市政工程机械化施工技术及机械选择

王成军

摘要：当前，我国倡导加快市政工程机械化施工改造精度，严格落实各项机械化施工技术标准，确保市政工程建设达到预定的标准。结合机械化施工技术平台，合理应用各类机械设备及技术方案，才能全面提高市政工程机械化施工水平。本文主要分析了市政工程机械化施工技术及机械选择。

关键词：市政工程；机械化施工技术；机械选择

一、工程机械的选型

1、选型的原则

施工机械的合理选择，使施工单位技术经济效益显著提高。工程机械设备的选择，必须遵循技术先进、性能经济和适于生产的原则，还要对机械设备的可靠性、环境保护性及后期维护保养和可维修性能进行综合考评。

2、选型应考虑的因素

（1）适用性

是指企业应依据自身的生产规模或新产品开发等需求选购相适宜的设备。

（2）先进性

是指在适应施工需要的前提下，保证其技术性能指标先进性水平，以便提高施工质量和延长设备的技术使用寿命。

（3）经济性

即要求设备采购价格合理，使用过程中能耗、维修、保养等费用低，并且回收期较短。

（4）可靠性

是指设备在计划时间内按照设定好的条件，按要求完成作业的能力。可靠性包含了耐久性、精准度、可维修性三个方面。保证产品可靠性，能有效减少维护费用，从而增加经济效益。

（5）环保性

是指在作业时机械设备保持环境不受到破坏的性能。环境保护不但直接约束着企业的经营和生产行为，而且还关系到作业人员的身体健康。保证施工现场粉尘、噪声、振动、废气、废渣、污水以及有害气体等不利于环保的因素得到有效的控制，使其符合国家环保要求。

（6）维修性

是在给定的时间内，让有一定技能的人员按预定的方法利用现有的资源进行维修，使产品恢复其原有的能力。

二、工程机械的合理选用

工程量和施工进度是合理选用施工机械的主要依据。通常情况下，为了确保工程的施工质量、计划、和技术经济效益，大型的工程建设项目应首选大型的先进设备，而小工程量项目则应选用已有设备和中小型设备。但这也不是完全不能改变的，因为工程项目施工受很多方面条件影响。比如，市政工程建设中一些大型的项目，由于受当地交通、自然环境等条件的制约，施工设备不能直接运抵施工现场，若为了解决设备运输困难而另修辅路的话，则会浪费大量的人力财力，因此，改用中小型设备则较为合理。当在高原地区施工作业时，由于当地空气稀薄，即使工程量不大，也应选用配备有增压柴油机为动力的施工设备。

1、施工机械的一般选用原则

在工程建设项目中，依据具体的实际施工情况，综合考虑施工条件、施工工艺和作业内容及当地的气候条件，合理选择与之相适宜的机械设备。例如，在路基施工中，其施工面积广、作业条件变化大，则在选择施工机械时，应充分考虑当地的天气变化、地形地貌、地质水文、运作场地、作业面积、质量要求等，另一方面，应考虑设备的作业能力、施工效率等，使设备与工程量及施工进度相适宜，避免因设备能力不足而造成工期延误，或因选用了能力过大的机械设备而造成浪费。新型的施工设备大多具备高效、低耗、稳定、安全、施工质量精良等优点，尽管设备单价高于同类一般产品，但是其性价比依旧很高。此外，选用先进的施工机械，还能有效降低设备的维护保养费用，提高技术经济效益。在保证市政工程建设项目工程质量和施工进度的前提下，选择适宜的施工机械设备，还应充分考虑到施工机械的安全可靠性，及行驶平稳性和环保性等。除此以外，在确保操作人员、设备安全的前提下，应注意保护周边自然环境以及周围已建成的建筑设施，不受施工作业影响。

2、选用机械的经济性

施工单价是工程施工机械经济性选择的首要条件，主要受机械设备的固定资产消耗及运行费用等因素的影响。选用大型的先进设备，虽然前期投资较大，但是它可以分摊到以后的多个工程项目当中，所以购置先进性设备对市政工程建设项目的成本影响微乎其微。因此，在选择市政工程设备时，必须把握好工程量与设备费用之间的平衡关系，同时兼顾到技术先进性和操控可靠性。机械施工的单价可以按下式进行计算：

式中，Cu为施工单价；R为机械固定消耗费；t为实际作业时间；u为单位时间内机械实际作业的运行费用；q为单位时间内机械实际施工量。盈亏分界点分析法，是比选不同施工机械使用经济性，常用的一种经济选择方法，如图1所示。

图1盈亏分界点分析图

比较两种机械的施工单价，机械施工单价随着时间的增长而降低。在施工作业过程中达到某一时间节点时，即盈亏分界点H处时，不同机械的施工单价相同。但当使用时间大于H时，B机械施工单价低于A机械施工单价，反之，当使用时间小于H时，B机械施工单价却高于A机械的施工单价。因此，盈亏分界点是选择施工机械的经济基础点。

3、机械的合理配套

市政工程机械化施工，是指在同一工程作业中使多种不同机械协同作业的综合性施工。使其技术经济效益最优化是我们的目标，机械的正确选配应考虑以下基本要求。

（1）施工作业主导机械的选择

所谓主导机械，是指在成套机械施工中起主要作用的设备。主导机械，不光决定着工程的施工质量和进度，还决定着施工方式、方法的选择，而且对整套设备的生产率都有着举足轻重的作用。主导机械的选择应以保证施工质量、施工进度、符合施工地区的自然条件和环保要求为目标，并充分考虑机械的现代化水平。

（2）不宜选择过多的机械类型及数量

尽可能地选用作业范围广、工作效率高，与施工作业内容相适宜的同类型设备。一般情况，施工机械的组合台数和种类越少，协同作业的效率则越高；机械设备类型、规格趋于一致时，便于施工过程中的调配、管护。

（3）采用合理的施工组织方案

如果只有1套机械组合施工组织方案的话，当其中某1台设备发生故障时，则一系列后续作业就要受到影响。因此，在组合机械设备时，最好同时并列配套若干组施工机械，这样可以避免当其中某一组组合方案出现问题造成的全面停工现象。

（4）要合理配套旧设备与新设备

施工企业大多都有一些技术使用价值或经济使用寿命接近终点的老旧设备，它们利用率低、折旧年限长、更新迟缓，与新机械设备相比大相径庭。在配套时要用一套较完善的鉴定手段对所使用的老旧机械的技术性能进行有效鉴定，坚决杜绝重数量而轻设备的情况发生，避免影响施工作业的整体效率。

（5）选用已国产化或自主研发的替代产品

尽可能选用已经国产化或自主研发的替代产品，有利于应用过程中的维修与改进。如果一定要引进新机械设备，则必须充分考虑选型的先进性，和其是否具有广阔的应用空间。

三、市政工程机械设备配置管理方法

1、按照市政工程作业内容配置施工机械

根据工程的施工内容选择相应的机械设备是设备选配的基本方法。市政工程包括路基工程、市政工程、路面工程、涵洞工程等等，对于不同的工程项目，需要的机械设备也是不一样的。比如，路基工程的施工内容主要有填筑路基、开挖路堑、短距离运土、修刷边坡等，那么需要的机械设备有铲运机、挖掘机、推土机、平地机、装载机等;而市政工程的施工内容有勘测、架桥膺架、打桩、拼装施工便桥等，那么需要的机械设备有经纬仪、测距仪、打桩机、架桥机、万能杆件、贝雷梁等;需要进行爆破施工作业的话，就需要配置凿岩机、空气压缩机等。由此可见，不同的工程内容所需要的机械设备会有很大不同，因此施工单位要科学选择机械设备，这样可以避免因设备的缺乏而导致工程施工无法顺利推进，同时还可以有效避免设备的浪费情况。

2、合理选择施工机械的规格以及整体配备数量

根据工程的规模、施工的进度要求、项目的成本预算以及对工程质量的要求而选择机械设备的规格、数量。在机械设备的选择上要有一定的富余量，这样当部分机械设备出现故障问题时，也不会影响到工程的整体施工进度。

3、依据市政工程机械的技术性能选配施工设备

在选择机械设备时，不仅要考虑到设备的技术性能、施工效率，同时合理地选择配套施工机械设备也是十分重要的。如果配套设备的工程容量以及作业强度、效率低于主要施工机械，会影响主要施工机械的施工能力，进而导致作业中断。所以要选择工程容量、工作效率高于主要施工机械的配套设备。

4、根据市政工程气候以及外部环境配置施工机械

施工地区的气候环境对于机械设备的选择也有比较大的影响。南方多雨，气候潮湿，泥泞的地面会使轮式机械设备陷入泥坑中，影响设备的正常使用，因此应该选择履带式的机械设备。在选择运输机械时，要充分考虑运输距离以及市政工程条件。

5、根据工程施工管理要求选配施工机械

不同的施工项目对各个工程的质量要求、工艺要求都不尽相同，因此，在选择机械时也要做好这方面的考虑。比如，同样是路面工程施工，不同路面施工项目对路面的压实层厚、压实度的要求不同，所以该根据实际要求而选择相应吨位的路面压实设备。

四、市政工程机械化施工技术

1、路堑开挖

面对传统安全施工模式营运模式，新时期要建立更加多元化的安全施工体系，把一些新型文化元素融入其中，构建符合现代化发展趋势的安全项目体系，这样才能带动地区安全施工规划与发展。施工前按图恢复中线，复测断面、测设出开挖边线，并鉴定即有边坡是否稳定。做好堑顶截排水，并随时注意检查。土方开挖以机械为主，分段进行；每段自上而下分层开挖，并及时用人工配合挖掘机整刷边坡，对不便机械施工的地段采用人力开挖。

2、铺筑

机械化管理是市政工程中心思想，对市政工程环境改造工程建设起到了指导性作用。试验段开工前，在熟悉设计文件的基础上，进行现场核对和施工调查，按照有关规定进行试验后，把试验结果以书面形式报告监理工程师，待监理工程师审批后，按照监理工程师给定的各种土质参数如：松铺系数，压实厚度等。

3、路堤填筑

为了改变早期招投标利用模式的不足，要坚持机械化管理角度的战略思想，以优质、安全、高效等为原则，优化招投标工程建造模式，解决市政工程资源利用过程中遇到的相关问题。填土路基施工中采取横断面全宽、纵向分层填筑方法施工。填料采用挖掘机配合自卸汽车运输，推土机、平地机进行摊铺，分层填筑，振动压路机碾压。合理安排施工顺序、工序进度和关键工序的作业循环，做到挖、装、运、卸、压实等。

4、填石路堤

按设计图纸要求检查路基的中线位置、宽度、纵坡、横坡、边坡及相应的标高。修筑填石路堤需将石块逐层水平填筑，分层厚度不大于50cm，石块最大粒径不得超过压实厚度的2/3，大面向下摆放平稳，紧密靠拢，所有缝隙填以小石块或石屑，在填筑的同时，边坡用硬质石料码砌，厚度不小于1m。

5、路基整修

土质路基用机械刮土补土，人工配合机械碾压的方法整修成型，深路堑边坡整修按设计要求的坡度自上而下进行刷坡，严禁在边坡上以土贴补。“路基整修”是施工安全转型的新思想，以机械化管理为引导拟定招投标与利用计划，这是当代资源利用与保护体系不可缺少的。机械化模式下，市政工程从招投标阶段开始，全面贯穿于施工、竣工、验收等各个环节。

五、市政工程机械施工设备管理与维护客观存在的问题

随着市政工程项目的不断增多使得施工企业的施工任务量也在不断增加，导致市政工程工期缩短、施工任务紧。施工企业引用大量施工机械来提高施工效率。但是在实际的市政工程机械施工过程中，施工企业普遍存在施工机械管理体制不完善的问题，企业缺乏相应的协调机制。例如：设备管理部门将机械维护的责任看作是施工操作人员的责任，双方不能进行良好的沟通，导致管理层与实际操作人员间的工作相互分离，设备管理工作很难顺利进行，造成管理秩序混乱；企业中缺乏专业机械维护人员，造成机械完好率低下、机械的使用寿命缩短、企业施工成本增加；部分施工企业对机械缺乏有效的管理体制，导致机械配套不科学，浪费机械资源，甚至浪费国家物资。

1、市政工程机械施工设备的管理制度不够完善

在市政工程建设施工进行中，不同的市政工程机械施工设备所起到的作用不同，其自身具有独特的技术特点和工作优势，在机动性、动力性、牵引性、稳定性等各方面都是具有较高的性价比，每个市政工程机械施工设备都需要符合自身特点的定期保养、维护，但由于管理制度的不完善，导致在实际的市政工程机械施工设备日常管理维护工作中，存在这种种弊端，没有科学规范的保养维护制度，致使市政工程机械施工设备在日常使用中损耗过大，降低了使用效率和使用寿命，也导致机械施工设备在日常工作中经常“生病”，影响工作效率。工程机械管理人员的组织关系混乱，其不属于项目组主要人员，对工程机械设备缺乏话语权，更加极大的削弱了市政工程机械施工设备的管理维护工作。

2、市政工程机械施工设备的操作人员持证上岗管理情况混乱

当前，市政工程建设的施工质量的标准越来越高，随着科学技术手段的飞速发展，市政工程机械施工设备所蕴含的科学技术含量也越来越高，这就要求机械施工设备的操作人员要具备较高的文化素养，扎实的作业操作素质。但在现实的工程施工过程中，部分施工企业为了节约工程费用，加快施工进度，提高企业经济效益，忽视了市政工程机械施工设备操作人员的专业素质和技能培训问题，致使操作人员技术性不足，专业知识有限，对所操作的机械设备缺乏内在了解，只凭借过往经验，摸索操作，没有保养、维护，影响了机械设备的性能和效率发挥，出现违规操作，对机械设备造成损害，甚至发生意外安全事故。

3、市政工程机械施工设备的配套措施不足，不能及时汰旧换新

在当前的大多市政工程建设过程中，都存在着对必需的市政工程机械施工设备配套措施种种的遗漏和不足，大量市政工程机械施工设备配套管理措施不完善以及技术性不高的现象贯穿于整个市政工程建设施工过程，严重阻滞了市政工程建设的施工质量和施工进度。特别是特殊的机械施工设备或者重型机械，往往存在不能及时配置甚至无法匹配设施的严重问题，致使市政工程建设中意外不断，阻碍重重。另有部分施工企业为了节约支出，不能及时更新老旧的机械施工设备，更无意购进使用技术性较高同时也比较昂贵的机械施工设备，机械施工设备与实际工程需求不符，以老旧或技术落后的机械施工设备勉强施工作业，马马虎虎完成，极大的影响了市政工程建设质量。

4、机械设备老化现象严重

根据相关的机械设备使用操作规范要求，市政工程的机械设备在超过使用年限的保质期后就需要进行更换，以保证机械设备的正常运行与施工安全。当机械设备超出规定的使用年限或是超出规定的使用条件时，机械设备的可靠性也就随之降低，然而一些工程单位为了节约工程的成本，盲目追求工程的效益，在一些设备无法满足工程需要，设备老化后仍坚持使用，给市政工程的施工埋下了安全隐患，同时降低了工程的施工效率，影响了工程的施工。机械设备的老化现象严重不仅对机械设备的使用造成了影响，也限制了机械设备的管理，对机械设备的管理造成了阻碍。

5、机械设备保养管理缺乏

在市政工程中，很多施工企业都制定了机械使用保养制度,但大部分机械设备使用仅是一味地注重机械的施工性能，为了赶施工进度而超负荷使用机械,对机械设备没有进行有效的适当的保养，维护保养制度并未得到真正执行,工作并没有落实到具体的责任人。致使机械设备严重受损,在机械设备甚至发生极大的问题时相互推卸责任，维修人员不用心处理解决,对机械保养制度没有得到足够的重视。这样不仅对市政工程进度与施工的整体质量有一定的影响，而且增加了企业的成本支出,增多了机械的维修费用，缩短了机械的使用寿命，不利于企业的长期发展。

六、市政工程机械化施工技术管理措施

1、建立健全科学完善的市政工程机械施工设备管理维护制度

施工企业要在企业中建立起一套科学完善的市政工程机械施工设备管理维护制度，并将之不断发展、健全。如，规定定期组织相关专业人员对工程机械施工设备进行例行保养维护，或不定期进行检修，就能够及时发现市政工程机械施工设备产生的问题，并实行合理有效的维修处理措施；将市政工程机械施工设备的有关技术资料、日期时间、使用磨损等情况进行详实的数据记录，以便随时调阅，随时关注并了解市政工程机械施工设备的具体实际情况；明确赏罚制度，责任落实，将市政工程机械施工设备相关人员的权利和责任进行明确划分，责权落实到人头，及时惩罚制止违规操作、维修机械施工设备的行为，强化人员管理。对工程机械施工设备进行专项化管理，明确工程机械管理人员的组织关系，划拨专门账户资金进行市政工程机械施工设备的采购和保养、维修，统一计划、协调安排市政工程机械施工设备的保养、维护和购置换新，极大的提高了工程机械施工设备的使用效率，提升市政工程建设的施工效率。

2、提高机械设备管理水平加大培养优秀人才

随着科技的快速发展，施工机械设备的科技含量越来越高,机械设备也在不断更新换代，相应地就要提高施工企业管理人员和施工人员的专业技能素养。施工企业需要加大技术培训力度，定期进行机械设备理论知识和专业知识的培训,掌握机械设备的正确使用和维护保养方法,采用“走出去、请进来、集中培训”的方法，这样才能够确保机械设备的良性运转,同时培养懂技术的复合型管理人才，提高企业员工的综合素养，达到机械设备管理的要求。

3、注重设备选用及使用

要想保证市政工程机械施工进度和质量，就要加强机械设备选取的管理工作，选择正确的机械设备。企业要根据施工现场、施工要求以及施工人员的实际情况对机械进行选取和配套，在选取机械设备时不能只考虑节约成本，还要对机械设备的性能、技术含量与已有设备之间的配套等因素进行分析，在机械设备费用预算的范围内，尽量选择性能较高、安全性强、操作方便的机械设备。由于不同机械设备的技术含量不同，使用方法不同，则对操作人员和维护人员的要求也不同，因此企业要对机械设备的使用制度进行分析和完善，企业可以将不同的机械设备分配到不同的操作人员手中，采取固定的机械设备由固定的操作人员使用的方法。因操作人员对机械的长期操作而对机械的原理和性能有一定的了解，在机械设备的使用上有一定的经验，这在一定程度上可以减少机械设备因操作不当发生故障或损坏的可能，从而保障市政工程机械施工的顺利进行。

4、技术管理

市政工程质量隐患是多种因素造成的，机械化模式实现了工程进度最优化管理，对现场施工及后期管护均造成了不利影响。当前，我国市政工程呈现大规模扩张趋势，以满足不同地区市政工程运行要求。“质量优先”是市政工程的指导思想，及时排查与处理安全隐患，对市政工程市政工程可持续运行具有保障性作用。当前，施工技术是影响安全隐患的关键，如何在优质市政工程转型中发挥技术应用优势，才能占据市场的主导地位。

5、加强机械设备的安全管理

施工机械设备的使用贯穿于整个市政工程全过程，对于各种机械设备的使用都需要遵守《机械使用安全技术规程》的要求。为了保障市政工程的顺利进行，保证工程施工处于安全状态，必须做好工程机械设备的安全管理工作。首先要强化对操作人员的安全教育，发现问题要及时解决消除安全隐患。操作人员要严格执行机械保养制度，使机械保持良好的工作状态。操作人员要通过安全操作技术培训、考核、持证才能进行单独操作。操作人员要严格按照规程随时观察设备的动态及时排除各种隐患，操作人员不但要确保本机的安全，还要确保协同作业人员的安全。要采取“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，制定安全管理制度，保证机械设备安全管理的合理、规范化，减少事故的发生。

6、对施工机械出现的故障进行仔细维修

市政工程机械出现问题时在所难免的，当施工机械出现问题之后，应该及时对施工机械进行维修，这样才能减少对工程施工的影响。在对机械设备进行维修过程中，要由专业的人员进行维修，维修过程中要保证使用正确的技术，确保施工机械正常之后再进行使用。在施工机械使用过程中，为了缩短维修的时间，施工机械经常会损坏的零件应该提前买好，这样就能节约大量的时间[4]。市政工程机械发生故障之后，只有进行仔细的维修才能将故障排除，保障施工机械的正常使用。

7、保证市政工程机械施工设备的配套措施完备

市政工程建设的困难显而易见，只有完善技术、高性能的市政工程机械施工设备，加之完备的机械施工设备配套措施，方能确保市政工程建设的顺利开展实施。老旧的机械施工设备无疑会拖慢工程的施工，只有及时更新方能提高整体施工效率，在处理老旧机械施工设备时，能够得出部分的处理资金，正可以用于新机械施工设备的购置。在新的机械施工设备购进时，相关人员要对新的机械设备进行科学、合理、有效的保养维护，以提升机械设备的工作效率，确保新机械设备有良好的性能发挥。

8、加强机械设备的保养与维修

机械设备出现故障的很大一部分原因就是设备保养不当，市政工程单位需要进一步加强机械设备的保养与维修工作，突出“科学性、强制性、预见性”，对机械设备进行定期的排查，一旦发现问题，立即处理，避免机械设备故障的进一步恶化，对市政工程造成影响。机械管理者需要按照机械设备保养使用说明书制定切实可行的机械保养计划，同时要选用具备完善专业知识且技术水平高的机械设备维修人员，做到故障的及时维修，避免更大的经济损失。

结语

总之，市政工程机械设备类型多样、功能齐全，需结合现场作业条件灵活应用设备，为市政工程机械化施工方案提供科学的指导。机械化模式调度模式中，利用信息技术对市政工程路基开发与施工提供指导，提升了市政工程方案系统的可控制性能，促进市政工程机械设备实现了一体化操作。

参考文献

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