行编制，同时要充分估计到施工过程中不可预见因素，留有余地，方便调整。