公路工程机械化施工及管理

工程机械运用技术公路工程机械化施工与管理主讲：曹源文教授第十章施工机械选择与机械化施工方案施工机械的选型通则施工机械的选择方法施工机械的生产率§10－1施工机械的使用性能一、牵引特性：反映施工机械牵引性能和燃料经济性最基本的指标。二、动力特性：用来评价铲土运输机械的速度性能、加速性能和爬坡能力。三、机动性：反映施工机械在直线行驶时的稳定性和狭窄地点转向和通过能力四、稳定性：表明施工机械作业时，在坡道上行驶时抵抗纵向和横向倾翻和滑移的能力。五、经济性：表示施工机械在作业过程中燃料消耗是否经济合理。§10－2施工机械的生产率一台施工机械一小时或一个台班（以八小时计）完成的工作量称为生产率。qBqrBkKVtQ)608(Kn－运行效率；KB－作业时间利用率；kq－作业效率；Vq－机械工作装置的容量QB－机械一个台班的生产率，m3/d或m2/d；tr－机械每工作一个循环的时间，min。1、理论生产率QL在设计的标准条件下，连续不断地进行工作的生产率。（使用说明书）2、技术生产率QJ在具体施工条件下，机械连续工作的生产率。（可以争取达到）3、实际生产率QS在具体的施工条件下，考虑施工组织及施工现场的具体生产条件时，机械所能达到的生产率。（工程计划和估价的基础）§10-3施工机械的选择一、基本原则：施工机械与工程项目的具体实际相适应使用机型应具有较好的经济性保证工程质量和施工安全进行施工机械的合理组合。二、施工机械的选择方法1根据作业内容选择2根据土质条件选择①根据机械通行性决定②根据土质的工程特性选择3根据运距选择4根据气象条件选择5根据作业效率图10－1各种机械经济运距示意图第十一章路基工程施工机群配置与调度施工机群:依据施工工序和各工序之间逻辑关系所形成的施工机械作业群。施工中路基土方工程量占工程总量相当的比重，路基的开挖、填筑、平整和压实等工序作业，几乎全由土方机械和压实机械完成。配置与调度：解决施工中施工机群的动态调整，以保持施工机群与工程项目之间在工期、质量、成本及环境保护等方面要求的统一和协调。§11-1路基土方机械化施工机群组成一、施工机群工作能力（工程量和工期要求；机群的作业能力）1、土方机械作业能力确定2、土方机械所需台数确定W一工程项目总工程量，应折算成松方量，m3；Q—机械的生产率，m3／h；D—工程项目合同期限内实际可施工无数，d；n—工程项目所需的土方机械台数（台）QDWn8二、路基土方机械化施工机群以主导施工设备、主要施工设备、辅助施工设备组成的路基土方施工机械群，称为路基土方机械化施工机群（简称路基施工机群）。该施工机群的工作能力，取决于机群中主导施工设备的工作能力。11-2路基土方机械化施工机群运行状态一、问题的引出“挖掘－压实”系统:挖掘机（或装载机）、自卸汽车、推土机、轻型与重型压路机。二、施工机群运行状态分析A-挖掘机，B-自卸汽车，C-推土机，D1-轻型压路机，D2-重型压路机。实线箭头B-运土，虚线箭头B-空返。W1—推土机前卸土段限制长度，W2—轻型压路机前推平段限制长度，W3—重型压路机前初压段限制长度。共五个子系统：A－B子系统（挖掘－运土子系统）B－B子系统（卸土－空返子系统）B－C子系统（卸土－推平子系统）C－D1子系统（推平－初压子系统）D1－D2子系统（初压－终压子系统)将对“挖掘－压实”系统的研究转化为这五个子系统及相互关系的研究。1、A－B子系统（简称A－B）设“挖掘－压实”系统中B的拥有量为N，在子系统中B依次达到A处，其排队数可为0、1、2、…、n、…、N。又设，在任意时刻t，子系统中B的数量为n，则在t之前一时刻t-1（t-1t）B的数量一定为n-1或n+1。)()1(111111nNPPPnNPnnnn推论1：在施工进入正常情况后，若子系统处于，则以为基础，所有进入的概率与其单位时间内可进入的车辆数之乘积的和，等于所有离开的概率与其单位时间内离开进入其它状态的车辆数之乘积的和。1nS1nS1nS1nS1nS1nS若考虑A－B中各种可能的系统状态，可得011010)!(!!PnNNPnPnnNnnA－B中机械运行状态的概率模型（挖掘－运土子系统）2、B－B子系统021020)!(!!PnNNEnEnnNnnB－B中的机械运行的概率模型（卸土－空返子系统）3、B－C子系统B运土到达卸土处时，应卸土后空返，若卸土段长度超过某一值W1后（C来不及推平），则B停止运土（A停止装土），待C推平土堆，卸土段长度小于W1后，B才可继续卸土。B－C中机械运行状态的概率模型（卸土－推平子系统）)1,......,2,1(11032330miFFFim三、施工机群运行状态的判断设在机群运行中，第i个子系统处于状态，则这时有一辆车（或堆土）在被服务，而有n-1辆车（或堆土）在等待，只要计算在机群运行中，各子系统等待装车、卸车的车辆或等待推平、压实的土堆数，则就可以判断出施工机群中最可能出现的状态了。inS§11-3施工机群运行状态与机群配置关系理想的机械运行状态是：在整个机械化施工系统运行过程中，应使其五个子系统处于－之间(其中i＝1、2、3、4、5。）1：挖掘－运土子系统；2：卸土－空返子系统；3：卸土－推平子系统；4：推平－初压子系统；5：初压－终压子系统。iS1iS2§11－4施工机群的配置方法一、路堤填方机械化施工系统运行的评价指标二、路堤填方机械化施工系统机群配置的方法1、以F0最小为原则：通过机械不同的组合，取其Cj最小的那一组组合为机群的配置数。2、以K6最高为原则：通过机械不同的组合，取其K6最高的那一组组合为机群的配置数。三、案例某公路工程总公司在成渝高速公路建设中，负责一路堤高填方施工段，填土土源距施工现场3km，填筑层每层层厚0.3m。该施工队拥有的机械为：1.6m3正铲挖掘机2台，其实际生产率约130m3/h；12t自卸汽车21辆，车厢容积约6.4m3；T－120推土机2台，作业速度约在2.30km/h，T－54推土机2台，作业速度约在3.5km/h；Y2－6/8压路机与Y2－12/15压路机各2台。自卸汽车装一车土需4铲，约3min，卸一车土1.2min。有关的数据经计算见表1。由于工期紧迫，该施工拟决定分两施工组从施工段两端开始填筑，两个施工组的机械配置完全相同，均为1.6m3正铲挖掘机1台，12t自卸汽车10辆，T－120推土机1台，Y2－6/8压路机1台，Y2－12/15压路机1台。分析这样的机械配置是否合理。四、施工机群的动态调度客观上要求施工机群动态变化。方法为：当把变化了的施工工况作为输入变量，利用本章介绍的方法或相应的计算机软件，即可判断出新工况下施工机群的配置。第十二章路面工程施工机群配置与调度为完成某一具体的路面过程项目，根据路面施工工艺，在施工生产中，将各单机通过系统的有机组织，组成有内在联系的机组和机群施工系统，形成合理规模的施工生产能力，实现最优资源配置，最优工作效率和最佳工作质量的全过程。§12-1搅拌设备的选型及选址一、选型：工程量、工期、生产能力、移动方式进行选型，同时要求其生产能力和摊铺能力相匹配。二、选址：①沥青混合料的合理运距；)(500kmbcBexX－供应基地与施工地点间的距离（km）；B－沥青混合料拌合设备搬迁费用(元)；e－每吨沥青混合料所能摊铺的面积（m2）；b－沥青路面铺筑层的宽度(m)；c－每吨混合料的运费(元)。通常情况：X=30~40km②考虑因素：基本因素、自然因素、经济因素、社会因素、其他因素。③场地布局和基础预制；④安装的组织与实施；⑤安装后的检查和调试。拌和场选址简图§12-2路面工程机械化施工机群组成1路面基层机械化施工机群；2水泥混凝土路面机械化施工机群；3沥青混凝土路面机械化施工机群。一、路面基层机械化施工机群组成二.沥青混凝土路面机械化施工机群组成三.水泥混凝土路面机械化施工机群组成§12-3沥青混凝土路面施工机群配置一、机群静态配置的基本原则1、机群中各单机和所有工作过程都要满足主导机械—沥青混合料搅拌机的生产能力。2、后续机械的生产能力要略大于前导机械。3、在技术上可行的前提下寻求经济上的最优化。二.施工机群静态技术经济评价指标五大技术经济评价指标：系统运行状态指标、联合作业系数指标、施工质量指标、施工进度指标、费用成本指标。三、机群静态配置方法1、机群的初始配置：搅拌机、摊铺机和各种压实机械的性能与数量。2、运料汽车的初始配置。3、技术约束—沥青混凝土路面施工对混合料温度的要求。4、机群的最佳配置和各技术经济指标的求解。四、机群动态技术经济评价指标静态技术经济评价指标主要从宏观角度提出指标，它并不直接用来指导每日施工，但它是动态评价指标的基础。动态技术经济评价指标主要从微观角度来看机械的配置，它将眼光具体到了每天的施工而不再是整个工程。五大技术经济评价指标：系统运行状态指标、联合作业系数指标、施工质量指标、施工进度指标和费用成本指标。五、机群动态配置与调整方法1、影响机群施工系统运行状态的动态因素资源条件的变化工程技术条件的变化工况的变化2、机群动态配置与调整的主要内容运距运料汽车。§12－4水泥混凝土路面施工机群静态、动态配置与调度一、机群静态配置的基本原则二、水泥混凝土路面施工机群静态技术经济评价指标三、机群静态配置方法四、水泥混凝土路面施工机群动态技术经济评价指标五、机群动态配置与调整方法第十三章施工机械使用管理机械的运输方法和选择施工机械合理使用与运行工况使用管理原则施工机械油料§13-1施工机械运输安装与试运转一、机械的运输方法陆运、水运和空运二、机械运输方法的选择机械本身的结构（体积大小、质量、固定式还是机动自行式等）要求、机械使用时间、运输路程长短、起迄地点的装卸设备以及运输费用等各方面去考虑。三、机械的试运转1、无负荷试运转2、有负荷试运转3、机械试运转后的检查和要求§13－2施工机械合理使用一、不合理使用的运行工况1、低载、低负荷使用，即“大马拉小车”。2、降低性能范围使用。3、超载、超负荷使用。即“小马拉大车”4、超性能范围使用。二、技术服务措施1、严格执行磨合期规定，2、注意保养，3、注意供电质量。§13-3施工机械检查与使用管理原则一、机械设备大检查1、分类：日常检查、年度检查、定期检查2、技术状况标准：（1）一类机械：即完好机械。（2）二类机械，即尚好机械。（3）三类机械：即待修或在修机械。（4）四类机械：既待报废机械。二、使用管理原则—定机、定人、定岗位责任制§13－5施工机械油料一、燃料油重柴油主要用于中、低速柴油机，轻柴油一般用于高速柴油机→施工机械轻柴油按其凝点分为10号、0号、-10号、-20号、-35号和-50号六种。二、润滑油柴油机油按质量等级分为CA、CB、CC和CD四级。二、润滑油1、内燃机油柴油机油按质量等级分为CA、CB、CC和CD四级。2、车辆齿轮油CLC、CLD和CLE三个使用级。3、液压油普通液压油、专用液压油、抗磨液压油和高黏度指数液压油等。三、润滑脂润滑脂（俗称黄油）是在润滑油（基础油）中加入稠化剂、稳定剂等制成。按加入稠化剂（皂基）的不同分为钙基、钠基、钙钠基、锂基以及二硫化铝润滑脂等。第十四章施工机械维修管理施工机械技术状况评价施工机械故障类型与维修施工机械维护和修理制度§14-1施工机械故障类型与维修一、故障率指标：早期故障期、偶然故障期、晚期故障期图14-1机械故障的变化规律§14-2施工机械故障类型与维修二、故障类型1零件的磨损－最普遍、最基本。（摩擦磨损、磨料磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损）2零件的疲劳与断裂3热损伤－铸造、焊接时4零件的蚀损与老化二、机械维护与修理机械维护是一种延缓或避免机械发生故障的技术措施，是以清洁、紧固、润滑