颜士超的论文.docx
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颜士超的论文
潍坊科技学院
毕业设计（论文）
课题名称土方工程机械化施工组织的优化研究
学生姓名学号20100918
院系建筑工程学院专业工程造价
班级指导教师
年月日
潍坊科技学院毕业设计（论文）答辩记录
姓名
院系
专业
年级
学号
指导教师
论文题目
答辩记录：
指导教师意见：
指导教师：
年月日
答辩小组意见：
答辩小组：
年月日
院系意见
（院系盖章）
年月日
教务处审核意见
（盖章）
年月日
论文成绩
（优秀、良好、中等、及格、不及格）
毕业论文诚信承诺书
1.本人郑重地承诺所呈交的毕业论文，是在指导教师的指导下严格按照学校和学院有关规定完成的。
2.本人在毕业论文中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。
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4.在毕业论文中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。
学生签名：
年月
毕业设计（论文）中文摘要
土方工程机械化施工组织的优化研究
摘要：
在建筑工程中，最常见的土方工程有：
场地平整、基坑（槽）开挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填等。
所以土方工程施工条件复杂，施工工期长，是工程量和劳动量最大，也是最基本的工程之一。
为降低工程成本，加快工程进度，提高工程质量，克服各种施工困难机械化施工是必不可少的。
土方工程机械化施工组织是根据土方工程的作业内容、工程量、施工工期、机械的性能、作业性能、施工方法、施工工艺及施工规范等进行施工机械种类的选配和机械用量的分配。
本文从土方工程机械化施工组织原则和土方工程各分部分项工程机械化平面设计、安排机械施工数量及调配计划、施工机械的最佳配合、合理安排机械化施工的进度计划等各项工作来分析研究土方工程机械化施工组织的优化。
关键词：
土方工程；机械化施工组织；优化；原则
毕业设计（论文）外文摘要
StudyonOptimizationofearthmovingconstructionorganization
Abstract:
Intheconstructionproject,themostcommonare:
groundlevelingearthworks,foundationpit（groove）,floorfilling,fillingsubgradeexcavationandbackfillingoffoundationpit.Sotheconstructionconditionsofearthworkcomplex,longconstructionperiod,engineeringquantityandtheamountoflaborisbiggest,isoneofthemostbasicengineering.Inordertoreducetheprojectcost,speeduptheprogressoftheproject,improvethequalityoftheproject,toovercomeallkindsofdifficultiesinconstructionmachineryconstructionisessential.Earth-movingmachineryconstructionorganizationisallocatedaccordingtotheworkcontent,theamountofearthworkengineering,construction,mechanicalperformance,operationperformance,constructionmethod,constructiontechnologyandconstructionspecificationandotherconstructionmachinerytypeselectionandmechanicalquantity.Thisarticlefromtheearthmovingconstructionorganizationprinciplesandearthworksallpartsoftheprojectmachineryofplanedesign,arrangementofconstructionmachineryquantityanddeploymentplan,constructionmachinery,reasonablearrangementsforthebestfitofthemechanizedconstructionscheduleandotherworktotheanalysisandstudyofsoilengineeringmechanicalconstructionorganizationoptimization.
Keywords:
earthworks；Mechanizedconstructionorganization；optimization；fundamental
目录
1绪论………………………………………………………………………………1
2土方工程施工机械…………………………………………………………4
3土方工程施工机械的选择……………………………………………………8
3.1根据施工内容选择………………………………………………………………8
3.2根据土石方机械的性能和用途选择……………………………………………9
3.3根据现场条件选择……………………………………………………………10
3.4根据作业方式和工序选择…………………………………………………10
3.5根据经济性选择…………………………………………………11
4土方工程机械化施工组织的影响因………………………………………12
4.1作业内容对机械化施工组织的影响………………………………………13
4.2土质条件对机械化施工组织的影响………………………………………15
4.3运距对机械化施工组织的影响………………………………………………15
4.4影响机械化施工组织的其他因素…………………………………………16
5提高土方工程施工机械的施工效率……………………………………………17
结论…………………………………………………………………………………20
致谢…………………………………………………………………………………21
参考文献……………………………………………………………………………22
附录…………………………………………………………………………………23
1绪论
土方工程的机械化施工是减轻劳动强度、提高工作效率、加快工程的建设速度，保证工程质量，节约资金和降低成本的重要手段。
土方工程综合机械化施工，是根据土方工程的某主导施工过程，选择出主导土方施工机械，合理的配置其他辅助施工机械，做到土方工程施工全面机械化，并使主导机械与辅助机械的生产效率协调一致以便充分发挥施工机械的性能，确保施工质量、工期，降低施工成本。
土方工程机械化施工组织是根据土方工程的作业内容、工程量、施工工期、机械的性能、作业性能、施工方法、施工工艺及施工规范等进行施工机械种类的选配和机械用量的分配。
进行土方工程机械化施工组织设计包含着两个方面的内容：
一是根据作业任务进行机械种类的选配；二是根据工程作业量进行机械用量的分配和优化。
土方工程的规模大、技术复杂，机械化施工所需技术装备的种类、规格和数量繁多，在土方工程机械化施工过程中，合理地进行施工组织、正确地使用作业机械，才能充分地发挥机械的作业效率、提高工程的施工质量、降低工程的成本。
因此合理地进行土方工程机械化施工组织在土方工程施工中是一项重要环节。
2土方工程施工机械
土石方工程施工机械设备分为挖掘机械、推土机械、装载机械、铲运机械、压实机械、运输机械等。
随着科学技术的发展，新技术、新结构和新工艺已广泛应用于施工机械设备中，大大提高了施工机械的生产效率、工作精度和施工质量。
为了提高土石方工程施工质量，按时完成施工任务，获得最佳的技术经济效益和社会效益，根据工程建设项目要求和具体施工条件，充分了解土方工程施工机械，对土石方工程施工机械进行合理选配，并进行严格和细致的管理，使其发挥最大效能是土石方工程采用机械化施工时必须认真解决的技术问题。
以下是对土方工程中常用的施工机械进行分析了解，掌握各个施工机械的施工特点及适用范围。
2.1推土机
操作灵活，运行方便，需工作面小，可拍上、运土．易于若让，行驶速度快，应用广泛。
2．1.1工作特点
（1）推平；
（2）运距100m内的堆土（效率最高为60m）；
（3）开挖浅基坑；
（4）推送松散的硬土、岩石；
（5）回填、压实；
（6）配合铲运机助铲；
（7）牵引；
（8）下坡坡度最大35度，横坡最大为10度，几台同时作业，前后距离应大于8m。
2．1.2辅助机械
土方挖后运出需配备装土、运土设备；
推拉三～四类土，应用松土机预先翻松。
2.1.3、适用范围
（1）推Ⅰ～Ⅳ类土；
（2）找平表面，场地平整；
（3）短距离挖移作填，回填基坑（槽）、管沟并压实；
（4）开往深不大于1.5rn的基坑（槽）；
（5）填筑高l.5m内的路基、堤坝；
（6）拖羊足碾；
（7）配台挖土机从事集中土方、清理场地、修路开道等。
2.2铲运机
操作简单灵活，不受地形限制，不需特设道路，准备工作闻单，能独立工作，不需其他机械配合能完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等工序，行驶速度快，易于转移；需用劳力少，动力少，生产效率高.
2.2.1作业特点
（l）大面积整平；
（2）开挖大型基坑、沟渠;
（3）运距800～1500m内的挖运土（效率最出为200～350m）；
（4）填筑路基、提坝；
（5）回填压实土方；
（6）坡度控制在20度以内
2.2.2辅助机械
开挖坚土时需用推土机助铲，开招三、四类土宜先用松土机预先翻松20～40cm；自行式铲运机用轮胎行驶，适合于长距离，但开挖亦须用助铲.
2.2.3适用范围
（l）开挖含水率27％以下的Ⅰ～Ⅳ类土；
（2）大面积场地平整、压实；
（3）运距800m内的挖运土方；
（4）开挖大型基坑（槽）、管沟，填筑路基等。
但不适于烁石层、冻土地带及沼泽地区使用。
2.3正铲挖掘机
装车轻便灵活，回转速度快，移位方便；能挖掘坚硬土层，易控制开挖尺寸．工作效率高。
2.3.1作业特点
（1）开挖停机面以上土方；
（2）工作面应在1.5m以上；
（3）开挖高度超过挖土机挖掘高度时，可采取分层开挖；
（4）装车外运。
2.3.2辅助机械
土方外运应配备自卸汽车，工作面应有推土机配合平土、集中土方进行联合作业。
2.3.3适用范围
（1）开挖含水量不大于27％的Ⅰ～Ⅳ类土和经爆破后的岩石与冻土碎块；
（2）大型场地整平土方；
（3）工作面狭小区较深的大型管沟和基槽路堑；
（4）独立基坑；
（5）边坡开挖；
2.4反铲挖掘机
操作灵活，挖土。
卸土均在地面作业，不用开运输道。
2.4.1作业特点
（1）开挖地面以下深度不大的土方；
（2）最大挖土深度4一6m，经济合理深度为1.5～3m；
（3）可装车和两边甩土、堆放；
（4）较大较深基坑可用多层接力挖土
2.4.2辅助机械
土方外运应配备自卸汽车，工作面应有推土机配合推到附近堆放。
2.4.3适用范围
（1）开挖含水量大的Ⅰ～Ⅲ类的砂土或粘土；
（2）管沟和基槽；
（3）独立基坑；
（4）边坡开挖。
2.5拉铲挖掘机
可挖深坑，挖掘半径及卸载半径大，操纵灵活性较差。
2.5.1作业特点
（1）开挖停机面以下土方；
（2）可装车和甩土；
（3）开挖掘面误差较大；
（4）可将土甩在基坑（槽）两边较远处推放
2.5.2辅助机械
上方外运需配备自卸汽车．推土机，创造施工条件。
2.5.3适用范围
（l）挖掘Ⅰ～Ⅲ类土，开挖较深较大的基坑（槽）、管沟；
（2）大量外借上方；
（3）填筑路基、堤坝；
（4）挖掘河床；
（5）不排水挖取水中泥土。
2.6抓铲挖掘机
钢绳牵拉灵活性较差，工效不高，不能挖掘坚硬土；可以装在简易机械上工作，使用方便
2.6.1作业特点
（1）开挖直井或沉井土方；
（2）可装车或甩上；
（3）排水不良也能开挖；
（4）吊杆倾斜角度应在45°以上，距边坡应不小于2m。
2.6.2辅助机械
土方外运时，按运距配备自卸汽车。
2.6.3适用范围
（l）土质比较松软，施工面较狭窄的深基坑、基槽；
（2）水中挖取土，清理河床；
（3）桥基、桩孔挖土；
（4）装卸散装材料。
2.7装载机
操作灵活，回转移位方便、快速；可装卸土方和散料，行驶速度快
2.7.1作业特点
（l）开挖停机面以上土方；
（2）轮胎式只能装松散土方，履带式可装较实土方；
（3）松散材料装车；
（4）吊运重物，用于铺设管道。
2.7.2辅助机械
土方外运按运距配备自卸汽车，作业面需经常用推土机平整并推松土方
2.7.3适用范围
（1）外运多余土方；
（2）履带式改换挖斗时，可用于开挖；
（3）装卸土方和散料；
（4）松散土的表面剥离；
（5）地面平整和场地清理等工作；
（6）回填土；
（7）拔除树根。
3土方工程施工机械的选择
土石方工程采用机械化施工，目的是为了优质、高效、安全、低耗的完成工程建设任务，在提高劳动生产率的同时减轻施工人员的劳动强度，这是土石方工程施工机械选配的基本原则。
适应性选配机械设备，其性能和参数，应与工程施工条件、施工方案和工艺流程相符合，与开挖地段的地形和地质条件相适应，且能满足开挖强度和开挖质量的要求。
开挖过程中各工序所采用的机械，要注重相互间的配合，应能充分发挥其生产效率，确保生产进度。
另一方面施工机械的工作容量、生产率等要与工程进度及工程量相符合，尽量避免因施工机械的作业能力不足而延误工期，或因作业能力过大而使施工机械利用率降低。
选择机械设备是土石方施工的重要环节之一，不但关系到机械能否合理使用，充分发挥其最大效能，而且直接关系到使用成本、施工工期和施工质量，因此，必须进行全面分析比较，以达到经济合理的目的。
3.1根据施工内容选择
施工内容是选择土石方机械的主要依据。
如进行路基的土石方装运及挖填方的压实整形作业，应选择挖掘机、推土机、铲运机、自卸汽车、平地机、光轮压路机、振动压路机等；矿山开采或岩石地区施工应选用空压机、凿岩机、推土机、装载机、挖掘机等；开挖建筑基础或沟渠应选用挖掘机；码头松散物料的搬运应选用装载机和自卸汽车。
3.2根据土石方机械的用途和性能选择
3.2.1根据土石方机械用途选择
应严格按照土石方机械使用范围选择，改变其设计用途将影响施工效率。
对于以挖掘作业为主的工程应选用挖掘机；铲运土壤并平整的工程应根据作业场地的大小选择推土机或者铲运机；路基构筑的平整作业可以视情况选用平地机或推土机。
3.2.2根据土石方机械性能选择
若土石方机械长期低速、小负荷运转，不仅机械的性能不能得到充分发挥，而且还会造成磨损加剧，储备磨耗小时减少；若超速、超负荷运转，将大大缩短机械的寿命，甚至发生事故。
所选土石方机械的性能应与工况相适应。
3.3根据作业现场条件选择
3.3.1根据工程量选择
当工程量大而集中时，应优先选择大型、专用履带式机械；工程量小而分散时，应选择中、小型和机动性好的轮式机械。
不同斗容的挖掘机适应的最小工程量范围如表1所示。
表1挖掘机相适应的最小工程量范围
挖斗容量/m³
最小工程量/m³
土壤级别
0.25
500
Ⅰ—Ⅳ
0.5
1500
Ⅰ—Ⅳ
0.5
1000
Ⅴ
1.0
1500
Ⅴ
1.0
2500
Ⅰ—Ⅳ
1.5
4000
Ⅰ—Ⅳ
1.5
2500
Ⅴ
2.5―3.0
10000―15000
Ⅰ—Ⅳ
3.3.2根据运距选择
运送距离是选择施工机械的主要依据，各种土石方机械都有合适的运距。
如推土机的运距在100m内较合适，运距在30～50m内经济f生最佳；运距在50～200m内可选用装载机；铲运机可以独立完成土方的挖、装、运、卸及粗平压实作业，是一种效率较高的铲土运输机械，运距在100～500m内选用拖式铲运机，运距在400～2000m范围内选用自行式铲运机；运距在100～3000m或更长时，选用挖掘机／装载机与自卸车配合作业效益更好。
表2不同型号推土机相适应的运距
轻型
中型
重型
铲刀长度／m
1.7—2
2—2.3
3.2—4.5
发动机功率／kw
18.4—36.8
36.8—73.5
＞73.5
适应运距／m
50
75
100
表3不同铲斗容量的铲运机经济运距表
斗容／m³
0.75—1.0
2.5—3.0
4.5—6.0
8.5—12
14—18
运距／m
25—150
50—150
50—250
100—350
150—500
3.3.3根据土壤等级选择
土壤状态和性质是选择施工机械的重要依据。
土壤等级分为6类16个等级，一般三类Ⅳ级以下土壤可用机械直接开挖；四类V、Ⅵ、Ⅶ级要辅助爆破法才能开挖；而五类及六类则必须采用爆破法。
3.3.4根据地区和气候选择
在低温条件下使用的土石方机械，应考虑被选机械的有关系统或装置的低温性能；在高温气候条件下使用的土石方机械，应考虑被选机械的散热能力；泥泞区域或雨季应选用湿地式机械，至少应选用履带式机械或越野性能好的轮胎式机械。
3.3.5根据工点位置选择
如用推土机修筑半挖半填的傍山坡道，应选用活动铲推土机；在相对平整的地段上作业，可选用固定铲推土机。
挖掘机挖掘地面以下物料时，应选择反铲挖掘机；挖掘地面以上物料时，一般应选择正铲挖掘机。
3.4根据作业方式和工序选择
作业方式有单机作业、多机联合作业和人、机、爆综合作业。
多机、多工序作业时，应以主体土石方机械的作业能力为基准选择，并保证配套协调；如装载机／挖掘机与自卸车配合，应分别以2～3斗或3～4斗装满一车为宜。
3.5根据经济性选择
两种以上土石方机械都可完成同一任务时，应比较其完成任务的经济性，尽量选用作业效率高、成本低的机种；若工程量较大、工期较长、而且电力供应能保障，为充分发挥机械效能和便于管理，宜选用较大功率的电动机械。
以某一挖运工程量为5万m3的工程为例，可以有多个机械配套方案，见表4所示。
从表中可看出，不同组合方案单方成本是有差别的。
以5万rn3工程量计算，采用第3方案比第1方案可节约50000×（13.18-9.141=202000（元），可提前50000/220-50000/700=156个台班完成任务。
组合方案
台班产量／m³
单机台班费用／元
配套总费用／元
土方单价／（元／m³）
1
0.5m³挖掘机1台4t自卸车4台
220
900
2900
13.18
500
2
1m³挖掘机1台6.5t自卸车4台
330
1200
4000
12.12
700
3
2m³挖掘机1台12t自卸车4台
700
1600
6400
9.14
1200
表4
4土方工程机械化施工组织的影响因素
4.1作业内容对机械化施工组织的影响
作业内容是土方工程机械化施工的目标，毋庸置疑，对于不同作业内容的土方工程，在进行机械化施工组织时所选用的工程机械也不尽相同，工程施工中所采用的工法也有所不同。
按作业内容的不同，土方工程可分为：
清理草木、挖土装载、铺土、填方夯实等几种作业形式．每种作业都由相应的工程机械来完成。
表5中列出了不同作业内容可选用的主要施工机械。
表5不同作业内容可选用的施工机械
作业内容
主要施工机械
摘要
清理草木
除掉灌木丛、杂草
机动平地机、小型推土机
铲除矮草、杂草及表土
除掉树木、漂石
推土机
根据树木的种类和直径，可使用带耙齿的推土机、伐木机等
挖土装载
一般性挖土、装载
平地机
修补道路、整地
推土机
推土机适用于100m以内的运距
牵引式铲运机
松软土质或坡度较大，中距离挖土运输
自行式铲运机
并且现场条件好，中、长距离挖土运输
装载机
挖掘能力要求不大的较松的土质
挖掘机
挖掘能力要求较大或土场荒废
抓斗式挖掘机
适用于垂直深孔的挖掘
拉铲挖掘机
适用于河川等低而广的地方进行挖掘
构筑物基础的开挖
推土机
装载机
大的基础挖掘时，到内部进行挖掘、装载
挖掘机
拉铲式挖掘机
抓斗式挖掘机
较小的基础挖掘时，在地面位置进行挖掘、装载
沟的开挖
平地机
推土机
挖掘机
使用于便道侧沟、工程现在的简易排水路、上下水道、煤气管等的埋设沟的开挖
硬土开挖
中、大型推土机（带液压松土器）
适用于松化岩、软岩、漂石混合土质；松土器不能挖掘时采用爆破工发
铺土
一般性铺平工作
推土机
铲运机
湿地用推土机
机动平地机
在一般的铺平工作中搬运机械为推土机或铲运机；用翻斗车运土时，则用推土机、湿地推土机或自行式平地机来铺土
大面积或高精度铺平工作
机动平地机
湿地用推土机
农田建设、水路填筑的平地、道路填土的平地等
填土夯实
道路填土、江河筑堤填筑、堤坝等的夯实
土壤夯实机
适用于大面积而较厚的填土层的夯实
羊脚压路机
适用于粘性土填筑
振动压路机
适用于砂质成分多的土填筑
填土坡面的夯实
夯具、振捣棒
适用于小规模填土坡面的夯实
牵引式振动压路机
适用于大规模填土坡面的夯实
桥座、涵洞的回填、侧沟等基础的夯实
夯具、振捣棒
在面积受到限制的地方来压实
4.2土质条件对机械化施工组织的影响
在土方工程中，土是工程机械施工的主要对象，土是一种天然物质，其成分也较为复杂，另外地区、气候、水文等诸多因素对土壤状态及土壤性质都有不同程度的影响。
土壤状态及土壤性质不仅影响着工程机械作业效率与整个工程的施工成本，而且也影响着作业机械的选用。
因此在选择工程机械时，土质条件是重要依据之一。
土质条件对机械化施工组织的影响主要表现在土壤的通过性和其挖掘难易程度两个方面。
4.2.1通过性对机械化施工组织的影响
通过性是用来表示车辆，特别是工程机械和工程车辆在土壤性质限定的条件下，在工地现场行驶可能性的大小。
目前，调查通过性的最一般的方法是WES法，这种方法是通过对军用车辆有组织地进行现场实验所得到的一种通过性的判断方法。
依据土壤的额定圆锥指数RCI（RatingConeIndex）与车辆圆锥指数VCI（VehicleconeIndex）之间的关系，通过性可分为三个阶段：
①当RCI
升级会员 