橋梁工程機械選擇與應用思考
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摘要:現(xiàn)代橋梁施工高度依賴機械設(shè)備，選擇和配套機械是否合理直接關(guān)系到生產(chǎn)效率、施工質(zhì)量和經(jīng)濟效益。由于影響機械選擇的因素多，選好施工機械并不容易，因此本文對這個課題進行了分析和探討。
1橋梁工程機械的種類與選擇影響因素
1．1橋梁工程機械種類
橋梁工程機械可分為橋梁施工通用機械和橋梁施工專用機械，也可分為橋梁基礎(chǔ)施工機械和橋梁上部結(jié)構(gòu)施工機械。橋梁施工機械中的大部分是通用的，例如混凝土機械、鋼筋加工機械、預應力張拉機械、起重吊裝機械、樁工機械、鉆孔設(shè)備、泥漿系統(tǒng)設(shè)備、挖泥(砂)設(shè)備、排水設(shè)備等;橋梁施工專用機械是指專用于某一類橋梁施工的機械，例如梁橋施工機械、拱橋施工機械、斜拉橋施工機械、懸索橋施工機械等。用于橋梁基礎(chǔ)施工的機械有樁工機械、鉆孔設(shè)備、泥漿系統(tǒng)設(shè)備、挖泥(砂)設(shè)備、排水設(shè)備等，橋梁上部結(jié)構(gòu)施工機械包括起重吊裝機械、橋面施工機械及各類專用機械等?？梢?，橋梁工程機械種類是非常多的。
1．2橋梁工程機械選擇的影響因素
影響橋梁工程機械選擇的因素非常多，大體可分為經(jīng)濟因素、技術(shù)因素和社會因素三大類。經(jīng)濟因素是在購買、租賃、使用、維修與保養(yǎng)過程中產(chǎn)生的各種費用相關(guān)因素，例如設(shè)備售價及付款方式、投產(chǎn)前支出費用、安裝搬遷費用、設(shè)備臺班費用、運行附加費用等。技術(shù)因素包括設(shè)備制造工藝水平、機械使用可靠性、設(shè)備生產(chǎn)能力、自動化控制水平、維修性、操作安全性、操作舒適性、項目配套性、機群配套性、設(shè)備配套人員數(shù)量等。社會因素包括設(shè)備供貨渠道、設(shè)備供貨周期、設(shè)備運輸方式及要求、設(shè)備供貨商售后服務(wù)、維修配件供應、對環(huán)境污染程度等。可見，影響橋梁工程機械選擇的因素多且復雜。
2橋梁工程機械選擇與配套原則
2．1橋梁工程機械選擇原則
橋梁工程機械選擇的依據(jù)包括工程量、工期和質(zhì)量。合理選擇機械設(shè)備應結(jié)合工程特點、施工需要和施工單位的實際情況［1］。一般而言，先進的大型設(shè)備適合規(guī)模大、要求高的大型橋梁項目，但也可能受到運輸?shù)缆返纫蛩刂萍s，大型設(shè)備無法進場，專為大型設(shè)備進場修建專用道路往往不經(jīng)濟，這種情況下只能選擇中小型施工機械。所以，橋梁工程機械選擇的基本原則是技術(shù)先進、經(jīng)濟合理和生產(chǎn)適用，此外還要兼顧通用性強、安全可靠、環(huán)保優(yōu)先和維修性好等原則。鑒于橋梁類型特點，針對橋梁類型選用專用機械施工效率高、工程質(zhì)量好，某些橋梁施工只能使用特定的專用機械。
2．2橋梁工程機械配套原則
橋梁工程施工一般由不同功能的機械組合而成，并按照一定的程序作業(yè)。機械組合也稱為機群配置，合理組合可以顯著提高整個工程的施工效率，最大限度地降低工程成本。組合方式分為按機械技術(shù)性能進行組合以及按機械類型或數(shù)量進行組合。設(shè)備配套組合原則如下:
(1)先主導機械后配套機械。主導機械也就是對施工方法、質(zhì)量、進度等具有決定性影響的機械，例如土方開挖施工挖掘機是主導機械，自卸運輸車是配套機械，所以應先選定挖掘機，再根據(jù)挖掘機鏟斗容量配套自卸運輸車。
(2)主導機械與配套機械能力匹配關(guān)系應當是后者能力略大，這樣可以充分發(fā)揮主導機械的生產(chǎn)效率。
(3)機械配套數(shù)量宜少而精，不宜多而雜，因為少而精便于各機械發(fā)揮協(xié)同作業(yè)的能力，同時可減少配套機械故障對整個工程施工的影響。反之，配套機械多而雜必然增加協(xié)同作業(yè)的難度，并且配套機械發(fā)生故障的可能性也增加，因此而造成停工的概率也大增。
(4)合理制定施工方案，盡量采用多個系列并列組合施工方式，這樣即使某個系列故障停機也不至于整個工程停工。
3橋梁工程機械選擇方法及應用
3．1橋梁工程機械選擇方法
目前，橋梁工程機械選擇一般要經(jīng)過信息收集、分析對比、初定型號及供貨商、綜合評價、選擇決策等幾個步驟。選擇過程就是根據(jù)前述原則，對機械設(shè)備的使用、性能、效益進行分析，以解決配置什么機械、配置多少機械、如何配置機械的問題。對于比較簡單、小型的工程，結(jié)合經(jīng)驗或類似工程可以很快選定機械，但對于大型、復雜的工程，因為涉及機械費用大、影響因素多，就需要采用更客觀的評價方法。下面結(jié)合幾個應用分析不同情況下的選擇方法。
3．2鋼板樁施工機械選擇
鋼板樁用于橋梁基礎(chǔ)，其施工主要有四類機械，即沖擊打入機械(如自由落錘、蒸汽錘、液壓錘、柴油錘、空氣錘等)、振動打擊機械(主要是振動打拔樁錘)、振動沖擊打樁機械、靜力壓入機械(如油壓式壓樁機)。選擇鋼板樁施工機械應根據(jù)工程規(guī)模、土質(zhì)情況、作業(yè)能力、作業(yè)環(huán)境等條件來選擇，初步選定后經(jīng)過試打驗證確定最終方案［2］。以振動打樁機為例，先計算振幅，再計算偏心距，并初步選定錘型，然后計算必要的質(zhì)量，標貫擊數(shù)不大時為樁自重與振動錘重量之和，標貫擊數(shù)較大時還要加上附加重量。再以柴油打樁機為例，柴油錘的選擇直接關(guān)系到鋼板樁能否順利打入和施工效率，有工程經(jīng)驗時，可根據(jù)土質(zhì)情況進行選擇;缺少經(jīng)驗時，應該按照實際參數(shù)進行選擇，然后試錘確定。
3．3瀝青混凝土拌合樓選擇
某橋梁橋面鋪裝瀝青混凝土，要求配置生產(chǎn)能力80～100t/h的拌合樓，價格約300萬元，但施工單位資金緊張，希望采用分期付款方式，并提出了A、B、C、D四種方案，它們的標價分別為340萬元、333萬元、405萬元、350萬元，其中A運輸距離較近，當?shù)亟ㄓ信浼行?，其他三種方案距離較遠，但維修工程師48h可以到位，質(zhì)量方面C方案評價最高，其次是B、A，而D方案故障率較高且某些方面設(shè)計不合理。然后組織6名機電專家、工程師進行評價，每一個人將評價結(jié)果填入“設(shè)備選型方案評判表”，對技術(shù)、經(jīng)濟、社會指標分別給予好、較好、一般、差的評價。數(shù)據(jù)處理采用了層次分析法、模糊數(shù)學理論，用層次分析法構(gòu)建各因素之間的比較判斷矩陣，確定各因素的重要程度，利用模糊數(shù)學理論確定因素集、評語集、評價對象集，最后得到綜合評價矩陣。結(jié)果A、B、C、D評分分別為76.97分、64.59分、69.66分、57.63分，所以最優(yōu)方案為A。
3．4橋面壓實機群配置
某橋梁橋面鋪裝瀝青混凝土要配置壓實機群。橋面鋪裝與普通公路路面鋪裝不同，因為橋面下有較大的臨空面，瀝青混凝土料熱量容易散失，降溫較快，而且出于橋梁安全性考慮，不宜采用高強度振動壓實機具，這些情況導致橋面壓實易出現(xiàn)壓實度不滿足要求的問題。為了既不影響橋梁安全，又滿足壓實度要求，就要根據(jù)橋面不利荷載橋段位置，考慮碾壓時間與碾壓速度的關(guān)系，并分散不利荷載的影響，采用對橋梁安全性影響較小的振蕩壓路機與膠輪壓路機組合配置［3］。對AC－13瀝青混合料來說，初壓階段可采用振蕩壓路機靜壓1～2遍;復壓階段采用4臺11t雙鋼輪壓路機和2臺26t輪胎壓路機作業(yè)，雙鋼輪壓路機靜壓1遍，振壓4遍，然后輪胎壓路機碾壓2遍;終壓階段再采用振蕩壓路機靜壓1～2遍，以消除輪胎壓路機產(chǎn)生的輪跡。
4結(jié)語
橋梁工程機械種類、型號、規(guī)格多且復雜，這給施工機械的合理選擇帶來不小難度，許多施工單位只是憑借經(jīng)驗進行選擇，難免選擇不合理，導致設(shè)備生產(chǎn)效率低、工藝質(zhì)量差、故障多、經(jīng)濟效益下降等一系列問題，因此應重視機械選擇方法研究，有利于提高選擇的合理性，從而使機械設(shè)備更好地為工程建設(shè)服務(wù)。
參考文獻
［1］謝祖文．公路工程施工機械選擇與配套方法［J］．交通世界，2012(15):42－43．
［2］蔡學倫．如何選擇鋼板樁施工機具［J］．交通世界，2013(9):155－156．
［3］任亞鵬．基于橋梁安全的橋面合理壓實方法及機群配置研究［D］．西安:長安大學，2013．
作者：李維國 許傳波 單位：中交二公局第五工程有限公司
