談實施性機械化施工組織設計

曹大海

(大同公路分局，山西 大同 037034)

0 引言

在公路建設項目過程中，路基、路面、橋梁等工程均需相應的機械去完成。機械施工能夠降低成本，縮短工期，提高工程質量，獲得最佳的技術效益和經濟效益，已是不爭的事實。但現在的公路建設工程都是招投標工程，盡管投標文件中有施工組織設計，也有機械配置數量和施工方法，在實際施工中，由于施工單位未編制好實施性機械化施工組織設計，機務管理跟不上，致使設備的完好率和利用率不高，甚至因為配套機械中的一臺機械突然出現故障，導致全線停工。這些也是公路工程中經常遇到的問題。因此，對于施工單位來說，既要保證工程按時完成，又要獲得盡可能大的經濟效益，在開工前編制好實施性機械化組織設計尤為重要。

1 編制實施性機械化組織設計的必要性

公路工程是一個復雜的工作，它由許多不同的工作部門完成。施工組織設計的重要性就是把這些和復雜的工作有機地組織起來。特別是實施性機械化施工組織設計，既要計算各種機械的生產能力，充分發揮機械效能，避免出現“大馬拉小車”利用率不高的問題，也要避免出現因主要機械生產能力不足，影響工程進度的問題。既要選擇合理的施工方法和合適的配套施工機械，還要通過計算機械的維修保養期，合理安排機械保養時間。如果施工前沒有周密的計劃，施工中沒有合理的組織和科學管理，難以充分發揮機械的效能，難以保證工程質量及安全，拖延工期，直接影響施工單位的經濟效益。

2 編制實施性機械化組織設計

2.1 確定施工計劃工期

施工單位應根據本單位的技術能力、經濟實力、自有機械設備及必需租賃設備情況，在合同要求的總工期內，確定最佳計劃工期及分項工程工期。

2.2 機械化施工組織方法

機械化施工組織的基本方法有四種:即流水作業法、平行作業法、網絡計劃法和順序作業法。

1)流水作業法。

流水作業法是指將擬建的工程按照工藝和工序的要求劃分成若干個施工段，并相應分別組建專業的施工隊，每個施工隊依次按照一定的施工順序進入施工段作業。該方法是最適應機械化施工的組織方法，符合施工的客觀規律。能保證工程的全過程在空間和時間上保持均衡、連續和有節奏地進行。

流水作業法的專業化連續施工，正好符合了施工機械化作業的基本要求，再加上公路工程有足夠的作業面，且是線性工程的特點，使得該方法成為公路機械化施工組織的首選方法。

2)平行作業法。

平行作業法是指將擬建的工程分成施工項目或分段，工程被劃分多少段就相應組織多少個施工隊。同時在各施工段上進行施工組織方法稱為平行作業法。其特點在于:a.多個作業面同時作業，縮短工期，節省時間。b.施工現場的組織管理工作較復雜。c.由于不能實現專業化施工，會導致勞動生產率和機械利用率較低。d.因施工隊較多，導致現場的物資供應和單位時間內的投入較大。

3)網絡計劃法。

網絡計劃法是一種以網絡圖為基礎的計劃管理方法，是為適應關系復雜的現代科學和大規模生產需要而出現的。其特點是:a.決定工程總工期的關鍵線路清晰，因而可以較好地使用和協調各種資源。b.能充分的反映施工中各項之間互相依賴、互相制約的邏輯關系。c.網絡圖本身作為一種數學模型，因而可以較方便的利用計算機程序進行計算。d.可用于工程費用和施工進度的控制。

4)順序作業法。

順序作業法是一種最原始、最基本的施工方法，是指將擬建工程劃分成若干段，并組織一個施工隊，針對每段分解成相應的施工過程，進行逐段施工。其特點是施工期長，因為一個施工隊只能進行一個作業面的施工。施工現場的管理較簡單，施工機械和勞動力的需求是波動較大的，勞動生產率和工程質量無法得到提高。

2.3 確定機械化施工方案和施工機械類型

公路工程機械化施工方案的經濟性可以在不同方案之間進行優化選擇，依據工程量大小、工期決定設備的規格、型號、數量以及進出場時間，以達到工程進度與設備使用的協調一致與有效控制。

在確定機械的類型時，為了保證選擇的合理性:1)必須了解機械的生產率、質量、工作容量、機械的經濟運距、尺寸和工作量等具體的情況。2)要做到主導機械和配套機械相匹配，主導機械決定著施工方法、工程進度、工程質量和施工方式等，并且在很大程度上決定著整套機械生產效率的發揮。為了充分發揮主要機械的作業效率，配套機械的工作容量、生產率和數量應稍大一點。3)要做到施工機械類型與其數量的合理組合，施工機械類型及數量宜少不宜多。4)要做到并列組合。若選用兩套或多套施工機械并列作業，可避免或減少全線停工現象的發生。5)要做到根據施工現場的條件布置施工機械。根據施工現場的具體情況，考慮經濟合理性要求和使用方便性，選擇和布置好各種機械的用地范圍及具體位置。

2.4 機械數量的確定

以路基填方工程土方的裝載機裝土、自卸汽車運輸為例說明機械數量的確定。按照分段工程的工程量和工期(扣除陰雨天等因素影響后的工期)計算每日必須完成的工程量(N)，然后計算機械的生產率及所需數量。

2.4.1 裝載機

1)裝載機生產率計算:

其中，Q為裝載機一個臺班生產率，m3/d;q為裝載機斗容量，m3;KB為時間利用系數(一般在0.8～0.9之間);KH為鏟斗充滿系數(普通土的取值范圍在0.9～1.0之間);Tr為每班工作時間，h(一般按8 h計算);KS為松散系數;t為每裝一斗的循環時間，s，t=t1+t2+t3+t4，t1為鏟裝時間，s，t2為重載運行時間，s，t3為卸料時間，s，t4為空駛時間，s。

2)裝載機數量計算:

其中，N為每天完成的工程量;Q為裝載機一個臺班生產率。

2.4.2 自卸汽車

其中，t1為自卸汽車一個循環(裝、運、卸、回)所需時間，min;t2為裝載機裝滿一車需用的時間，min。

由于自卸汽車受運輸距離、道路狀況、司機素質等因素的影響，一般所需自卸汽車的數量，可以通過估算得出數量，然后在實踐中進一步調整。所需汽車數量既能滿足裝載機不停機工作，又使汽車不停置為宜。為使裝載機和汽車更經濟合理地配合，汽車車廂的容積應為裝載機斗容量的整倍數。

2.4.3 按施工機械產量定額確定機械數量

機械產量定額也稱定額生產率，是我國或某一基建部門按同類型平均水平而制定的統一標準，它是施工預算和竣工決算的依據，也是衡量施工生產率高低的尺度。

按每日必須完成的工程量，通過施工機械產量定額(或公路預算定額)就可計算出所需機械數量。

2.5 確定流水作業時間參數

2.5.1 流水節拍

專業施工隊在一個施工段上完成相應的施工任務所需要的作業時間叫流水節拍。流水節拍的大小，直接關系到勞動力、施工機械等資源消耗量的大小，決定著流水作業的施工進度和施工節奏。

其中，t為流水節拍;Q為一個施工段上某過程應完成的工程數量;S為產量定額或每臺班的實際產量;R為機械臺數;N為作業班次:單班、雙班或三班;P為完成該施工過程的任務所需的機械量臺班。

當施工段數確定后，流水節拍越大，工期就相應延長。從理論上講，流水節拍越小越好，但流水節拍太小，要在規定的時間內完成任務，相應的機械數量就加大了，在有限的工作面上，將使施工無法進行。因此，確定了合理的流水節拍和機械的工作班次后，就可以調整機械的數量了。

2.5.2 流水步距

相鄰兩個專業施工隊依次投入流水作業施工，其開始時刻的時間間隔叫流水步距。

其中，KAB為流水步距;A開為A施工隊開始時間;B開為B施工隊開始時間。

當施工段數目確定，流水步距的大小直接影響工期。流水步距越小，則工期越短。流水步距越大，工期越長。

2.6 繪制施工進度圖

流水作業施工進度圖有三種表達方式，分別是橫道圖、斜條圖和網絡圖。無論哪種表達方式，都是為了指導生產的計劃。因此，在施工時每天的實際進度都要和計劃對比，隨時調整機械的配置和機械的工作班次。

2.7 機械保養修理計劃

當前，機械設備現代化程度相對高，技術含量大，一般不發生機械故障，但若發生機械故障，輕則千元，重則上萬元，甚至會影響整個工期，所造成的損失是無法估算的。所以對自有機械應摒棄“重使用、重修理、輕保養”的錯誤觀念，應從源頭抓起，并防止以修代養，對租賃機械要在合同中明確約定機械保養的有關條款。

2.7.1 施工機械設備的保養分類

施工機械設備的保養分為例行保養、定期保養和特定保養。

1)例行保養按“清潔、緊固、調整、潤滑、防腐”十字作業法進行，由操作人員在班前、班后和工作中的停歇時間執行的日常維護。2)定期保養，應根據機械設備構造特點和復雜程度，按照原廠說明要求執行。3)特定保養包括走合期保養、換季保養和轉移前保養。

2.7.2 施工機械設備的修理分類

施工機械設備的修理分整機大修，總成大修，小修和項修四種。

1)整機大修是設備運轉一定時間后，經檢測鑒定，其技術狀況已達到大修標志，需要對整機進行一次恢復性的修理，使其技術狀況和工作性能達到大修技術標準，質量標準，延長使用壽命。

2)總成大修是整機其他技術狀況良好，但某一總成件磨損嚴重或損壞，形成與其他總成之間的技術狀況不平衡，影響正常使用的可進行總成大修。

3)小修是一種運行性修理，主要是消除機械設備故障和局部損壞，保證機械設備正常運轉，應盡量與定期保養一起進行。

4)項修是預防與恢復相結合的一種修理，是通過對設備日常運轉情況的綜合分析、判斷，結合設備實際技術狀況，而確定需要維修的項目內容。

2.7.3 編制機械的定期保養和修理計劃

按扣除陰雨天等因素影響后的工期天數，以每天工作8 h計算，求出完成分段工程機械工作總臺時。依據各種機械說明書上規定的保養修理工作臺時，計算出各種保養和修理的次數，然后確定各種機械的保養修理日期，列表后用于指導實際保養修理工作。

2.8 機械配件及機械用油的管理

機械配件應品質優良，價格合理，供應及時;機械各種用油嚴格按廠家指定油類品牌或推薦代用油加注，不得混合使用。

3 結語

施工單位編制實施性機械化施工組織設計，目的是要指導實際施工。因此，機械化施工組織設計編制時，要結合本單位自有機械或能夠外雇到機械的情況，結合施工時自身和客觀的具體條件進行編制，同時要充分估計到施工過程中不可預見因素，留有余地，方便調整。