路桥施工中机械的配置与优化管理研究

郅乃荣

(山西路桥第三工程有限公司，山西忻州 034000)

1 概述

伴随工程施工技术和机械设备的快速发展和升级，省内的高等级公路施工效率和质量得到显著提升;最近几年以来，省内高等级公路发展迅速，在经济发展新常态和可持续、低碳循环经济发展的背景下，为了能够让省内高等级公路的施工质量和进度再提升一个台阶，除了提高施工技术、施工设备机械化、智能化程度及优化现场施工组织外，还必须落实好施工现场施工设备的配置选型及优化管理问题。

2 路桥施工实践中机械配置与优化管理意义及原则

在路桥施工实践中，以省内路桥施工项目为例，使用到的施工机械及机具设备大体上可以分为运输型机械设备、工程施工主要设备及工程施工附属设备三种。在具体施工组织过程中，为了保证现场的施工进度和质量，保证各施工机械设备均能够最大程度发挥出自身的功能，必须做好现场的施工机械配置及优化管理工作。此外，对于一些施工工况较差的项目，为了最大程度保护施工人员的人身安全，降低土建施工过程中人的参与度，合理安排好不同施工机械设备的相互配合至关重要，使用相应的施工设备不但可以更好地完成施工任务，还能够降低施工现场的风险，提升施工项目的施工效率和安全性。

在具体的施工设备配置选型及优化管理实践中，必须落实好以下基本原则:

1)施工机械设备及机具应保证安全可靠。在机械设备选型过程中，应先确保施工机械设备的安全性和可靠性，在施工机械设备及机具进场之前，施工现场机械操作员应详细检查机械设备的可靠性，排查设备故障，防止机械设备带故障运行，正式施工之前应先进行试运行，记录设备运行情况，确保机械设备在正式进入施工现场前安全可靠。此外，对于施工工况较差的危险项目，做好必要的防护措施，防止全程自动化施工，尽量采取人工遥控施工技术。

2)路桥施工项目施工机械设备换代更新快，设备在研发不久就投入到项目生产中，但由于项目施工机械操作员的文化程度较低，对很多现代化的施工设备的掌握程度不够，在具体施工过程中存在较大的安全隐患。为了降低施工过程中的突发事故率，项目施工机械设备选取标准并非越高越好，应结合项目施工实际，选取稳妥的施工机械配套方案。

3)施工机械设备选型配置必须和施工现场的环境相结合。结合施工项目现场的具体环境，譬如:若施工现场的施工空间较小，在设备选取过程中应尽量选用体量较小的设备，保证机械设备的施工作业环境满足设备要求;此外，还应该充分考虑好施工现场的气候条件及运输车辆的运输难易程度。

3 施工设备配置选型——以沥青混凝土路面施工项目为例

3.1 混合料搅拌设备及摊铺机械

以省内某高等级公路沥青混凝土路面施工项目为例，在施工机械设备选型过程中，必须综合考虑到沥青混凝土路面的设计等级、施工技术标准、施工工期、机械设备效率、机械设备的移动速率等。以沥青混合料的搅拌速率为例，应控制好搅拌设备的搅拌频率、材料供给速率等条件。省内沥青混凝土路面的沥青混合料搅拌设备大部分为强制式间歇性搅拌设备，该设备具备优势凸显，生产效率高及经济性强等特点。沥青混合料的搅拌效率q计算公式如下:

其中，t为施工工期;Ck为项目开工系数指标，值介于0.7～1.1之间;l为路面摊铺长度;b为路面摊铺宽度;h为路面摊铺厚度;d为路面压实密度值，数值一般介于2.1 t/m3～2.5 t/m3。

沥青混凝土混合料搅拌完成后，应及时进行摊铺，沥青混凝土摊铺设备的选型配置应综合考虑路面摊铺宽度、摊铺密实性、摊铺表面平整度、摊铺工作量及摊铺施工要求等因素，综合分析后，合理确定摊铺设备，摊铺机械的施工能力q计算公式如下:

其中，q值为沥青混合料的搅拌设备的加工效率。相应的沥青摊铺设备的推进速率V可以通过下式计算:

其中，q为沥青混合料的搅拌效率;c为效率系数指标，值介于0.5～0.7之间;d为压实后的沥青路面厚度指标，值约为2.3 t/m3;h为摊铺厚度值;b为摊铺实际宽度值。

3.2 压实设备

对于沥青混凝土路面施工而言，压实设备的选型对于沥青路面的施工质量起到决定性作用，在选型过程中应综合分析考虑沥青混凝土路面施工情况、摊铺设备工作性能、沥青混合料组分及施工现场环境等因素。若沥青混合料中的粗骨料占比较高，或者骨料的粒径值较大，将严重影响压实设备的行进速率，为了保证大粒径骨料的压实性能，应选用压实能力较强的设备;若沥青的稠度值较高，也应选用压实能力较强的设备。一般情况下，压实设备确定过程中应综合考虑和分析沥青混合料的厚度值、温度值等。在高等级公路沥青混凝土路面施工过程中，为了保证施工质量，一般是多台压实设备联合压实施工，且应反复碾压，保证碾压结合重叠位置的压实质量，重复碾压速率应保证后一次碾压速率大于前一次碾压速率的0.75% ～0.8%;此外，每次碾压过程中，压实度指标均值应不低于95%，确保碾压效率和质量。在具体碾压施工过程中，在不考虑重复碾压、加速及减速效应影响和方向变化等因素，则碾压部分沥青混凝土路面的有效工作时间为T1，完成相同的施工工程量的实际碾压时间为T，对应的实际利用时间计算公式如下:

其中，Kb为每日的沥青混凝土路面的碾压面积值，且碾压面积的影响因素相对明确。路面施工单位可以依照作业面的情况计算相应的系数值:

其中，l为施工碾压长度;bn为路面宽度值;b为碾压设备的碾压宽度值;vy为碾压行进速率;n为沥青混凝土路面碾压次数。

省内高等级沥青路面施工已经基本实现了大型机群联合作业形式，结合工程建设项目的实际情况，根据现有的运输车辆的服务情况判定后期运行情况。以沥青混凝土路面施工项目及设备运行情况分析，其目的是保证各种机械设备之间的相互配合能力，确保施工效率满足条件的基础上，较为理想的大型施工机群应最大程度地满足设计要求，提升设备的运行效率，防止必要的施工重叠引起的施工资源浪费。图1为本工程项目的大型机群作业流程。

图1 本工程项目的大型机群作业流程

4 结语

综上分析可知，在路桥施工实践中，施工机械设备的配置选型及优化管理直接决定了施工项目的进度和质量;通过制定科学、合理的施工方案和制度能够最大程度提升施工机械设备的利用率。文章以省内沥青混凝土路面施工项目为例，由于沥青混凝土路面的施工工艺相对繁琐，需要使用到的施工设备及机具众多，必须对其性能和经济性进行综合比选，选择最佳的施工机群组合方式，降低能耗，提升施工机械的利用率。此外，项目施工现场的机械选型及配置必须紧密结合项目施工实际，尤其是施工工况及作业环境条件，在力保施工安全和质量的前提下，提升施工速度。