如何选择适合工程的施工机械？

水利水电施工中，采用的机械种类杂、型号多。有土方机械、运输机械、吊装起重机械等。在选择施工机械时，应根据工程的规模、工期要求、现场条件等，择优选择。选择施工机械时，应注意以下几点：

（1）首先选择主导工程的施工机械：如地下工程的土方机械，主体结构工程的垂直、水平运输机械，结构吊装工程的起重机械等。

（2）在选择辅助施工机械时，必须充分发挥主导施工机械的生产效率，要使两者的台班生产能力协调一致，并确定出辅助施工机械的类型、型号和台数。如土方工程中自卸汽车的载重量应为挖掘机斗容量的整数倍，汽车的数量应保证挖掘机连续工作，使挖掘机的效率充分发挥。

（3）为便于施工机械化管理，同一施工现场的机械型号尽可能少，当工程量大而且集中时，应选用专业化施工机械；当工程量小而分散时，可选择多用途施工机械。

（4）尽量选用施工单位的现有机械，以减少施工的投资额，提高现有机械的利用率，降低成本。当现有施工机械不能满足工程需要时，则购置或租赁所需新型机械。

水利水电工程机械施工包括的很多，这里以土石方工程的挖、填为例进行说明。

1.分析施工过程

水利水电工程机械化施工过程包括施工准备、基本机械工作和辅助机械工作。

（1）施工准备：准备工作包括料场覆盖层清除、基坑开挖、岩基清理、修筑道路等。

（2）基本工作：基本工作包括土石料挖掘、装载、运输、卸料、平整和压实等工序。

（3）辅助工作：辅助工作是配合基本工作进行的，包括翻松硬土、洒水、翻晒、废料清除和道路维修等。

2.施工机械选择

施工机械的选择，首先应该是根据施工方案进行的。在拟定施工方案时，首先在研究基本工作所需的主要机械，按照施工条件和工作面参数选定主要机械，然后依据主要机械和生产能力和性能参数再选用与其配套的机械。准备工作和辅助工作的机械，则根据施工条件和进度要求另行选用，或者利用基本工作所选用的机械。详见第4章。

3.机械需要量计算

施工机械需要量可根据进度计划安排的日施工强度、机械生产率、机械利用率等参数计算求得。采用式（4.1）和式（4.2）进行计算。

4.配套设备需要量计算

水利水电工程的机械施工中，需要不同功能的设备相互配合工作，才能完成其施工任务。例如：挖掘机装自卸汽车运土上堤，拖拉机压实工作，就是挖掘机、自卸汽车、拖拉机等三种机械配合完成其施工任务。

土石方施工中与挖掘机配套的自卸汽车，在数量和所占施工费用的比例都很大，应仔细选择车型和计算需要量。只有配套合理，才能最大限度的发挥机械施工能力，提高机械使用率。那么怎样来选择其配套的运输车辆呢？

（1）选择自卸汽车。可以选用适当的车铲容积比，并根据已选定的挖掘机斗容来选取汽车的容量可载重量；计算装满一车厢的铲次数以及汽车实际的载重量或载积量，以确定汽车的载重量的利用程度；计算一台挖掘机配套的汽车需要量（台数）；进行技术经济比较，推荐车型和数量。

（2）车铲容积比的选择。挖掘机和汽车的利用率均达到最高值时的理论车铲容积比，随运距的增加而提高，随着汽车平均行驶速度增加而降低。根据工程实践的数据，一般情况下，当运距为1～2.5km时，理论的车铲容积比为4～7；当运距为2.5～5km时，理论的车铲容积比为7～10。

（3）汽车载重量的利用程度计算。汽车载重量的利用程度是考核配套是否合理的另一个指标。它与车铲容积比、汽车载重量或车厢容积等因素有关系。

装满自卸汽车车厢所需的铲装次数（取整数）应满足下列条件

式中　Q——自卸汽车的载重量，t；

V——自卸汽车的车厢容量，m3；

V1——铲斗内料物的松散体积，m3；

W——铲斗的物料重量，t，可用下式计算

式中　n——装满一车厢的铲装次数；

q——挖掘机铲斗容量，m3；

r——料物的自然容重，t/m3；(www.xing528.com)

kcn——铲斗的充盈系数，取0.7；

ke——料物的可松性系数，取0.6。

（4）一台挖掘机配套的汽车需要台数计算。挖掘机配套工作的汽车需要量的理论计算的前提是认为挖掘机前总有一辆汽车待装，挖掘机能充分发挥效率，这时需要汽车的数量N可按下式计算：

式中　T——汽车的工作循环时间，min；

t1——装车的时间，min。

费用分析

计算的汽车数量应该考虑经济因素，在工程实践中，费用指标往往是决定的因素，因此，还需要进行费用分析。设计时应拟定多个方案分别计算其单价，单价最低的即为可选方案。

5.机械选择例题

【例5.1】　某土石方工程，工程量为133.6万m3，Ⅲ类土，工程施工日历天数为212d，有效工作天数139d，计7个月，每天3班昼夜施工。施工组织设计为：采用液压反铲挖掘机（斗容为2.0m3）挖装；20t自卸汽车运输，运距5km；103kW推土机进行平土；16t轮胎碾压机，施工不均匀系数取1.3。

解：（1）计算施工强度：

月平均施工强度=133.6/7=19.1（万m3/月）

班平均施工强度=1336000/（139×3）=3204（m3/班）

（2）查定额求出台班工作量：

根据水利部现行的概算定额：液压反铲挖掘机（斗容为2.0m3）台班产量1429m3/台班；20t自卸汽车运输，运距5km台班产量120m3/台班；103kW推土机进行平土（Ⅲ类）推运距20m，台班产量851m3/台班，16t轮胎碾压机台班产量1018m3/台班。

（3）计算各种施工机械数量：

液压反铲挖掘机（斗容为2.0m3）

自卸汽车运输台数

推土机台数

轮胎碾压机台数

根据挖掘机的斗容量确定自卸汽车载重量，应满足挖掘机配套的工艺要求。挖掘机斗容和汽车的载重量的比值应在一个合理的范围内。按式（5.4）计算所选挖掘机装车的斗数m：

式中　m——挖掘机装车的斗数；

Q——汽车的载重量t；

r1——料物的自然容重，t/m3；

Kcn——挖掘机的充盈系数，一般取0.9；

ke——土的可松性系数，一般取0.8。

20t自卸汽车用2m3挖掘机每车需要6斗，满足配合的工艺要求。

挖掘机挖装一斗的时间tc=25s，汽车的运、卸、回程空返时间（运距5km）Ta=1980s，为保证连续工作，每台挖掘机需要配备汽车数量na为

3台液压反铲挖掘机（斗容为2.0m3）所需自卸汽车为3×13=39（辆），可以满足要求。考虑到机械设备的检修、车辆备用，及道路现场情况等，设计确定选用：液压反铲挖掘机（斗容为2.0m3）3台，20t自卸汽车运输36辆，103kW推土机，5台，16t轮胎碾压机4台。