論深基坑施工機械的合理選擇

趙懷剛++何宏智

摘要：深基坑施工是高層或大型永久性建筑中最為復雜的工藝技術(shù)之一，其施工機械的選擇對施工質(zhì)量和工程進度有著重要的影響。因此對深基坑工程施工中機械合理配置以及施工機械的選擇做出研究就顯得尤為迫切，具有重要的實際意義。

Abstract： Deep foundation pit construction is one of the most complicated technology in high-rise or large-scale permanent building. The choice of construction machinery has important influence on construction quality and project progress. Therefore， it is very urgent to study the rational allocation of machinery and the choice of construction machinery in the construction of deep foundation pit， which is of great practical significance.

關(guān)鍵詞：深基坑；施工機械；選擇；合理配置

Key words： deep foundation pit；construction machinery；choice；rational allocation

中圖分類號：TV53 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）08-0054-03

0 引言

目前深基坑工程在施工過程中面臨著許多施工技術(shù)、環(huán)境問題[1]，這對施工機械的選擇提出了新的要求。當前對于工程施工機械的選擇討論主要集中在公路工程、橋梁工程中，且僅以某種單一的經(jīng)濟評價指標或者決策模型進行選擇評價[2]。因此探討深基坑工程機械選型的原則和評價標準對施工機械合理配置有著直接的指導意義。

1 施工機械合理配置的主要依據(jù)

深基坑施工是一種機械化程度比較高的施工項目，在城市施工中，由于施工面狹窄、工程量比較大，這對于施工機械的選擇提出了很高的要求。對于施工機械選擇標準和原則，國家并沒有相關(guān)的技術(shù)規(guī)范進行準確的定義，大多是依靠施工單位自身施工組織經(jīng)驗進行機械選擇。針對基坑施工機械的選型問題，要在考慮許多多變因素的基礎(chǔ)上，進行合理的分析和決策，把施工機械使用效率、技術(shù)標準、經(jīng)濟方案結(jié)合起來[3]。一方面根據(jù)施工內(nèi)容合理配置施工機械；另一方面根據(jù)施工實際情況來合理配置。采用組合的原則使施工機械形成高低、大小搭配的“機群效應”[4]，最大限度滿足施工過程的連續(xù)性、工程進行的持續(xù)性、施工時間的最短性、經(jīng)濟成本的最小性的相關(guān)要求。

2 深基坑工程施工中機械選擇的一般原則

出于對工程進度和質(zhì)量以及周邊環(huán)境和價格的考慮，一般情況下在工期短且工程復雜時，通常會選擇大型機械來保證工程的進度；而像一些小型、工程量小的基坑工程，只需要選擇一些中小型機械即可，但這些都不是唯一的，按照施工場地周邊環(huán)境以及工程要求的具體情況不同，施工機械的選擇也會不同，但是一般會遵循以下幾個基本原則。

2.1 滿足實際工程需要的適應性原則

不同的工程環(huán)境其施工條件是不盡相同的。不同地方的工程地質(zhì)條件、環(huán)境條件都有著自己獨特的特性。例如根據(jù)土質(zhì)不同，選用履帶式機械還是輪胎式機械；根據(jù)當?shù)氐慕涤炅?，防水性能?yōu)越的機械是否需要優(yōu)先考慮。同時，由于不同工程的施工期限、工程開挖量、工程施工難易程度、工程任務清單不同，工程項目施工單位還應在適用性的基礎(chǔ)上充分考慮其時效性，使其在最大程度上滿足工程的實際需求。

2.2 根據(jù)工程量合理配置施工機械原則

合理配置機械型號，相互搭配，能使工程快速、高效完成。根據(jù)工程的任務量和工期不同，選擇大型機械在很多工程中是可以起到中小型機械達不到的效果，如果再將工作量與機械成本進行核算，很多時候，選擇大型機械并不是一個錯誤的選擇，但也需要具體問題具體分析，因為在某些工程中，這會導致資源的嚴重浪費。所以在施工前，根據(jù)實際工程量合理組合相關(guān)施工機械，使之能夠在滿足施工條件的同時，最大化地發(fā)揮機械的使用效率。因此根據(jù)工程量與每臺班機械生產(chǎn)率的公式可以得到理論的施工機械數(shù)量[5]，即：

N=■（1）

式中：Q—工程量m3；

P—每臺施工機械的臺班生產(chǎn)率；

K—機械臺班的利用率。

同時，由于各機械的數(shù)量可以經(jīng)過理論進行計算得到，但是主要機械和輔助機械之間存在一定的倍數(shù)關(guān)系，使得主要機械的生產(chǎn)能力能夠得到充分的發(fā)揮。一般比例保持在3-5倍左右為宜。由此可以得到工程量對施工機械的數(shù)量的確定。

2.3 經(jīng)濟性原則

由于施工單價[6]是選擇施工機械的一個基本因素，它主要與施工機械的固定資產(chǎn)消耗及運行費用有關(guān)?，F(xiàn)行施工機械臺班價是根據(jù)《公路工程機械臺班費用定額》[7]進行計算。因此在選擇施工機械時可由下列公式進行施工機械臺班價的計算進行。

施工機械使用費=Σ（施工機械臺班消耗量×機械臺班單價）（2）

根據(jù)現(xiàn)行《公路工程機械臺班費用定額》JTGT B06-03-2007規(guī)定，在進行施工機械選擇時候，機械的不同其單價也是不同的，同時施工機械經(jīng)濟運距也會成為施工機械選擇的一個重要因素。如表1，各個機械能夠滿足的經(jīng)濟距離有自己的不同。因此，在選擇機械的時候施工單位應該充分了解機械的價格，同時根據(jù)機械效率、工作量進行合理組配，使得經(jīng)濟性原則達到最優(yōu)。

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2.4 通用性和專用性原則

深基坑工程施工機械的專業(yè)性非常高，在一個工程中，單單靠一種或者幾種機械是絕不可能完成所有施工內(nèi)容的。因此，在施工前要考慮到所有應該包含的主要施工機械及其輔助機械。同時，由于某一種施工機械可以運用到不同的施工內(nèi)容中，因此對于施工機械的組合，就需要考慮其專用性和通用性[8]，讓其形成良好的搭配。這樣不僅能夠按時保質(zhì)保量地完成工程，避免出現(xiàn)相關(guān)的質(zhì)量問題，拖延進度，還能夠節(jié)約施工成本。

3 深基坑工程中施工機械的選擇標準

3.1 根據(jù)工程項目的具體內(nèi)容進行選擇

不同的工程項目，所需要的施工機械也不同。在深基坑工程，需要的機械通常是裝載機、挖掘機、推土機及其配套機械等[9]。同時根據(jù)工程量的大小，考慮大型機械和小型機械的施工量是否滿足該工程的實際需求，這也是設備選擇時非常重要的一點。因此在選擇時，要進行仔細研究，做出最為合適的選擇。如表2，根據(jù)施工內(nèi)容不同，其施工機械的適用性會發(fā)生相對變化。

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3.2 根據(jù)工程要求進行選擇

不同的深基坑建設對于基坑深度和坡度以及對基底的承重能力的要求都是不同的，在進行深基坑工程建設時，要充分考慮到這點，來進行更加合理的選擇，以求獲得更加保質(zhì)保量的完成工作并且更大的經(jīng)濟效益。在土方開挖過程中，根據(jù)作業(yè)內(nèi)容需要推土機、挖掘機、鏟運車、裝載機；而在土石方填筑中就需要壓路機、平地機等作業(yè)機械。

3.3 根據(jù)具體環(huán)境進行選擇

由于不同地域的環(huán)境是不同的，且在同一地區(qū)不同季節(jié)的環(huán)境也是不同的。因此，環(huán)境對施工機械的選擇要求也是非常重要的。例如：根據(jù)土質(zhì)不同，選用履帶式機械還是輪胎式機械；根據(jù)溫度不同，是否需要保暖性能更好的機械；根據(jù)當?shù)氐慕涤炅?，防水性能?yōu)越的機械是否需要優(yōu)先考慮。這對于施工機械的選擇來說都是非常重要的。

3.4 根據(jù)機械的生產(chǎn)效率進行選擇

不同機械的生產(chǎn)效率[10]是不同的，理想情況下，在計算機械生產(chǎn)效率時，都是根據(jù)工程具體條件假定相應的標準，但是實際情況確實是千變?nèi)f化。在進入實際的施工后，其理想化的生產(chǎn)效率可能無法滿足具體條件的生產(chǎn)，這時就可以根據(jù)表3進行生產(chǎn)效率的調(diào)整。

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3.5 根據(jù)機械的維護和轉(zhuǎn)遷選擇

在深基坑工程中，機械的維護和管理很重要。深基坑工程施工階段的機械設備流動性較大，而且設備運行狀態(tài)隨時發(fā)生變化。在選擇施工機械時，一定要考慮好施工機械設備的維管工作是否便于執(zhí)行，同時考慮到大型機械的進場和中轉(zhuǎn)場地，交通是否便利等。

4 算例分析

XX基坑工程總開挖量10000m3，由于基坑工作面狹小，土方需要外運。規(guī)定2臺班，KC=0.85，KB=0.85，Ks=1.27；挖機每次作業(yè)循環(huán)延續(xù)時間為60s。挖機采用PC130—7反鏟型其斗容量為0.6m3和PC200反鏟型其斗容量為1.0m3。計劃挖土工期為9天。

①當采用0.6m3PC130—7型時，由理論計算公式。

挖機臺班生產(chǎn)率：

P=■×0.6×0.85×■=163.84m3/臺班

理論挖機需要量：

N=■=3.90=4臺

②當采用1.0m3PC200型時。

挖機臺班生產(chǎn)率：

P=■×1×0.85×■=273.07m3/臺班

理論挖機需要量：

N=■=2.3=2臺

由于該兩型挖機的成本是不一樣的，根據(jù)工程機械臺班費用定額，WY60為644.63元，WY100為1216.67元。則當運用4臺PC130—7型挖機時定額為2578.52元；采用2臺PC200型挖機時定額為2433.34元；若采用2臺PC130—7，1臺PC200時，定額為2505.93元。

由上述簡例分析，三種情況似乎都是可行的，但是由于理論計算和實際情況存在一定偏差，施工人員不僅要考慮施工成本及工程量，還要考慮主要機械布置的科學性，工作面展開的合理性，施工連續(xù)、環(huán)境適應性等方面的因素。因此像算例單獨考慮某一種因素看似都可以滿足施工要求，但是和實際相比存在著不合理性的情況。所以，施工機械的選擇還是應該根據(jù)原則和實際情況考慮組合、高低搭配，使得工程開展能夠更加具有合理性。

5 結(jié)論

深基坑的施工，投入的機械設備種類特別多，數(shù)量也特別大，且施工作業(yè)面受場地條件影響，因此施工機械選擇的重要性也就不言而喻了，通過影響施工機械選擇的各種因素進行比較，建立設備選擇評價的一般標準體系的原則[11]，進行機械的合理組合，發(fā)揮其最大的工作效率，無論是對于工程質(zhì)量還是縮短工期以及節(jié)約成本都是非常重要的，也是非常有必要做的事情。

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