談實(shí)施性機(jī)械化施工組織設(shè)計(jì)

曹大海

(大同公路分局，山西 大同 037034)

0 引言

在公路建設(shè)項(xiàng)目過程中，路基、路面、橋梁等工程均需相應(yīng)的機(jī)械去完成。機(jī)械施工能夠降低成本，縮短工期，提高工程質(zhì)量，獲得最佳的技術(shù)效益和經(jīng)濟(jì)效益，已是不爭的事實(shí)。但現(xiàn)在的公路建設(shè)工程都是招投標(biāo)工程，盡管投標(biāo)文件中有施工組織設(shè)計(jì)，也有機(jī)械配置數(shù)量和施工方法，在實(shí)際施工中，由于施工單位未編制好實(shí)施性機(jī)械化施工組織設(shè)計(jì)，機(jī)務(wù)管理跟不上，致使設(shè)備的完好率和利用率不高，甚至因?yàn)榕涮讬C(jī)械中的一臺(tái)機(jī)械突然出現(xiàn)故障，導(dǎo)致全線停工。這些也是公路工程中經(jīng)常遇到的問題。因此，對(duì)于施工單位來說，既要保證工程按時(shí)完成，又要獲得盡可能大的經(jīng)濟(jì)效益，在開工前編制好實(shí)施性機(jī)械化組織設(shè)計(jì)尤為重要。

1 編制實(shí)施性機(jī)械化組織設(shè)計(jì)的必要性

公路工程是一個(gè)復(fù)雜的工作，它由許多不同的工作部門完成。施工組織設(shè)計(jì)的重要性就是把這些和復(fù)雜的工作有機(jī)地組織起來。特別是實(shí)施性機(jī)械化施工組織設(shè)計(jì)，既要計(jì)算各種機(jī)械的生產(chǎn)能力，充分發(fā)揮機(jī)械效能，避免出現(xiàn)“大馬拉小車”利用率不高的問題，也要避免出現(xiàn)因主要機(jī)械生產(chǎn)能力不足，影響工程進(jìn)度的問題。既要選擇合理的施工方法和合適的配套施工機(jī)械，還要通過計(jì)算機(jī)械的維修保養(yǎng)期，合理安排機(jī)械保養(yǎng)時(shí)間。如果施工前沒有周密的計(jì)劃，施工中沒有合理的組織和科學(xué)管理，難以充分發(fā)揮機(jī)械的效能，難以保證工程質(zhì)量及安全，拖延工期，直接影響施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。

2 編制實(shí)施性機(jī)械化組織設(shè)計(jì)

2.1 確定施工計(jì)劃工期

施工單位應(yīng)根據(jù)本單位的技術(shù)能力、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、自有機(jī)械設(shè)備及必需租賃設(shè)備情況，在合同要求的總工期內(nèi)，確定最佳計(jì)劃工期及分項(xiàng)工程工期。

2.2 機(jī)械化施工組織方法

機(jī)械化施工組織的基本方法有四種:即流水作業(yè)法、平行作業(yè)法、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法和順序作業(yè)法。

1)流水作業(yè)法。

流水作業(yè)法是指將擬建的工程按照工藝和工序的要求劃分成若干個(gè)施工段，并相應(yīng)分別組建專業(yè)的施工隊(duì)，每個(gè)施工隊(duì)依次按照一定的施工順序進(jìn)入施工段作業(yè)。該方法是最適應(yīng)機(jī)械化施工的組織方法，符合施工的客觀規(guī)律。能保證工程的全過程在空間和時(shí)間上保持均衡、連續(xù)和有節(jié)奏地進(jìn)行。

流水作業(yè)法的專業(yè)化連續(xù)施工，正好符合了施工機(jī)械化作業(yè)的基本要求，再加上公路工程有足夠的作業(yè)面，且是線性工程的特點(diǎn)，使得該方法成為公路機(jī)械化施工組織的首選方法。

2)平行作業(yè)法。

平行作業(yè)法是指將擬建的工程分成施工項(xiàng)目或分段，工程被劃分多少段就相應(yīng)組織多少個(gè)施工隊(duì)。同時(shí)在各施工段上進(jìn)行施工組織方法稱為平行作業(yè)法。其特點(diǎn)在于:a.多個(gè)作業(yè)面同時(shí)作業(yè)，縮短工期，節(jié)省時(shí)間。b.施工現(xiàn)場的組織管理工作較復(fù)雜。c.由于不能實(shí)現(xiàn)專業(yè)化施工，會(huì)導(dǎo)致勞動(dòng)生產(chǎn)率和機(jī)械利用率較低。d.因施工隊(duì)較多，導(dǎo)致現(xiàn)場的物資供應(yīng)和單位時(shí)間內(nèi)的投入較大。

3)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法。

網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法是一種以網(wǎng)絡(luò)圖為基礎(chǔ)的計(jì)劃管理方法，是為適應(yīng)關(guān)系復(fù)雜的現(xiàn)代科學(xué)和大規(guī)模生產(chǎn)需要而出現(xiàn)的。其特點(diǎn)是:a.決定工程總工期的關(guān)鍵線路清晰，因而可以較好地使用和協(xié)調(diào)各種資源。b.能充分的反映施工中各項(xiàng)之間互相依賴、互相制約的邏輯關(guān)系。c.網(wǎng)絡(luò)圖本身作為一種數(shù)學(xué)模型，因而可以較方便的利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)算。d.可用于工程費(fèi)用和施工進(jìn)度的控制。

4)順序作業(yè)法。

順序作業(yè)法是一種最原始、最基本的施工方法，是指將擬建工程劃分成若干段，并組織一個(gè)施工隊(duì)，針對(duì)每段分解成相應(yīng)的施工過程，進(jìn)行逐段施工。其特點(diǎn)是施工期長，因?yàn)橐粋€(gè)施工隊(duì)只能進(jìn)行一個(gè)作業(yè)面的施工。施工現(xiàn)場的管理較簡單，施工機(jī)械和勞動(dòng)力的需求是波動(dòng)較大的，勞動(dòng)生產(chǎn)率和工程質(zhì)量無法得到提高。

2.3 確定機(jī)械化施工方案和施工機(jī)械類型

公路工程機(jī)械化施工方案的經(jīng)濟(jì)性可以在不同方案之間進(jìn)行優(yōu)化選擇，依據(jù)工程量大小、工期決定設(shè)備的規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量以及進(jìn)出場時(shí)間，以達(dá)到工程進(jìn)度與設(shè)備使用的協(xié)調(diào)一致與有效控制。

在確定機(jī)械的類型時(shí)，為了保證選擇的合理性:1)必須了解機(jī)械的生產(chǎn)率、質(zhì)量、工作容量、機(jī)械的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距、尺寸和工作量等具體的情況。2)要做到主導(dǎo)機(jī)械和配套機(jī)械相匹配，主導(dǎo)機(jī)械決定著施工方法、工程進(jìn)度、工程質(zhì)量和施工方式等，并且在很大程度上決定著整套機(jī)械生產(chǎn)效率的發(fā)揮。為了充分發(fā)揮主要機(jī)械的作業(yè)效率，配套機(jī)械的工作容量、生產(chǎn)率和數(shù)量應(yīng)稍大一點(diǎn)。3)要做到施工機(jī)械類型與其數(shù)量的合理組合，施工機(jī)械類型及數(shù)量宜少不宜多。4)要做到并列組合。若選用兩套或多套施工機(jī)械并列作業(yè)，可避免或減少全線停工現(xiàn)象的發(fā)生。5)要做到根據(jù)施工現(xiàn)場的條件布置施工機(jī)械。根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況，考慮經(jīng)濟(jì)合理性要求和使用方便性，選擇和布置好各種機(jī)械的用地范圍及具體位置。

2.4 機(jī)械數(shù)量的確定

以路基填方工程土方的裝載機(jī)裝土、自卸汽車運(yùn)輸為例說明機(jī)械數(shù)量的確定。按照分段工程的工程量和工期(扣除陰雨天等因素影響后的工期)計(jì)算每日必須完成的工程量(N)，然后計(jì)算機(jī)械的生產(chǎn)率及所需數(shù)量。

2.4.1 裝載機(jī)

1)裝載機(jī)生產(chǎn)率計(jì)算:

其中，Q為裝載機(jī)一個(gè)臺(tái)班生產(chǎn)率，m3/d;q為裝載機(jī)斗容量，m3;KB為時(shí)間利用系數(shù)(一般在0.8～0.9之間);KH為鏟斗充滿系數(shù)(普通土的取值范圍在0.9～1.0之間);Tr為每班工作時(shí)間，h(一般按8 h計(jì)算);KS為松散系數(shù);t為每裝一斗的循環(huán)時(shí)間，s，t=t1+t2+t3+t4，t1為鏟裝時(shí)間，s，t2為重載運(yùn)行時(shí)間，s，t3為卸料時(shí)間，s，t4為空駛時(shí)間，s。

2)裝載機(jī)數(shù)量計(jì)算:

其中，N為每天完成的工程量;Q為裝載機(jī)一個(gè)臺(tái)班生產(chǎn)率。

2.4.2 自卸汽車

其中，t1為自卸汽車一個(gè)循環(huán)(裝、運(yùn)、卸、回)所需時(shí)間，min;t2為裝載機(jī)裝滿一車需用的時(shí)間，min。

由于自卸汽車受運(yùn)輸距離、道路狀況、司機(jī)素質(zhì)等因素的影響，一般所需自卸汽車的數(shù)量，可以通過估算得出數(shù)量，然后在實(shí)踐中進(jìn)一步調(diào)整。所需汽車數(shù)量既能滿足裝載機(jī)不停機(jī)工作，又使汽車不停置為宜。為使裝載機(jī)和汽車更經(jīng)濟(jì)合理地配合，汽車車廂的容積應(yīng)為裝載機(jī)斗容量的整倍數(shù)。

2.4.3 按施工機(jī)械產(chǎn)量定額確定機(jī)械數(shù)量

機(jī)械產(chǎn)量定額也稱定額生產(chǎn)率，是我國或某一基建部門按同類型平均水平而制定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，它是施工預(yù)算和竣工決算的依據(jù)，也是衡量施工生產(chǎn)率高低的尺度。

按每日必須完成的工程量，通過施工機(jī)械產(chǎn)量定額(或公路預(yù)算定額)就可計(jì)算出所需機(jī)械數(shù)量。

2.5 確定流水作業(yè)時(shí)間參數(shù)

2.5.1 流水節(jié)拍

專業(yè)施工隊(duì)在一個(gè)施工段上完成相應(yīng)的施工任務(wù)所需要的作業(yè)時(shí)間叫流水節(jié)拍。流水節(jié)拍的大小，直接關(guān)系到勞動(dòng)力、施工機(jī)械等資源消耗量的大小，決定著流水作業(yè)的施工進(jìn)度和施工節(jié)奏。

其中，t為流水節(jié)拍;Q為一個(gè)施工段上某過程應(yīng)完成的工程數(shù)量;S為產(chǎn)量定額或每臺(tái)班的實(shí)際產(chǎn)量;R為機(jī)械臺(tái)數(shù);N為作業(yè)班次:單班、雙班或三班;P為完成該施工過程的任務(wù)所需的機(jī)械量臺(tái)班。

當(dāng)施工段數(shù)確定后，流水節(jié)拍越大，工期就相應(yīng)延長。從理論上講，流水節(jié)拍越小越好，但流水節(jié)拍太小，要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，相應(yīng)的機(jī)械數(shù)量就加大了，在有限的工作面上，將使施工無法進(jìn)行。因此，確定了合理的流水節(jié)拍和機(jī)械的工作班次后，就可以調(diào)整機(jī)械的數(shù)量了。

2.5.2 流水步距

相鄰兩個(gè)專業(yè)施工隊(duì)依次投入流水作業(yè)施工，其開始時(shí)刻的時(shí)間間隔叫流水步距。

其中，KAB為流水步距;A開為A施工隊(duì)開始時(shí)間;B開為B施工隊(duì)開始時(shí)間。

當(dāng)施工段數(shù)目確定，流水步距的大小直接影響工期。流水步距越小，則工期越短。流水步距越大，工期越長。

2.6 繪制施工進(jìn)度圖

流水作業(yè)施工進(jìn)度圖有三種表達(dá)方式，分別是橫道圖、斜條圖和網(wǎng)絡(luò)圖。無論哪種表達(dá)方式，都是為了指導(dǎo)生產(chǎn)的計(jì)劃。因此，在施工時(shí)每天的實(shí)際進(jìn)度都要和計(jì)劃對(duì)比，隨時(shí)調(diào)整機(jī)械的配置和機(jī)械的工作班次。

2.7 機(jī)械保養(yǎng)修理計(jì)劃

當(dāng)前，機(jī)械設(shè)備現(xiàn)代化程度相對(duì)高，技術(shù)含量大，一般不發(fā)生機(jī)械故障，但若發(fā)生機(jī)械故障，輕則千元，重則上萬元，甚至?xí)绊懻麄€(gè)工期，所造成的損失是無法估算的。所以對(duì)自有機(jī)械應(yīng)摒棄“重使用、重修理、輕保養(yǎng)”的錯(cuò)誤觀念，應(yīng)從源頭抓起，并防止以修代養(yǎng)，對(duì)租賃機(jī)械要在合同中明確約定機(jī)械保養(yǎng)的有關(guān)條款。

2.7.1 施工機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)分類

施工機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)分為例行保養(yǎng)、定期保養(yǎng)和特定保養(yǎng)。

1)例行保養(yǎng)按“清潔、緊固、調(diào)整、潤滑、防腐”十字作業(yè)法進(jìn)行，由操作人員在班前、班后和工作中的停歇時(shí)間執(zhí)行的日常維護(hù)。2)定期保養(yǎng)，應(yīng)根據(jù)機(jī)械設(shè)備構(gòu)造特點(diǎn)和復(fù)雜程度，按照原廠說明要求執(zhí)行。3)特定保養(yǎng)包括走合期保養(yǎng)、換季保養(yǎng)和轉(zhuǎn)移前保養(yǎng)。

2.7.2 施工機(jī)械設(shè)備的修理分類

施工機(jī)械設(shè)備的修理分整機(jī)大修，總成大修，小修和項(xiàng)修四種。

1)整機(jī)大修是設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后，經(jīng)檢測鑒定，其技術(shù)狀況已達(dá)到大修標(biāo)志，需要對(duì)整機(jī)進(jìn)行一次恢復(fù)性的修理，使其技術(shù)狀況和工作性能達(dá)到大修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，延長使用壽命。

2)總成大修是整機(jī)其他技術(shù)狀況良好，但某一總成件磨損嚴(yán)重或損壞，形成與其他總成之間的技術(shù)狀況不平衡，影響正常使用的可進(jìn)行總成大修。

3)小修是一種運(yùn)行性修理，主要是消除機(jī)械設(shè)備故障和局部損壞，保證機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)盡量與定期保養(yǎng)一起進(jìn)行。

4)項(xiàng)修是預(yù)防與恢復(fù)相結(jié)合的一種修理，是通過對(duì)設(shè)備日常運(yùn)轉(zhuǎn)情況的綜合分析、判斷，結(jié)合設(shè)備實(shí)際技術(shù)狀況，而確定需要維修的項(xiàng)目內(nèi)容。

2.7.3 編制機(jī)械的定期保養(yǎng)和修理計(jì)劃

按扣除陰雨天等因素影響后的工期天數(shù)，以每天工作8 h計(jì)算，求出完成分段工程機(jī)械工作總臺(tái)時(shí)。依據(jù)各種機(jī)械說明書上規(guī)定的保養(yǎng)修理工作臺(tái)時(shí)，計(jì)算出各種保養(yǎng)和修理的次數(shù)，然后確定各種機(jī)械的保養(yǎng)修理日期，列表后用于指導(dǎo)實(shí)際保養(yǎng)修理工作。

2.8 機(jī)械配件及機(jī)械用油的管理

機(jī)械配件應(yīng)品質(zhì)優(yōu)良，價(jià)格合理，供應(yīng)及時(shí);機(jī)械各種用油嚴(yán)格按廠家指定油類品牌或推薦代用油加注，不得混合使用。

3 結(jié)語

施工單位編制實(shí)施性機(jī)械化施工組織設(shè)計(jì)，目的是要指導(dǎo)實(shí)際施工。因此，機(jī)械化施工組織設(shè)計(jì)編制時(shí)，要結(jié)合本單位自有機(jī)械或能夠外雇到機(jī)械的情況，結(jié)合施工時(shí)自身和客觀的具體條件進(jìn)行編制，同時(shí)要充分估計(jì)到施工過程中不可預(yù)見因素，留有余地，方便調(diào)整。