2.4 施工資源配置

施工資源配置，主要是施工機械設備配置分析。

2.4.1 施工機械設備配置的原則

施工機械設備以立足在自有設備的基礎上進行配置，一般應以壩面作業為主體，其配置原則如下。

（1）所選機械的技術性應能適合工作的性質、施工對象的土質、施工場地大小和物料運距遠近等施工條件，充分發揮機械效率，保證施工質量；所選配套機械的綜合生產能力，應滿足施工強度的要求。

（2）所選機械應技術先進、生產效率高、操作靈活、機動性高、安全可靠、結構簡單、易于檢修和改裝、防護設備齊全、廢氣噪聲得到控制、環保性能好。

（3）注意經濟效果，所選機械的購置和運轉費用少，勞動量和能源消耗低，并通過技術經濟比較，優選出單位土石方成本最低的機械化施工方案。

（4）應優先選用適用性比較廣泛的通用機械設備，盡可能利用社會資源，以減小項目管理運行成本。對專用特種機械設備，應優先選用同一型號、同一廠家生產的機械設備，以便于維修與保養。

（5）應注意各工序所用機械的配套成龍，按照工序劃分，一般要使后續機械的生產能力略大于先頭機械的生產能力，如運輸機械略大于挖掘機械的生產能力，平整碾壓機械略大于運輸機械的生產能力，充分發揮主要機械和運行管理費用較高的機械的生產能力。

2.4.2 相關機械設備的經濟運距

（1）履帶式推土機的最佳推運距離為50m以內，輪胎式推土機的最佳推運距離為50～100m。

（2）輪胎式裝載機用來挖掘和短距離運輸時，其經濟運距不超過100～150m，履帶式裝載機不超過100m。

（3）拖式鏟運機的經濟運距一般為200～400m，自行式鏟運機的經濟運距與道路坡度大小、機械規格性能有關，一般為200～1000m；鏈板式鏟運機在運距短時，比其他形式的鏟運機經濟；當運距達1000m，道路總阻力（滾動阻力與坡度阻力之和）未超過車重的10%時，雙發動機的自行式鏟運機較為經濟。

（4）自卸汽車在運距方面的適應性較大，100～5000m均可使用。當道路總阻力未超過車重的10%，運距在1000m以上時，使用自卸汽車比上述雙發動機的鏟運機經濟；運距超過2000m，道路比較平坦時，采用拖式底卸車較為經濟。如果道路的總阻力超過車重的6%時，又不如使用自卸汽車經濟。

（5）對運輸量很大而物料裝卸較為固定，運距超過5km時，可采用帶式輸送機或有軌運輸。

2.4.3 主要機械設備性能指標

根據土石壩工程所選用主要機械設備，按照施工工序劃分，以挖、裝、運、平、碾為次序分別對各類機械設備性能指標進行分析。

2.4.3.1 鑿巖機

土石壩工程中的堆石壩料，大多均通過鑿巖機械造孔爆破而得。作為鑿巖機械，根據其工作機構動力不同，主要分液壓式，風動式，電動式和內燃式等4種。

鑿巖機生產率計算見式（2-16）。

式中 P——鑿巖機生產率，m/臺班；

T——臺班工作時間，按480min計；

V——鉆速，m/min；

K_t——工作時間利用系數，一般取值為0.4～0.7；

K_s——鑿巖機同時利用系數，取0.7～1.0（1～10臺），臺數多取小值，反之取大值，單臺時取1.0。

目前，國內各水利水電工程所選用的鑿巖設備,其主要技術參數見表2-30。

2.4.3.2 推土機

土石壩工程施工中所選用的推土機一般均為大、中型設備，其中,功率在100～300kW為中型設備，大于300kW為大型設備。

用直鏟進行作業時，其生產率計算見式（2-17）。

式中 P——推土機生產率，松方，m³/臺班；

T——推運一次所需循環時間，min；

k₁——地面坡度影響系數，見表2-31；

k₂——推土機時間利用系數，見表2-32；

q——推運一次的方量，系指推土板前堆集的松土體積，q=0.5BH²tanφk₃，m³；B——推土板 （俗稱 “刀片”）寬度，m；

H——推土板高度，m；

φ——推土板前所堆集土壤的自然傾角，（°）；

k₃——推土板充盈系數，見表2-33。

目前，國內各水利水電工程所選用的推土機種類多樣，其主要技術參數見表2-34。

2.4.3.3 挖掘機

挖掘機分正鏟挖掘機及反鏟挖掘機，其中正鏟挖掘機可直接挖掘Ⅰ～Ⅳ類土和松散的巖石、礫石；反鏟挖掘機一般較正鏟挖掘機小，可挖掘Ⅰ、Ⅱ類土，最大挖掘深度可達8～10m。

挖掘機的選型的一般依據如下。

（1）根據工程量的大小不同，當工程量不大時，可選用機動性好的輪胎式挖掘機；當工程量很大時，應選用大型專用挖掘機。

（2）根據物料位置不同，當土石方在停機面以上時，可選用正鏟挖掘機；否則，可選用反鏟挖掘機。

（3）根據物料性質不同，當挖掘水下或潮濕泥土時，可采用拉鏟或抓斗挖掘機。

（4）與運輸機械相匹配，為充分發揮機械設備的效率，挖掘機的斗容應與運輸設備的斗容、噸位相匹配，通常情況下以3～5斗裝滿運輸設備為宜。

（5）挖掘機的斗容與工作面高度的關系。一般情況下，1.0m³挖掘機挖Ⅰ、Ⅱ類土時，其工作面高度不應小于2.0m；挖Ⅲ類土時，工作面高度不應小于2.5m；挖Ⅳ類土時不應小于3.5m。

（6）挖掘機生產率計算見式（2-18）。

式中 P——生產率，m³/臺班（自然方）；

T——臺班工作時間，按480min計；

V——斗容，m³；

K_ch——鏟斗充滿系數，壤土取1.0，黏土取0.8，爆破石渣取0.6；

K_t——時間利用系數，一般取0.45～0.75；

K_k——物料松散系數，Ⅰ～Ⅳ類土取1.10～1.30，爆破石渣取1.43；

t——每次作業循環時間，min，取0.33~0.56，易挖時取小值，反之取大值。

目前，國內各水利水電工程所選用的挖掘機種類多樣，其主要技術參數見表2-35。

2.4.3.4 裝載機

在土石方工程施工中，裝載機大多與推土機配合使用，考慮工效的原因，現工程施工中基本上以挖掘機直接開挖裝運為主，裝載機在裝料過程中起輔助作用。但裝載機在具體應用過程中具有機動靈活的特點，且具有鏟、推、裝、運、起重和牽引等多項綜合功能，故在具體工程中仍得到廣泛應用。

對土石壩工程而言，使用裝載機除具備以上優點外，在壩面施工中，裝載機在有配重的情況下，還可以替代氣胎碾對振動碾無法碾壓的部位進行碾壓施工，如心墻料與岸坡接觸混凝土蓋板區、心墻料與各建筑物接觸區等。另外，裝載機在壩面近距離運輸方面優點明顯，如對反濾料和心墻料的補填整平、檢試驗料樣及設備運輸等方面，具有事半功倍的作用。

裝載機生產率計算，同上述挖掘機，對鏟斗充滿系數K_ch，當裝載干砂土時，取1.2，其他同挖掘機。

目前，國內各水利水電工程所選用的裝載機種類多樣，其主要技術參數見表2-36。

2.4.3.5 鏟運機

在土石壩工程施工中，鏟運機作為挖、裝、運自成一體設備應用較普遍。按照土質分類不同，對Ⅰ類、Ⅱ類土質，各型式鏟運機均能使用；對Ⅲ類土質，應選擇功率較大的液壓式鏟運機；對Ⅳ類土質，應預先進行翻松后再利用鏟運機施工。

鏟運機斗容越大，施工速度越快，對工程量較大的土方，應選用大型鏟運機施工。鏟運機在運距小于70m時，一般應為不經濟；運距在300m以內時，可采用4m³以下的拖式鏟運機施工；運距在800m以內時，可采用6～9m³以下的拖式鏟運機施工；運距大于800m時，可采用自行式鏟運機施工。

鏟運機生產率計算，同上述挖掘機，對鏟斗充滿系數K_ch，一般取0.5～0.9；有推土機助推時，取0.8～1.2；對物料松散系數K_k，取1.10～1.25。

目前，國內各水利水電工程所選用的鏟運機種類多樣，其主要技術參數見表2-37。

2.4.3.6 自卸汽車

在土石壩工程施工中，壩料運輸一般為自卸汽車，其具有以下優點：①機動靈活，調運方便，施工保證率高；②爬坡能力強，一般坡度可達10%～15%；③轉彎半徑小，最小可達15～20m；④可與裝載設備密切配合，一般自卸汽車車廂容積為裝載設備斗容的3～5倍。

自卸汽車生產率計算，見式（2-19）。

式中 P——生產率，m³/臺班（自然方）；

T——臺班工作時間，按480min計；

V——車廂容積，m³；

K_ch——汽車裝滿系數；

K_s——運輸損耗系數，取0.95；

K_t——時間利用系數，日工作臺班制為一班時取0.85，二班取0.8，三班取0.75；

K_k——物料松散系數，Ⅰ～Ⅳ類土取1.10～1.30，爆破石渣取1.43；

t——每次作業循環時間，min，t=t₁+t₂+t₃+t₄。

每次作業循環時間包括裝車時間（t₁），載重運輸與空車返回行駛時間（t₂），卸車時間與倒車轉向時間（t₃），裝車時調車時間（t₄，此不含等候裝車耽誤時間）等。

裝車時間（t₁）、載重運輸與空車返回行駛時間（t₂）確定與裝載機械的能力和自卸汽車速度有關，運輸車輛卸車時間與倒車轉向（即調頭）時間（t₃）、裝車時調車（即定位）時間（t₄）分別見表2-38和表2-39。

目前，國內各水利水電工程所選用的自卸汽車種類多樣，其主要技術參數見表2-40。

2.4.3.7 振動碾

振動碾是土石壩施工過程中最重要的設備之一，隨著國內外工程機械設備的發展，現大噸位、大功率、高振幅的振動碾壓機具在國內工程中使用比較普遍，自行式振動碾已部分替代拖式振動碾，其均為加快土石壩施工進度起到了決定性作用。

振動碾生產率計算見式（2-20）。

式中 P——生產率，m³/臺班（壓實方）；

B——有效壓實寬度，m，等于碾寬減去搭接寬度0.1～0.2m；

h——壓實土層厚度，m；

v——壓實機械作業速度，km/h；

n——壓實遍數；

K_t——時間利用系數。

目前，國內各水利水電工程所選用的振動碾種類多樣，其主要技術參數見表2-41。

糯扎渡壩礫石土心墻（土料重量/礫石料重量=65/35，D_max≤150mm）采用20t自行式凸塊振動碾碾壓，鋪料厚27cm，碾壓遍數8遍；反濾料采用22t自行式平面振動碾碾壓，鋪料厚54cm，碾壓遍數8遍；細堆石料及堆石料采用22t自行式平面振動碾碾壓，鋪料厚度80cm，碾壓遍數8遍。

瀑布溝壩礫石土心墻（小于5mm的顆粒含量不小于45%，D_max≤80mm）采用25t自行式凸塊振動碾碾壓，鋪料厚45cm，碾壓遍數8遍；高塑性黏土采用18t自行式凸塊振動碾碾壓，鋪料厚30cm，碾壓遍數8遍；反濾料采用25t自行式平面振動碾碾壓，鋪料厚30cm，碾壓遍數8遍；過渡料采用25t自行式平面振動碾碾壓，鋪料厚60cm，碾壓遍數8遍；堆石料采用25t自行式平面振動碾碾壓，鋪料厚100cm，碾壓遍數8遍。

黑河壩黏土心墻采用18t自行式凸塊振動碾碾壓，鋪料厚22~25cm，碾壓遍數8遍；反濾料采用18t自行式平面振動碾碾壓，鋪料厚50cm，碾壓遍數8遍；壩殼砂礫料采用18t自行式平面振動碾碾壓，鋪料厚80cm，碾壓遍數8遍。