施工机械选择总结.doc

总结4 施工机械选择及计算原则4.1 基 本 条 件4.1.1 本条强调进行施工机械选择及计算应具备的最基本的文件和资料。4.1.2 强调应进行基础资料分析及社会和现场调查，为选准选好施工机械提供充分的资料。例如土石方开挖的难易程度直接影响挖掘机的生产率。海拔高程和气温与内燃机的输出功率密切相关等。 我国水电工程施工企业拥有巨额施工机械固定资产，机械种类、型号繁多，充分利用这些机械设备有明显的经济效益。4.2 选 择 原 则4.2.1 施工方法确定后，进行施工机械配套时，流水作业线上的施工机械种类不宜过多，因为每种施工机械出故障都会影响流水线正常工作，一般情况下，机械种类越多，机群生产效率越低。例如，三种机械组合配套，每种机械的作业效率均为0.9，则组合作用时总效率为0.90.90.90.729，而两种机械组合配套，其组合作业总效率为0.90.90.81。 同一类型的施工机械，在满足施工要求的前提下，其型号、生产厂家或生产国别应尽可能单一。同一类型的施工机械，型号、生产厂家不同，结构特点往往不同，型号越多，对维修人员的水平要求越高。鉴于目前我国水电施工队伍机械修理人员的水平状况，修理施工机械有很大难度。型号或生产厂家不同的机械、零部件通常不能互换，增加了零部件备件种类和数量。此外，不同型号的机械，其使用和操作性能往往有一定差异。不同型号的机械，有时对操作技术的要求也有差别。型号多，对操作人员的技术要求也高，由于操作不熟练，对机械生产率也有影响。因此，在同样能满足工程施工要求的前提下，机械型号和来源应尽量减少。4.2.2 优先选用国产施工机械或中外合资生产的施工机械，有利于提高我国机械行业的生产能力和技术水平，能节省大量外汇，促进工程机械行业进一步发展。我国生产的工程机械，在产品种类、质量和性能等方面基本能满足国内工程的施工需要。 必须选择进口施工机械时，应按照国家有关规定执行。应根据水电工程已有的使用经验，对不同国别、公司的产品进行慎重比较，选择厂家信誉好、产品质量好、技术指标先进的设备。此外工程机械更新换代很快，应选择技术寿命长的设备。技术寿命是设备的技术有效时间，它是技术无形损耗的结果。机械设备从制成到由于技术性能低而被淘汰所经历的时间为技术寿命。施工机械从整体上讲技术寿命较长，但有些类型的设备技术寿命只有几年。技术寿命短，将使设备提前报废。4.2.3 本条强调选用通用设备，目的是减少机械台班费用，降低工程造价。通用施工机械一般是批量生产，加工工艺先进，质量好售价低，通用施工机械对工程施工条件适应性好，可广泛用于各水电工程，设备利用率高。而且，一旦不用这些设备时，也较容易以合理价格转让。专用设备售价高，并且这类设备往往功能寿命低，而提高设备的功能寿命是一项不容忽视的问题，由于施工生产对象的特殊性，作业条件的多变性，有些设备纯属是为了某一个特定的施工目的而专门制造的，在设备完成了预定的功能任务后，再也不能或者很少再有可预见的使用可能，就认为该设备的功能寿命结束。对具有功能寿命的机械设备，若不愿低价出售，保留巨额固定资产帐面价值，实际上毫无经济效益可言。为了减少这种设备的浪费情况，对于具有功能寿命而且价格昂贵的专用设备一定要慎重选用。专用设备在特定条件下具有很高的生产率和良好的施工质量等优点，对于工程量大、工期长的工程，选用专用施工机械则有可能避免设备功能寿命低的缺点，而发挥专用设备的优点。4.2.4 关键线路工程施工进度是整个工程能否按期完成的关键。水电工程施工季节性强，工期紧，关键线路工程进度对于工程成败有很大影响。当选择关键线路工程的施工机械时，必须首先保证机械设备的技术性能能满足施工要求，以及可靠性和数量的要求，即技术保证是首要条件。 水工建筑物为永久性建筑物，用于工程关键部位施工的机械设备，应技术性能先进，能确保施工质量。当存在多种施工机械选择方案时，应强调机械设备的技术性能指标，只有当机械设备的技术性能指标确能满足要求时，才考虑经济指标。4.3 机械组合方案和计算原则4.3.1 施工机械配套组合时，必须首先确定对施工强度、工程单价起决定作用的主导机械，其它配套机械的类型、型号、数量应服从主导机械进行配置。例如，在土石方开挖工程中，一般情况下挖装机械是主导机械，运输机械的生产能力应略大于挖装机械的生产能力，避免因运输机械不足而造成挖装机械停工。4.3.2 本标准中所列各类施工机械需要量计算公式，参考了国内外各有关手册、专著、教材和厂家提供的资料，并将有些公式计算所得结果与国外提供的图表、数据和水利水电建筑工程预算定额进行过比较。由于各参数选择范围较宽，计算结果有差异，因此，本标准在正文提示的附录中只列出计算公式，而将各参数选择范围放在编制说明部分， 以便使用标准时有一定的灵活性，便于设计人员根据自己的经验和工程实际，合理地选择参数。 据了解，各工程设计单位在确定机械数量时，可能采用定额法、类比法或公式计算法。按定额计算所需机械数量一般偏多，按公式计算所得机械数量一般偏少。如何处理这三种方法的关系，本标准回避了这一需待解决的问题。鉴于定额的地位和作用，建议先用定额进行计算，用公式法进行验算，结合工程施工条件，用类比法协调两者之间的距离。设备清单需由有经验的施工设计人员最后审核。4.3.3 水电工程施工工期很长，各施工期进度不同，必须满足不同的施工进度要求，同时又不宜投入过多的施工机械，造成设备利用率降低，机械的利用率应达到部颁要求。 由于机械管理制度不完善，机械维修、保养水平较低，设备折旧年限长，施工机械完好率较低，由此而造成施工机械停工、实际施工天数减少，对此必须要充分考虑。可根据施工单位施工机械完好率统计资料，合理确定有效施工天数。地质、地形、气候等原因直接影响施工机械的生产率，使得实际施工进度不均匀，在计算机械需要量时应合理选择不均匀系数。4.3.4 国外为大中型水电、矿山等工程施工进行施工机械选型和配套计算时，已经采用计算机系统仿真技术，利用计算机仿真模型来模拟复杂的施工过程。通过改变各种参数，得出不同的施工机械配套方案对施工质量、施工强度、施工进度、施工成本及设备利用率的影响，并作统计分析比较，确定最优施工机械配套方案。同时，根据模拟计算还可预测将来工程施工可能出现的问题，为修改设计提供依据。由于这种方法改变参数容易，计算结果准确快捷，并能将结果迅速打印出来，仿真程序还具有图形显示和方案的模糊评判功能，在招投标活动中更具优越性。我国已开始尝试对施工机械的选型、配套作计算机仿真计算。武汉大学动力与机械学院研制开发了碾压混凝土坝施工机械配套仿真系统，并成功地用于龙滩工程。目前，我国在进行施工机械选型配套设计时，仍普遍采用手算或利用定额推算，在施工机械台班费占施工成本比例逐年增长的情况下，为保证工程质量，加快工程进度，减少工程投资，尽快推广计算机系统仿真技术，对施工机械配套进行优化组合，具有很现实的意义。 水利水电工程施工机械化程度不断提高，机械投放量增多，机械费用所占工程费用比例也逐年提高，在选择工程所用施工机械类型和数量、进行配套组合时，必须进行技术经济比较， 要求技术上可行(能满足工期和质量)，经济上合理。在进行技术经济比较时，不仅要对各种类型、型号的施工机械进行单独比较，更重要的是应对各种配套方案组成的不同施工机械机群的技术性能和经济性进行比较，应从工程整体考虑，而不仅仅限于某工序，这样确定的方案才能获得最优的工程整体效益。 在进行施工机械组合方案的技术经济比较时，应确定合理的比较范围和方法，首要的环节是使各方案的条件等同化，力求达到四个方面的可比性要求，即：使用价值可比性，相关费用可比性，时间因素可比性和计费价格可比性。进行技术经济比较首先应将参与分析的各种因素定量化，然后运用数学手段进行综合运算，分析对比，从中选出最优方案。在方案比较中首要的环节是使各方案的条件等同化，否则分析得出的结果毫无意义，或者导致错误的结论。这就是所谓的“可比性问题”。由于各个方案涉及的因素是极其复杂且多样化的，所以不可能做到绝对的等同化，何况其中还包括一些目前还不能加以定量表达的所谓不可转化因素。因此在实际工作中只能做到在几个与经济效果有较大影响的主要方面达到可比性要求。 使用价值的主要内容有数量、质量、品种等，两个方案如果使用价值不同，则不能相比较。例如有两个混凝土吊罐，一个为6m3，一个为3m3，就不能直接比较两者的经济性，应把它们折算为每单位时间内每吊运1m3混凝土所对应的投资额或成本费用后才能相比较。 相关费用可比性就是如何确定合理计算费用的范围。如果计算费用的范围不合理，就没有可比性。例如隧洞出渣采用风动装岩机或电动装岩机方案，就不能仅比较两种设备的购置费，要使这两种装岩机实际发挥生产效益，都需要一系列配套设备，必须同时计算这些配套设备的购置费。 时间因素可比性是考虑资金与时间的关系，即资金的时间流概念，不同年份发生的费用不能直接作比较，必须折算到同一年份才能比较。 计费价格可比性，绝大部分费用都是在某种单位基础上计算出来的，不同方案所涉及的各种设备、材料、燃料、动力及劳务不一定相同，它们的价格是否相对合理对于分析计算的结果有直接的影响。在审定计费价格是否具备可比性时，主要看所使用的各种单价数据在比较期内是否具有稳定性。 可比性所涉及的问题不止以上四种，还有定额标准、安全系数等，分析人员认为有必要的，可自行斟酌决定。 另外，在计算施工机械生产率，确定土石方体积和土石方单价时，必须明确是按自然方、松方或压实方三种状况中的哪种状态计算。这是强调统一计算土石方体积标准的必要性。在土石方施工中，原状土壤经爆破、挖掘、铲装、运输、堆置、填筑或压实后，其体积和容量都将发生一定的变化。通常在计算土石方体积时有自然方、实方和松方三种形式。自然方是指原地未经扰动的自然状态土方；松方是指经过机械或人工开挖而松动过的土方；实方是指填筑、回填经过压实后的成品方。由于三种方量计算结果差异较大，因此，应统一计量标准。根据水利水电建筑工程预算定额规定，土石方定额的计量单位，除注明外，均按自然方计算。当用公式法计算时，开挖、运输土石方体积按自然方计算，对于运输车辆，应将松方换算成自然方，填筑、压实土石方体积按实方计算。5 土石方开挖机械5.1 钻 孔 凿 岩 机 械5.1.1 合理选择钻孔机械，应考虑多方面的影响因素。本条提出了主要的影响因素，根据大中型水电工程作业条件复杂多变的特点，要求对诸因素的影响进行综合分析和比较，然后确定选型方案。 不同岩石硬度和物理成分是影响钻孔机械钻进速度和钻头磨损的首要因素。在其它条件相同时，考虑岩石条件，对较完整的岩石，选用较大孔径的钻机；裂缝较发育的岩石，选用较小孔径的钻机，有利于获得较好的爆破效果，减少超径块体。5.1.2 大直径深孔爆破，国内多用潜孔钻机。据统计，70年代后，我国露天金属矿潜孔钻机的台数，已占钻孔设备的62%，水电工程、化工、建材露天矿已占80%。我国潜孔钻机工作压力一般为0.5MPa0.6MPa，国外同型号产品风压已提高到1. 4MPa1.7MPa，最高达2.46MPa，钻孔速度比用普通风压提高2倍，钻头寿命提高一倍。这是提高生产能力的一个努力方向。另据有关资料，国外工程的深孔爆破，常采用直径较小的履带式液压钻机钻凿深孔。5.1.3 所选择的钻孔机械，应能满足施工方案对钻孔方向、孔径和深度的综合要求。倾斜孔爆破后对后坡方向的破坏影响较小，接近倾斜后坡爆破或预裂爆破、光面爆破时，应采用能准确控制钻孔方向的钻机。一般地说，钻孔的偏斜度随着孔深的增大而增大，孔径愈小偏斜度愈大。因此，对高梯段爆破应选用较大孔径的钻机。根据工程单位的实际经济，一般要求，对重要建筑物地基的开挖，钻孔直径以不超过110mm为宜，对采石场的开挖，孔径可以超过150mm，其它开挖，孔径以不超过150mm为宜。5.1.4 只有钻孔机械与挖装机械的生产能力相互协调，才能达到较高的生产率。一般在梯段开挖时，钻孔与挖装机械的生产能力应配套，并满足条文关于直接配套的有关要求。但对于深而窄的坑槽、陡峻而较窄的岸坡开挖，要视有无中间工序而定，当有中间工序时，则不一定考虑二者的直接配套。5.1.5 说明钻孔机械生产率及需要量的计算。5.2 开挖和运输机械5.2.1 大中型水电工程土石方开挖工程量大，根据国内开挖工程的普遍经验和做法，一般优先考虑用大斗容(4m3)的正铲挖掘机为主要机械，正铲挖掘机能挖掘级以上土和破碎后的岩石。对中型及以下水电工程，当开挖量较小、开挖强度要求不高、或施工部位受限时，可考虑选用较小斗容的正铲挖掘机、装载机以及其它开挖机械 (如反铲挖掘机、铲运机、拉铲、抓铲等)。 正铲挖掘机的辅助机械包括推土机和装载机等，用于道路维护、土石场平整、开挖边角土石方以及挖除基坑内的坡道，必要时还应配小型抓铲或反铲开挖泵坑和排水边沟。5.2.2 根据挖掘机械的主要使用性能参数，包括铲斗斗容、最大挖掘高度、最大卸料半径和卸料高度等，结合工程特点提出本条要求，可按下列情况选择合适的参数： 1 不经爆破由正铲挖掘机直接开挖的适宜的梯段高度； 2 石方经梯段爆破后形成渣堆，再由正铲装车，适合不同斗容的渣堆高度； 3 最大岩块尺寸与斗容的关系； 4 挖掘机与自卸汽车配合出渣需要的最小沟槽宽度； 5 挖掘工作面的最小宽度。5.2.3 应用装载机作为土石方开挖和出渣主导机械在国外已比较广泛，国外露天矿山等广泛使用6m318m3的轮胎式装载机以取代斗容4m35m3的挖掘机，当与载重量为15t35t的自卸汽车配套时，其生产率提高30%50%。目前世界各国露天矿所使用的装载机设备，轮胎装载机已占约50%，在中小型金属露天矿上装载机已成为主要的装载设备。 在国外土石方开挖工程中，装载机常作为主力挖装设备之一，与挖掘机配合使用，充分发挥各自长处，提高综合生产能力。 在我国地下土石方开挖中，已利用装载机作为主导机械出渣，效果良好。露天石渣开挖使用尚不多见，原因是使用的装载机挖掘力与斗容均不足，装载机在土石方开挖中目前主要用作辅助机械。大斗容的装载机已开始进入大中型水电建设工程，有必要探讨装载机在土石开挖中作为主导机械的可行性，以提高我国水电工程施工机械化的水平。 轮胎式装载机与挖掘机比较，具有如下优点： 1 同斗容装载机自重仅为挖掘机的1617，制造成本仅为挖掘机的1314； 2 轮式装载机行驶速度快，调度方便，可以在相距不远的几个工作面共用一台设备； 3 装载机是在行进中装渣，且适宜于低掌子面出渣； 4 装载机出渣的经济性较好。据美国克拉克设备公司用9.13m3轮式装载机与3.5m3液压挖掘机比较，当机械利用率与铲斗装满系数相同、运输均用45t汽车时，每吨挖运成本，装载机为2.14美分，液压挖掘机为3.31美分(当年价)。 与挖掘机相比，装载机的主要不足是，由于机身矮、重量轻、挖掘力小，故不适合于高掌子面及嵌合紧密的覆盖层和渣堆的开挖。此外，装载机的轮胎磨损造成的损耗较大。 装载机作为辅助机械为主导机械挖掘机服务时，除完成辅助性挖运作业外，还应同时兼作集渣、推运、平整、起重和牵引等多项作业，装载机的经济运距以不超过150m为宜。5.2.4 铲、车容量应有合理的比值，以充分发挥主导挖装机械的效率，又不使汽车等待装料时间过长，提高机群生产率。汽车斗容与挖装机械斗容的合理比值一般为36，运距短则比值小，运距长则比值大。5.2.5 车辆选型时应考虑如下要求： 1 路面等级与道路坡度要求。道路对汽车的生产率和使用寿命有很大影响，在开挖和弃渣场可用临时路面，除此以外用永久路面。出渣道路的具体布置应满足SDJ33889水利水电工程施工组织设计规范第3.2.13条的规定。 2 自卸汽车配合挖掘机出渣应满足作业面要求。 3 自卸汽车装车时的台阶高度与车箱高度有关，台阶高度应满足附录A有关公式的要求。 4 对土壤、砂砾等松散物料可选用后卸式或底卸汽车，对爆破石渣以及其它大块物料只能选用后卸式或侧卸式汽车。 5 大坝基础工程随基坑开挖逐步加深，基坑积水增多，特别是雨季施工，现场路窄陡滑，应选择越野性好、爬坡能力强、变速快、重心低、转弯半径小和性能稳定的自卸汽车。5.2.6 推土机作业的特点： 1 带松土器的推土机进行破碎开挖，其优点是不需要钻爆作业，不需要风、水、电辅助设施，不但简化了场地布置，而且施工进度快，生产效率高，但此法不适用于破碎坚硬岩石。 2 推土机选型时应根据具体作业条件，选择推土机的主要性能参数。这些性能参数包括：功率、推土铲的型式(固定式铲刀或回转式铲刀)、铲刀宽度与高度、行驶速度、额定牵引力及松土器的型式和最大挖深等。 3 推土机配合挖掘机工作时，一般一台推土机宜为两台挖掘机服务，功率以不小于60kW为宜。 4 推土机推运土石的经济运距，大、中型推土机不宜超过100m，单侧卸土作业，应选用具有回转式铲刀的推土机。 5 小型基坑与浅的河渠土方开挖，推土机作业时上下游宜有较开阔的堆料场，其坡度不宜超过15%。5.2.7 说明开挖和运输机械的生产率及需要量计算。5.4 基坑排水机械5.4.1 离心式水泵在大中型水电基坑排水中得到广泛应用，是因为离心式水泵的扬程范围大，可从数米到数百米；从零流量到大流量均能运转；高效范围广；抗空蚀性能好；辅助设备较少；维修保养较易；使用年限长。5.4.2、5.4.3 兼顾初期排水和经常性排水两个方面，是考虑到初期排水时集中排水量大，对抽水机械容量要求大，经常性排水则需要较高的扬程，因此，设备配套要前后兼顾。5.4.4 说明水泵的计算。6 混凝土工程施工机械6.1 混凝土浇筑机械6.1.1 本条强调浇筑机械是混凝土施工的主导机械，使混凝土浇筑方案和浇筑机械的选择处于中心地位。混凝土生产及供料运输能力应与浇筑能力相协调，并有利于充分发挥浇筑机械的生产能力。6.1.2 本条提出混凝土多种浇筑方案的组合，并强调应以缆机方案和门、塔机方案作为主要的比较方案，其它方案的应用特点如下。 1 国外使用胶带机浇筑的实例较多。美国自60年代以来，发展了专门用于混凝土运输浇筑的系列胶带机具。这些机具可以根据浇筑量要求和施工条件随意组合布置，比较灵活方便。如美国德沃歇克坝曾用组合式胶带浇筑厂房混凝土，胶带机从拌和工厂到浇筑点长800多米。此外，美国水工建筑中也有利用原有起重机上装配胶带机，用进料胶带或混凝土泵供料，浇筑高度可达45m，幅度80m，取得满意效果。 直线式布料机可分为侧卸式和端卸式两种。侧卸式布料机利用沿布料机移动的卸料刮板或小车将混凝土从带上卸出并铺成条状。布料机可沿两端支承移动，扩大布料范围，其跨度不超过50m，适用于浇筑平面结构和形如桥面的护坡。端卸式布料机是一种胶带可逆向运行、机架可移动的梭式布料机，混凝土可由任一端卸出，辐射式布料机的浇筑覆盖率比直线式布料机小。许多大型辐射式布料机多制成移动式和自选式，扩大覆盖面积。委内瑞拉的Guri坝采用塔机胶带机浇筑系统，利用塔机吊钩，变幅及回转动作，带动浇筑皮带机及悬挂其上的溜管进行布料，可发挥塔机可控高度大，覆盖面积广的优势，达到快速施工的目的。 1988年水电十二局引进了一套美国ROTEC公司生产的带式布料机，包括供料、运输和布料三部分，并在石塘电站进行试验，证明其效果是很好的。中国长江三峡工程开发总公司也引进了ROTEC公司的塔带机和胎带机，以及POTIAN公司的顶带机，在三峡工程的混凝土运输和浇筑中是主要的机械。三峡二期混凝土工程的大部分混凝土是由胶带机直接在拌和楼下接料，然后由塔带机、胎带机、顶带机等完成浇筑的。实践证明，塔带机、胎带机、顶带机的混凝土浇筑能力可达200m3h以上，效果良好。有条件的工程，可以考虑用塔带机、胎带机或顶带机来连续浇筑混凝土，生产率很高。 经国内工程实践证明，混凝土直接从胶带输送机入仓浇筑，应继续着重研究解决以下影响质量的问题：混凝土分离、料堆集中、砂浆损失多。据丹江口工程测试，滑槽、储料斗等粘附造成的砂浆损失为1.5%2.5%，输送机运输损失为0.63%2.14%，以上尚未计入多台输送机转运的损失。 2 升高塔是一种简易的混凝土提升设备，可在缺乏大型起重机械设备或在方量不大而结构比较复杂的轻型坝施工中考虑使用。升高塔可附着在坝面上，随坝体升高而接高。采用升高塔提升混凝土，还须在仓面上用手推车分料，溜槽或溜筒入仓。 3 汽车直接入仓需要注意的主要问题是：入仓前应保证将车轮冲洗干净，倒退入仓无法铺砂浆等。应切实解决质量保证措施。 考虑国内外施工实践，对汽车直接入仓浇筑的初步评价是： (1) 工序简单，准备工作量少，不要搭设栈桥，成本较低，工效较高； (2) 适用于面积大、结构简单、较低部位的无筋或少筋仓面浇筑； (3) 由于自卸汽车装载混凝土经较长距离运输且卸料速度较快，砂浆骨料容易分离，因此，汽车卸料落差不宜超过2m。 (4) 平仓、振捣应仔细处理，平仓振捣能力与混凝土入仓速度要适应。 国外使用自卸汽车入仓浇筑已积累较成熟的经验。意大利阿尔卑惹拉坝和前苏联托克尔坝，在仓面布置12t15t自卸汽车，受料后在浇筑层上行驶送到浇筑部位，用自卸汽车每次铺层厚度不超过1m，自卸汽车不驶出仓面，防止了车轮上夹带泥土。实践表明，自卸汽车在仓内薄层浇筑可简化混凝土温控措施；浇筑上升速度快；自卸汽车在间歇12h24h的混凝土面上行驶不会影响混凝土的强度。 4 履带式或轮胎式起重机移动灵活，适用于浇筑闸、坝基础部位或比较分散的小型建筑物混凝土。 5 泵送混凝土一般要求进泵坍落度8cm14cm，最大骨料粒径应不大于导管内径的13，并不许有超径骨料。混凝土泵适用于方量少、断面大、钢筋密布的薄壁结构，或用于导流底孔封堵，以及其它设备不易达到的部位的混凝土浇筑。6.1.3 在选择缆机方案时，应注意以下特点： 1 移动式缆机由于两岸需设置既平行且高差不太大的行走平台，故土建工程和缆机安装工程量均大于辐射式缆机。固定式缆机控制面小，但基础工程量小，结构简单，可有较大的跨度和起重量。 2 当受制于地形只能用固定式缆机，而又欲扩大工作面时，可用摇摆桅杆式缆机，有条件的可考虑采用塔架爬坡新技术，以减少缆机平台工作量。 3 单根承载索适宜配备的吊罐容积为3m3和6m3，不宜超过9m3，当拟采用多根承载索提高起重量时，应考虑对塔架和基础工作量带来的影响。承载索端头的高差宜控制在跨度的5%左右。承载索适宜的垂度可取跨度的5%7%，塔架的高度取决于跨度，建筑物的高度及地形条件，建筑物的顶部至弧垂最低点处净空高程，一般不宜小于15m18m。 4 在混凝土大坝施工中使用的缆机跨度，很少小于300m和大于900m的，一般在460m760m之间，跨度大于1000m的缆机虽然也有少数实例，但起重量受到限制。缆机的跨度一般宜在1000m之内，当超过1000m时，应考虑起重量受到限制带来的影响。 5 国内生产的10t和20t两种规格的缆机，配套的吊罐容积为3m3和6m3，国外虽然也有采用起重量为36t45t的缆机吊运9m3吊罐(跨度为600m)的，但当跨度达到900m时，起重量为22.7t，用6m3的吊罐。国外近年制造的缆机都尽可能采用单根承载索，一方面可简化结构，另一方面也使两岸塔架受力减小，从而减轻塔架重量和基础工作量。 6 初步设计时，缆机吊运混凝土可按每小时8罐12罐计算。 7 三峡工程使用了两台跨度为1416.12m的摆塔式缆机(世界上跨度最大的缆机为1620m)，其各项技术指标为当今世界之最。6.1.4 在选择门机、塔机方案时，应注意以下特点： 1 门、塔机方案和栈桥布置一般根据坝或厂房体形、尺寸和技术要求而定，对于100m以上高坝常需设高、低栈桥，往往还需拆迁。 2 塔机的工作空间较门机大，但由于机身高，稳定性灵活性较门机差，当有6级大风时，应停止工作。当需要多台门、塔机联合工作时，相邻塔机运行的安全距离要求较大。门、塔机均应能实现工作性变幅(水平变幅)，以提高起重机的作业性能。另应注意，由于塔机的灵活性较门机差，塔机的实际生产率一般略低于相同起重能力的门机。6.1.5 参见6.1.2对多种浇筑方案组合的说明。6.1.6 机械平仓时，要解决设备入仓问题。为减轻平仓工作量，应尽量使料堆大小和位置适当，一般一处料堆不宜超过3m3。通常平仓与振捣的时间比为13，平仓不能代替振捣。 根据施工规范规定，振捣时间应以混凝土不再显著下沉、不出现气泡、开始泛浆时为准。一般以15s25s为宜。振捣器移动距离应不超过其有效作用半径R的1.5倍，并插入下层混凝土5cm10cm，顺序依次，方向一致，以保证上下层混凝土的结合，避免漏振。 大体积混凝土可采用电动硬轴插入式振捣器，当仓面大，宜采用履带拖拉机式或液压挖掘机式平仓振捣机。对于钢筋密集及薄壁结构等部位，宜采用手持式电动软轴插入式振捣器。国外大体积混凝土振捣，主要采用高频插入式振捣器，频率多数在8000次min21000次min，作用半径为0. 5m1.0m(约为振动头直径的4倍)，能用于低坍落度混凝土。6.1.7 说明混凝土浇筑机械的计算。6.3 碾压混凝土机械6.3.1 当坝体较高，混凝土量较大时，宜根据工程初、中、后期浇筑条件，选择不同的运输、入仓和布料机械，不宜自始至终选用一种运输、入仓和布料方案。大坝初、中、后期的仓面大小、结构、浇筑方量和施工强度、难度有很大差异，应根据各期的特点选择最合适的入仓布料和运输机械，充分发挥机械的效率，满足高峰浇筑强度和施工工期的要求，并能控制各高程上的浇筑部位。例如大坝浇筑初期，仓面大，施工强度较高，受地形和基础开挖、施工设备安装和基坑防汛等因素影响较大，宜选用机动灵活的自卸汽车运输并直接入仓布料。中期综合生产能力已全部形成可高速浇筑混凝土，应选用性能可靠、运输能力强的机械。后期仓面小，混凝土浇筑与金属结构、坝面预制构件等安装交叉作业，自卸汽车在坝面行驶不便，也容易与摊铺、碾压机械作业发生干扰。而后期施工强度低， 可采用缆机浇筑，并完成辅助吊运任务。如日本玉川坝，坝高100m，坝顶长441.5m，浇筑时将大坝分为五个区，分别采用斜坡运输车和缆机完成大坝浇筑。 碾压混凝土运输和入仓布料机械除能满足工程进度和浇筑强度要求外，应能控制各浇筑高程的整个仓面，不应出现布料死角，不应靠摊铺机械推运较长距离填死角。到了坝高23以上，仓面逐渐缩小，入仓布料机械的布置应尽量不与摊铺机械及碾压机械发生干扰。 无论选用何种运输入仓机械，都必须解决各种辅助器材、材料以及某些仓面作业机械的入仓问题，一般可选用缆机或门机作辅助吊运工作。6.3.2 综合考虑碾压混凝土工程地形条件、工程量大小、运输入仓机械类型和运距等因素，并依据下列不同情况确定碾压混凝土的水平运输和入仓布料机械类型： 1 工程初期浇筑阶段或工程地形条件易修建汽车入仓道路时，宜选用自卸汽车直接入仓布料。自卸汽车运送混凝土是国内水电工程采用最多的方式，汽车机动灵活，可完成从拌和楼到现场的运输，并可直接入仓作为布料设备。效率高，倒运次数最少，减少了混凝土的分离。但是汽车卸料时，混凝土分离现象较严重。将汽车挡板改装成开度可调，使分离现象有所改善。汽车运输的缺点是随着坝面升高需修建入仓道路。但是在浇筑大坝较低高层时，可利用基坑开挖的出渣道路，稍加整理即可。汽车运输效率与路况关系密切，路况差不仅影响车速，而且影响混凝土质量，路面泥泞过多直接影响汽车入仓前车轮冲洗时间。岩滩工程施工时，由于公路有多处泥泞路段，轮胎粘接的红土黏性较大，冲洗轮胎费时，达5min之久。 2 工程施工强度不高，且修建汽车入仓道路困难时，可选用斜坡道运输车人仓配自卸汽车布料；或真空负压溜筒入仓配自卸汽车布料。普定工程采用汽车运输、负压溜筒入仓，再由仓内汽车分料，效果很好，但负压溜筒断面尺寸较小，而且仓内布料采用汽车，使溜筒不能连续运行，影响运输强度。斜坡道运输车在日本使用较普遍，其缺点是运输强度不高，一个斜坡道约相当一台自卸汽车的运输量。 3 门机、塔机、缆机吊运碾压混凝土入仓，配移动式料斗和自卸汽车布料也是一种可行方案。日本岛地川坝采用固定式缆机吊运混凝土吊罐至坝面，卸入移动式料斗，再由自卸汽车运至浇筑面上。岩滩上游围堰混凝土运输入仓也曾考虑过此方案，但未被采用。门机、塔机、缆机在工程施工中还可以完成辅助吊运任务。 4 当修建汽车入仓道路困难时，宜选用自升式胶带布料机布料，或汽车在仓面接力布料；或自升式胶带布料机配自行式胶带布料机入仓布料。当工程施工强度较高时，更宜选用上述入仓布料机械。条件许可，可以考虑用塔带机或顶带机等连续运输设备进行混凝土运输和浇筑。在三峡工程，已成功地用塔带机和顶带机来浇筑混凝土。自升式胶带布料机有塔式和立柱式两种类型。塔式胶带布料机既有塔机的功能，又可用于混凝土入仓布料，其大车可沿与坝轴线平行方向行走，控制范围大，并能将大坝所需物资、器材等吊运入仓。立柱式胶带布料机用钢管作立柱，插入已浇好的坝块预留孔内，随着坝体升高立柱逐段埋入坝内，其特点是结构较简单，可布置在坝内，能充分利用布料臂的控制范围。自行式布料机又称汽车起重机式布料机，有轮式和履带式两种行走类型，可在仓内移动布料，与塔式胶带布料机或立柱式胶带布料机配合，可扩大布料范围，并使布料操作更加机动灵活。自升式胶带布料机和移动式胶带布料机，国外已有许多工程采用。 胶带输送机能耗小，设备投资安装费用较低，生产率高，能适应碾压混凝土坝快速经济施工的需要，从创造了高强度浇筑记录的已建碾压混凝土坝工程来看，除了自卸汽车直接运输入仓外，都是采用了胶带输送机。但是随着坝面逐渐升高，胶带输送机也需不断翻高，一般都是采用修栈桥或修多层上坝路重新架设胶带输送机，这就增加了安装费用，并使运输停顿， 影响生产效率。美国推出了一种自升式胶带输送机系统，该系统由一系列立柱和胶带输送机组成，胶带输送机可沿着立柱上升。这种胶带输送机从拌和楼出来到坝头全线可以随坝面升高，无需拆迁和重新架设。 美国和澳大利亚生产出一种强制式连续搅拌设备，如采用这种连续式搅拌设备与胶带输送机配套，则能有效地保证混凝土级配，防止分离，保证混凝土浇筑质量。6.3.3 碾压混凝土坝仓面摊铺机械通常选用推土机，将推土板两端焊上挡板，中间用钢板焊三角形肋条，以改善骨料分离现象。减小推土机接地比压，可减少对仓面混凝土的损坏。碾压混凝土坝仓面大，施工强度高，推运量大，应选用功率较大的推土机，例如D80或D85推土机。 振动碾是否适用，主要看它的机械性能是否理想。根据碾压混凝土的振实机理，碾压层厚愈厚，所需的振实能也愈大。振幅增大可以使大骨料获得较大的相对位移，碾压层内的水与气体排出较快，振实加快。但是振幅过大会使频率降低，振动碾产生跳跃，降低表面的密实度，一般认为最佳振幅是0.8mm左右。提高振动频率会使振动能量衰减慢，层内的水与气体排出迅速，有利于压实，但振幅会相应降低。对同一振动碾在满足其振幅要求的条件下，尽可能采用高频振动，一般认为较合适的振动频率为47Hz左右。选用振幅、频率可调的振动碾，就能根据压实要求将振幅和频率调到最佳数值。 目前使用较多的是自行式滚筒振动碾，由于其进退平稳、调头灵活不致破坏混凝土表面， 振实效果较好。机械性能参数的最佳范围是：自重7t以上，滚筒静线压为180Ncm600Ncm，总的激振力100kN以上，频率为40Hz50Hz，振幅为0.8mm左右，碾压速度为1kmh2kmh。 手扶振动碾轻便灵活，虽然振实能不大，也能振实层厚为20cm左右的混凝土土层，最适于靠近模板、边角和基岩处的振实，作为碾压的辅助设备是适宜的。7.2 土石料的开采和运输机械7.2.1 正铲挖掘机从下往上取土，对土料有很好的混合作用。装载机主要用来铲装松散土、砂、碎石等，有时也可用于挖掘不太硬的土壤，主要与汽车配合。斗轮式挖掘机仅适用于填筑方量大、上坝强度高的土石坝，并要求料场储量大而又集中，以免经常搬迁，它往往与自卸汽车、胶带机配合作用。斗轮挖掘机作业对土石坝来讲，有两种装车方法，一种是以石头河工程为代表，开挖的土料，经胶带运输到坝面或坝的附近，然后装汽车转运至填筑面。另一种是以美国圣路易土石坝工程使用特大型斗轮式挖掘机为代表， 设两个卸料口，土料轮流直接装入100t的底卸式汽车运输。对于开采方量较小，分布零星的工程亦可用反铲。 对于挖掘机装汽车这种挖、装、运的形式，由于汽车运输的灵活性，挖掘机开采的装料面布置也是相当灵活的，再加上挖掘机及自卸汽车容易获得，使用量大，所以在条文中规定了优先选用挖掘机配自卸汽车的方案。 推土机适用于平面或斜面开采级以下的土料，对于级以上的壤土或冻土，则首先采用爆破法或凿裂法（如松土器）进行预松，推运距离以15m30m为宜，不得大于100m，石头河工程曾采用推土机平面开采土料，并用大型振动漏斗装皮带机。 铲运机适用于一般土壤的铲、装、运、卸综合作业。对于潮润黏性土或含砾量较少的土或砂开采效率很高，但铲运机作为运输工具来说，其生产效率比专门的运输设备要低，当料场距离坝体比较近，如在1km以内，用一般型式铲运机开采土料或砂料是适宜的。 在选用开采机械时，应考虑到土料含水量的处理，粗粒土的处理及防渗土料的拌制等材料加工的要求，尽可能使开采机械满足材料加工的要求，以减少其它专用加工机械。 有效土层厚度或一次开采掌子面的高度，对于选择开采机械的影响很大。如选择适当， 可大大提高工效。如果土层厚度只有1m2m，不能用1m3以上挖掘机开采，宜用铲运机或推土机开采（如果运距合适）。另外，如果料场集中可用高生产率的开采设备，反之，则应选用移动灵活的设备。7.2.2 砂砾石料的水上开采机械与土料的基本相同，最常用的为挖掘机立面开采方法，对粒径不大的砂砾料，还可根据具体条件，考虑采用推土机或铲运机采运集料，挖掘机或装载机装载的方法。 水下开采砂砾料如用拉铲开采，宜选用斗容大些的、一般要求4m3以上的斗容，另外采砂船适用于水下（12m左右）或河漫滩开采水下砂砾料。当砂砾石层非常坚实或卵石料径太大，则一般采砂船的生产率低或不能适用。 反铲主要用于停机坪以下的掌子开采，因此可用反铲开采方量不大、分布零星的薄层料场或水下砂砾料。7.2.3 石料的露天爆破开采国内多用潜孔钻机。潜孔钻机穿孔角度变化范围大，穿孔作业成本低，适于钻凿既深又直的炮孔。国外工程中的深孔爆破开采，常采用直径较小的履带式凿岩机钻凿深孔。钻孔的偏斜度随着孔深的增大而增大，且孔径愈小，偏斜度愈大，因此对深孔梯段爆破，钻机的钻头直径不宜太小。 石料的全断面洞室爆破开采，普遍使用凿岩台车进行钻孔爆破；如果是大断面台阶法开采，一般选用履带式钻车或轮式钻车；当开采工程量较小时，亦可选用手持式或支腿式凿岩机。 石料的装车及运输选用装载机或挖掘机配自卸汽车，机动灵活，通用性好，是最常用的配套方案，但在洞室作业时要注意通风，不应选用以汽油机为动力的机械。7.2.4 如何合理地选择运输机械，以简化施工工序，减少倒运次数，对加快工程进度，降低工程造价有着决定性的作用。选择运输机械时，须仔细分析比较每种机械的技术性能以及综合利用它们的优点，主要考虑如下因素： 1 能用于土石坝填筑材料的运输机械有多种，应根据其适用条件选用。 汽车运输不受材料性质的限制，转移灵活，可直接上坝自动卸料，不需转料设备，适用范围广，爬坡能力强（可达8%10%），能大幅度节省临建工程量，是土石坝施工的主要运输设备。后卸式汽车具有较好的适应性，底卸式汽车可边行驶边卸料，但不能运输大粒径的块石或漂石，侧卸式汽车适用于运输反滤料及有固定卸料点的运输。国内外大中型土石坝工程中普遍采用汽车运输。另外，汽车因运输灵活，因此适宜集中力量抢筑拦洪断面，短期内容易达到高峰强度。坝体总工程量是决定汽车吨位的关键， 一般在100万m3以上的土石坝，以2t30t汽车为主；1000万m3以上的土石坝，以50t100t汽车为主。 有轨运输量大，用于料场运距较远(如5km15km)，地势平坦，容易修筑铁路的地区。但仅能作水平运输，需要其它运输设备（胶带机或汽车）配合上坝，要有转料设施，在我国大型载重汽车尚不能充分满足需要的情况下，有轨运输仍是一种效率较高、运费较低的运输工具。 胶带机能连续运输、运费低、运量大，能适应不同的地形。对于地形高差较大或崎岖不平的地区，尤为有利。它不仅可作为长距离的水平运输，用汽车配合上坝，也可配合有轨运输用作转运上坝的垂直运输工具，但需中转站，国外已发展了一种可运输粒径400mm500mm块石料的胶带机。 铲运机运输，可以坝面上散料，以减少铺摊设备的工作量，也可与自卸汽车配合使用，但只适用于铲运土料及松散砂砾料，黏性土因粘附在车箱而不宜用铲运机运输。一般的适宜运距在1000m左右，因其运距短，能铲运的物料又受局限，不宜用作主要的运输设备，所以在国内外的高土坝施工中使用并不广泛，一般只作为辅助的运输工具。我国的黄壁庄、板桥等水库部分坝段使用了铲运机铲料上坝，黄河大堤维修时，广泛使用了铲运机铲运土料，因此，铲运机对于长而低的坝堤比较适用。 2 材料运距的远近也是影响运输机械选择的因素之一，运输道路的条件亦影响运输车辆的选用。道路条件好，可选范围宽，否则，应考虑所选车辆能否在道路上运行。 3 高山峡谷，地形坡度大，宜采用自卸汽车或胶带机运输土石料。料场分散，储量又小的，不宜用有轨运输和胶带运输，而采用汽车运输则较灵活。 4 运输机械要与开采机械配套成龙，包括大中小配套和工序配套，并使两者在数量上、容量上相匹配，对于挖掘机和自卸汽车的配合，应使其斗容和车容有恰当的比值。挖装机械和汽车的利用率均达到最高值时的理论车铲容积比，随着运距的增加而提高，随着汽车行驶速度增加而降低，即随着汽车循环时间的增加而提高。国内外目前生产的各种型号的后卸汽车多按装石设计的，因此用来装运容量较大的砂砾料和石渣其车箱容积基本上合适，但用来装运容量较小的土料其车箱容积就显小了。王军凯2011-11-22