中国水利水电第九工程局有限公司第五分局 贵州贵阳 550081
摘要：随着我国经济的高速发展，城镇周边发展建设集中化及多样化，其中新建市政道路和改造工程涉及周边区域，包括居民区、城市管网等；城镇规划建设在不影响周边建筑及设施的形式下，通过应用科学的计划方法根据工程特点、地质环境和工期要求，选用合理可行的石方破碎机械，通过机械优化配置充分发挥机群协同作业的工作效率，降低施工成本。在人口密集的城市周边环境、工期紧及无法进行爆破的条件下，利用特殊石方机械破碎的高效性优势及潜力，达到最佳的机械效益和创造经济效益。
关键词：特殊石方机械破碎高效性；机械优化配置；机群协同作业；最佳机械效益；创造经济效益
一、工程概况
本项目一号路位于麻江县城南片区，工程范围西起现状解放路，向东延伸，沿线经麻山县杏山中心学校，与四号路、规划道路平交，终点止于二号路。工程的建设对于完善麻江县城城南片区路网的建设具有重要作用。道路路线全长1276.949米，宽20米（3m人行道+14m车行道+3m人行道）；路面结构采用沥青砼路面；排水采用雨污分流制，电力、通信及其他管线均采用下埋方式。主要土石方工程量如下：土石方开挖45万m3（含管线沟槽开挖方量，土石比暂按3：7），路基填筑碾压0.68万m3。
二、地质环境
本项目地质为寒武系上统车夫组（∈3C）中风化白云岩：灰白-灰色，细晶结构，中厚层至厚层，节理裂隙较发育，根据现场调查，白云岩锤击声清脆，有轻微回弹，稍震手较难击碎。该白云岩为较硬岩，同时该岩体结构面为钙质或钙泥质胶结，结合程度好，节理裂隙平均间距0.4~0.6m，中厚层~厚层状构造，根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）附录A.0.2判断，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅲ级，采用普通机械破碎效率不高。因受周边临建设施限制，既不能采用爆破施工又要保证工期及施工安全，须采取切实有效的破碎施工措施来保证工期及施工安全，因此成本较高。
三、机械优化配置
工程施工机械种类、规格繁多，各种机械又有着自身独特的技术性能和作业范围。一种机械可能有多种用途，而某一施工内容往往可以采用不同的机械去完成，或者需要若干机种联合工作。为了获得最佳的技术经济效果，根据具体的施工条件，对施工机械的合理选择和组合，使其发挥尽可能大的效能，是机械化施工中的一个重要的环节。
工程量和施工进度是合理选择机械的重要依据。单位产品成本、劳动消耗量和施工持续时间（工期）等。如以单位产品成本为经济评价指标，则单位产品成本最低者为优。
公式表示为：
MinCj=ΣEi/ΣPi＋Fj/Qj
式中：Cj为组合J的单位产品机械化施工成本；
ΣEi为参加施工过程的各种机械的台班成本之和；
ΣPi为各种机械台班生产率之和；
Fj为为完成机械化施工的准备费用；
Qj为施工过程的工程量。
综上所述由于影响机械破碎工程的因素很多且很复杂，除了上述因素外，还要考虑燃料供应、机械安全性、通用性和专用性、机械维修与管理、机械的调迁与转场等。项目已达到经济高效机群施工为目的，主要对机群优化配置将施工综合效益提高15%以上，施工设备维护成本下降20%，以实现最佳资源利用和最优施工效果。
四、特殊石方破碎机械选用
徐工XE900C型挖机是徐工集团在充分调研国内外市场需求及同类产品技术水平的基础上采用最新技术自行研制。该机控制系统采用具有徐工自主知识产权的发动机转速传感控制系统，具有重心低、稳定性好、通过性强等特点，发动机及散热系统的匹配保证产品的高温连续作业，可靠性达到国际先进水平。利用机械配带专用鹰嘴臂配开挖，既拓展了机器功能，提高施工作业效率，又提高了整机稳定性。而施工领域上高频破碎锤可在不改装的情况下可进行水下破碎作业，在砂岩、风化岩、部分石灰岩，以及卡斯特地貌结构的岩石工况上有着显著的优势。
岩石臂，也称为鹰嘴臂，是专业为风化岩和页岩进行加工设计的，在一般情况下，标准臂的松土器无法进行工作，破碎锤的工作效率又相对于松土器的工作低下，无法满足工程需要和创造更大的利润。岩石臂的工作，因为整体的臂进行缩短和加重，能够很大程度上面增加了挖掘机的挖掘力度，能够克服更加恶劣的工作环境。
五、机群协同作业
合理的进行机械组合是发挥机械设备效率、形成机械化施工方案的重要因数，也是机械化施工的一个基本要求，它包括技术性能、机械类型及数量两个方面配置。根据项目作业内容，尽可能地选用大工作容量、高作业效率类型的施工机械或综合型设备。一般来说，组合的施工机械台数适当减少，有利于提高协同作业的效率；施工机械品种、规格单一时，便于施工过程中的调度、管理和维护。为满足协作要求，辅助石方破碎机械采用徐工370挖掘机配高频破碎头。机械提供优越的动力和扭矩，并能减少燃油消耗和降低噪音，配以高频破碎头满足施工要求。
六、生产性试验
由技术人员组成课题组在实地勘察，在开挖工序确定之后，根据岩石条件、开挖尺寸、工程量和施工技术要求，项目采用混合式挖掘法，多层横向全宽挖掘法和通道纵挖法混合使用。先沿路线纵向通道，然后沿横向坡面挖掘，以增加开挖面。
通过对相同地质条件下对设备参数、性能的了解，利用对比法分析徐工370挖掘机带高频破碎头与徐工XE900C挖掘机带鹰嘴臂效率，得出徐工XE900C在大面积机械破碎施工中具备高效、稳定性好等优势，但考虑项目沟槽开挖及局部破碎条件限制下，若采用多台徐工XE900C挖掘机对于不同作业区域的破碎工作无法发挥其效率，也无法取得最佳的经济效益，最后计算得出施工机械选配和机械用量的分配结论，保证特殊环境下非爆破区域减少设备投入，确保施工高效性及经济效益，减少安全隐患。
总结：徐工370挖掘机、徐工XE900C挖掘机及机械合理配置优化后三种开挖施工方法的投入成本而言，机械合理配置优化减少了施工过程中间环节，便于施工过程中的调度、管理和维护，降低施工成本。机械合理配置优化为自有设备最大减少投入61.9%；为租赁设备最大减少投入70.89%，具有较大的经济成本优势，大大提高了经济效益。
七、总结
机械优化配置是施工组织设计的一项重要内容，特别是对大型工程项目的施工尤为重要。合理的机械配置方案能保证工程按期完成，并且节约施工成本，从而给施工单位带来良好的经济效益。所以对施工机械配置方案进行优化研究，不仅具有很好的理论意义，而且有重大的实际意义。
参考文献：
[1]张志伟.工程机械机群优化配置与动态调度方法的研究[D].苏州大学，2005
[2]林飞.土石方工程中机械化配置优化.中国水运，2007．
[3]周振阳.土石方机械化施工经济性研究.石家庄铁道大学.2014.
论文作者:钟正刚1,方毅2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/2/28
标签：机械论文; 作业论文; 机群论文; 成本论文; 徐工论文; 高效论文; 挖掘机论文; 《基层建设》2017年第33期论文;