淺談道路橋梁施工機械設(shè)備的選型策略

李愛民，李得軍

（中交路橋華東工程有限公司，上海 200120）

對于任何一個道路橋梁工程來說，機械設(shè)備都是非常關(guān)鍵的資源和因素。機械設(shè)備的管理水平直接決定整個道路橋梁工程的施工質(zhì)量、施工成本和施工安全。為此，在施工前，做好施工機械設(shè)備的選型，并且在施工過程中合理配置和使用，才能將各類機械設(shè)備的效能充分發(fā)揮出來，為更好地完成道路橋梁項目打好基礎(chǔ)。

1 工程概況

某橋梁工程施工范圍為黃河特大橋北岸引橋187#墩～372#墩，共計344榀，其中，鐵簡支梁172榀，設(shè)計時速350km/h，全長40.7m，跨度為39.4m，相鄰支座間的距離為4.4m。橋梁、頂板寬度、底板寬度和腹板中心距分別為3.236m、12.7m、5.5m、6.167m，全梁混凝土用量為380m3，梁重926t。市域無砟簡支梁172榀，設(shè)計時速160km/h，全長40m，跨度40m，梁高、頂板寬度和底板寬度分別為3.22m、11.4m、5.4m，全梁混凝土使用量為346m3，梁重866t。該橋梁工程采用預(yù)制架設(shè)施工方案。

2 道路橋梁施工設(shè)備選型原則

（1）適應(yīng)性原則。適應(yīng)性原則指的是施工設(shè)備的選型不得違背施工要求。選擇設(shè)備的根本目的就是高效施工。如果未按施工要求選擇施工設(shè)備，那么，選擇的設(shè)備往往不能很好完成施工內(nèi)容。就目前來看，大部分道路橋梁工程的設(shè)備選擇適應(yīng)性有待提高，有些工程選擇了一些不適合的設(shè)備進行施工，不僅不能達到預(yù)期的施工效果，還埋下了諸多不安全的隱患。

（2）經(jīng)濟性原則。道路橋梁工程中，在進行設(shè)備選型時，必須遵循經(jīng)濟性原則，只有這樣，才能節(jié)省成本，保證項目達到預(yù)期的經(jīng)濟效益。道路橋梁效益水平和施工材料、施工設(shè)備、人力成本之間有著較大關(guān)系，其中，設(shè)備的采購和租賃占據(jù)了很大一部分，必須給予充分重視。

（3）安全性原則。由設(shè)備因素導(dǎo)致的施工事故，不僅危及施工人員人身安全，還會給施工企業(yè)帶來嚴(yán)重的索賠問題，從而影響項目，經(jīng)濟效益。為此，在設(shè)備選型時，必須嚴(yán)格遵循安全性原則。具體來說，就是對設(shè)備進行充分檢查，選擇最具安全、性能良好的設(shè)備投入施工使用。

（4）先進性原則。道路橋梁工程中，雖然老舊設(shè)備依然可以滿足施工要求，但是，與先進的施工設(shè)備相比，這類施工設(shè)備明顯在效率、安全方面有所不足。為此，在設(shè)備選型過程中，也要遵循先進性原則。

3 具體分析

該項目涉及344榀梁的制作，制梁工作使用到的主要設(shè)備有鋼筋加工設(shè)備（鋼筋調(diào)直切斷機、鋼筋彎箍機）、張拉設(shè)備、動力設(shè)備、混凝土設(shè)備（混凝土攪拌站、混凝土輸送泵、布料機）、壓降設(shè)備和預(yù)扎鋼筋籠吊裝設(shè)備等。

3.1 鋼筋加工設(shè)備

該項目使用的鋼筋主要有兩種：圓鋼（Φ8mm、Φ12mm）和帶肋鋼筋（Φ16mm、Φ18mm、Φ20mm、Φ22mm等），其中，Φ8mm的圓鋼單根加工長度為12631mm，Φ12mm的圓鋼單根加工長度為40531mm，規(guī)格為Φ22mm的帶肋鋼筋單根加工長度為12285mm。每榀箱梁預(yù)扎鋼筋數(shù)量不定，但是，重量必須保證約為72t。選擇鋼筋加工設(shè)備型號和規(guī)格時，必須綜合考慮鋼筋加工直徑、彎曲長度以及成品形狀等各項參數(shù)。比如，對于Φ6～10mm，成形彎曲范圍處于Φ100～500mm的圓鋼，應(yīng)該使用型號規(guī)格為YGW-10的螺旋筋成型機；又如，對于Φ12mm的帶肋鋼筋的調(diào)直加工，應(yīng)該使用型號規(guī)格為GT6/12的高效鋼筋矯直切斷機。

3.2 混凝土設(shè)備

（1）攪拌站。為了滿足該項目工期目標(biāo)，制梁設(shè)備每天必須生產(chǎn)2榀，每榀（長度為40m）箱梁施工需要應(yīng)用到的混凝土量為370m3（混凝土型號為C50）。根據(jù)工藝要求，每榀施工所需要的混泥土完成灌注施工的時間不能超過6h?；炷量偭繛?70m3，那么，要求混凝土攪拌站的生產(chǎn)能力必須超過63m3/h，混凝土拌和時間必須超過2min。同時，再考慮布料機工位調(diào)整、攪拌站混泥土出料、混凝土泵送過程等多種因素的影響。理論上確定，攪拌站每盤料的循環(huán)時間必須超過3min。為了避免攪拌站出現(xiàn)故障，導(dǎo)致混凝土供應(yīng)中斷，影響制梁生產(chǎn)效率，采用2臺HNZ120站正常應(yīng)用，備用一臺HNZ90站。

（2）輸送泵。本項目的施工單位雖然首次進行40m箱梁施工，但是，擁有32m箱梁施工經(jīng)驗。結(jié)合32m箱梁施工經(jīng)驗，在選擇輸送泵時，必須考慮輸送泵和攪拌站數(shù)量、生產(chǎn)能力和輸送能力方面的匹配程度（通常來說，要求混凝土輸送泵的運輸能力應(yīng)該大于混凝土攪拌站的生產(chǎn)能力）。對于本文中2臺120混凝土攪拌站和1臺90備用混凝土攪拌站，理論上需要配置3臺輸送泵（2臺正常應(yīng)用，1臺備用）。本項目中使用的混凝土型號為C50，屬于高性能混凝土，具有流動能力差、泵送阻力大的特點。為此，選擇輸送能力更強的HBT8022C-5輸送泵，該泵的工作參數(shù)見表1。

表1 HBT8022C-5輸送泵主要技術(shù)參數(shù)

（3）布料機。混凝土布料機的選擇應(yīng)該和混凝土輸送泵在數(shù)量上有所對應(yīng)。為了最大限度利用布料機的布料直徑，在設(shè)置布料機位置時，應(yīng)該盡量靠近質(zhì)量臺座。本項目施工單位結(jié)合32m箱梁生產(chǎn)經(jīng)驗，HGY19型布料機的布料直徑為30m，因此，在進行該項目40m箱梁施工時，應(yīng)該選擇兩臺布料機一同工作。為了避免布料機故障影響整個施工進程，需要配備一臺布料機作為備用，故本項目需要設(shè)置3臺HGY19型布料機。

（4）預(yù)扎鋼筋吊裝設(shè)備。本項目預(yù)扎鋼筋吊裝設(shè)備選擇龍門吊。選擇龍門吊時，必須考慮吊物重量、吊物需要提升的高度，以及制梁臺座的位置情況。上文提到，該項目中每榀鋼筋籠的吊裝重量約為72t，其他橡膠抽拔管重量約為11t，鋼筋籠本身的吊裝架的重量約為26t。這3個重量加在一起，吊裝實際重量約為109t。本項目共設(shè)置兩臺龍門吊一起吊裝鋼筋籠，每臺龍門吊的實際吊裝重量為54.5t。由于吊裝過程可能存在荷載分布不均的現(xiàn)象，為此，選擇龍門吊額定能力時，還要進行計算A=G×s1×s2，其中，A為龍門吊的額定起重能力；s1和s2分別代表動載系數(shù)和不均勻荷載系數(shù)。該項目中s1=1.1，s2=1.2，經(jīng)計算，每臺龍門吊的額定起重能力必須達到A=54.5×1.1×1.2=71.9≈72t。因為40m箱梁制作臺的跨度必須超過40m，為了滿足制作臺的通用性，再考慮該項目施工單位現(xiàn)有的龍門吊設(shè)備，確定該項目使用的龍門吊的起重能力為95t。該龍門吊設(shè)備的選擇，不僅滿足整體調(diào)運工作要求，還為后續(xù)的移梁作業(yè)提供了方便。

（5）張拉設(shè)備。橋梁工程施工中，張拉作業(yè)是十分關(guān)鍵的工序，張拉作業(yè)施工水平直接影響整個橋梁工程的施工質(zhì)量，這是因為張拉設(shè)備的性能會影響箱梁預(yù)應(yīng)力的確定。近年來，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，遠程監(jiān)控技術(shù)愈發(fā)成熟，橋梁施工中應(yīng)用遠程監(jiān)控技術(shù)對張拉施工作業(yè)進行監(jiān)控，確保關(guān)鍵參數(shù)可以滿足施工要求。本項目應(yīng)用的張拉設(shè)備為道路橋梁預(yù)應(yīng)力張拉自動控制系統(tǒng)，具體配置方案：1個主控制臺，5支測力傳感器；4臺60MPa液壓站；5支600t千斤頂；4臺張拉小車；600t千斤頂位移傳感器，3個輔控制臺。該張拉系統(tǒng)工作環(huán)境溫度應(yīng)該處于-20～45℃，實際應(yīng)用中要注意控制。

（6）壓漿設(shè)備。壓漿施工開展水平會直接影響箱梁預(yù)應(yīng)力孔道的填充壓實密度，從而影響整個橋梁工程的施工質(zhì)量。為此，必須選擇符合實際施工要求的壓降設(shè)備。綜合考慮40m箱梁施工要求，該項目選擇的壓降設(shè)備為橋梁預(yù)應(yīng)力管道自動壓漿系統(tǒng)，主要參數(shù)：高速/低速桶的制漿量為200～400kg/250～500kg，高速攪拌機轉(zhuǎn)速必須超過1000r/min，保壓壓力應(yīng)該處于0.5～0.6MPa。另外，32m箱梁經(jīng)驗試驗設(shè)備已經(jīng)不能滿足40m箱梁施工要求，施工企業(yè)組織技術(shù)部門進行探討和交流，結(jié)合市場調(diào)查，決定使用預(yù)應(yīng)力靜載試驗架，該設(shè)備適用于39.3m、31.5m、23.5m的箱型、T型、槽型等各種類型預(yù)制梁的施工。

4 策略要點總結(jié)

在為道路橋梁施工項目進行設(shè)備選型的過程中，必須綜合考慮施工方案、質(zhì)量要求、工期要求等，選擇性能水平較高的設(shè)備，并盡量減少組合機種的應(yīng)用。

（1）如果項目工程施工規(guī)模較大，為了滿足施工工期要求，盡可能選擇大型設(shè)備。同一施工現(xiàn)場內(nèi)的施工設(shè)備，盡量選擇同一個供應(yīng)商，為后續(xù)設(shè)備售后服務(wù)提供便利。

（2）在一個流水線上的機械，生產(chǎn)能力必須相互配備，如混凝土拌合站的生產(chǎn)能力和混泥土輸送泵的運送能力必須相互匹配，如果攪拌站的生產(chǎn)能力大于輸送泵的輸送能力，那么生產(chǎn)出來的混凝土不能被及時運送到施工位置，不僅會影響混凝土性能，還可能帶來混凝土材料的浪費；如果攪拌站的生產(chǎn)能力小于輸送泵，那么，輸送泵就會出現(xiàn)“等待”現(xiàn)象，使得輸送泵的應(yīng)用效率得不到保證，最終也會影響項目的經(jīng)濟效益。

（3）在進行機械設(shè)備的選型和配置時，對于主要設(shè)備和關(guān)鍵設(shè)備，必須做好備用設(shè)置，當(dāng)正常投入施工的設(shè)備發(fā)生故障后，因為有備用設(shè)備，整個施工才不會被影響。如果同一工序的兩種機械設(shè)備，規(guī)格型號相同，但是，都出現(xiàn)了故障不能正常工作，那么可以暫時“犧牲”一臺設(shè)備，將這臺設(shè)備中性能較好的零件，裝配到另外一套設(shè)備中，保證另外一臺設(shè)備正常施工，然后立即聯(lián)系技術(shù)部門或售后部門，對另外一臺設(shè)備進行檢修和維護，最大限度地保證機械設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。

（4）對于經(jīng)常出現(xiàn)問題和故障的設(shè)備零件，需要適當(dāng)儲備，當(dāng)這些零件發(fā)生問題，可以第一時間進行更換。

（5）進行施工設(shè)備選型時，也要考慮施工工藝和施工方法。一般來說，一個施工方法對應(yīng)一個設(shè)備選型的鏈條，每臺設(shè)備是該鏈條中的環(huán)節(jié)，務(wù)必保證環(huán)節(jié)之間相互配備，否則，就會影響施工內(nèi)容的正常開展。

（6）在設(shè)備選型前，還要對施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況進行勘查，了解施工區(qū)域和周圍的建筑物及管線情況，確保所選擇的施工設(shè)備不會影響建筑物和管線安全。

（7）選擇設(shè)備時，要保證配套設(shè)備占地面積較少，施工效率較高。使用成本較低，便于維修、轉(zhuǎn)運，操作便利，自動化程度較高的設(shè)備。

（8）對于特殊機械設(shè)備，還要考慮一旦設(shè)備出現(xiàn)問題，是否可以迅速配置替代設(shè)備，企業(yè)是否有足夠的替代設(shè)備預(yù)算等。

（9）選擇配套機型時，要考慮容量匹配因素。開挖設(shè)備的選擇也要考慮是全斷面開挖還是半斷面開挖。

（10）在機型設(shè)備選型和配置時，還要考慮施工企業(yè)的經(jīng)濟實力。如果資金充足，可以選擇性能水平更高，配置更精良的配套設(shè)備；如果企業(yè)針對設(shè)備選型的資金投入有限，那么應(yīng)該仔細做好計劃，選擇同等性能水平、經(jīng)濟性更好的設(shè)備。

5 結(jié)語

總之，道路橋梁工程的設(shè)備選型工作具有一定的綜合性、系統(tǒng)性和復(fù)雜性，必須從項目實際情況出發(fā)，加強現(xiàn)場調(diào)研、市場調(diào)查和分析，以滿足施工要求，合理選擇設(shè)備型號和配置，保證項目施工安全有序完成。另外，在進行設(shè)備機型選擇時，還要注意提高機械設(shè)備的智能化水平，將設(shè)備的潛力充分發(fā)揮出來，為工程順利完成提供強有力的保證，為工程質(zhì)量、安全和工期保駕護航。