洪水河水库坝基清基挖运机械设备的配套比选

李晓强

(甘肃省水利水电勘测设计研究院，兰州 730000)

洪水河水库坝基清基挖运机械设备的配套比选

李晓强

(甘肃省水利水电勘测设计研究院，兰州 730000)

文章通过在土方工程施工过程中对已知斗容的单斗反铲挖掘机分别与不同吨位自卸汽车的配套进行分析比较，以确定较为经济合理的挖运机群的配套方案，使得机群在土方施工过程中挖运单价更省，工程投资更低。在工程具体实施过程中应通过对施工单位管理水平、施工机械的工作情况、现场的工作条件以及施工单位制定的施工方案等进行综合分析比较，使挖运机械的配套更加合理，费用更省，从而节省投资，避免对工程建设资金的浪费。

挖掘机；自卸汽车；挖运机群；机群挖运单价

1 工程基本概况

洪水河水库工程位于甘肃省酒泉市肃州区以南35km的洪水河上，为(3)等中型工程，水库大坝为2级建筑物，坝基清基部分岩性为砂卵砾石，清基量约为46.97万m3，采用2m3挖掘机挖装15-25t自卸汽车运至下游左岸弃渣场堆存，运距约为2km。

2 挖运机械生产率分析

文章共选取了天津TJ 360型、小松HD 180型、北京BJ-370型、玛斯525型四种型号的自卸汽车分别与2m3挖掘机进行机组配套的分析比较，由《工程机械使用手册》查得，各型号自卸汽车对应的载重量、车厢厢体容积如下：

2.1 车产容积比

挖掘机和汽车的利用率均达到最高值时的理论车产容积比是随着运距的增加而提高的，随着汽车平均行驶速度增加而降低，当运距为1-2.5km时，理论的车铲比为4-7；运距在3-5km时，理论车产比为7-10。

2.2 各型自卸汽车载重量的利用程度

自卸汽车载重量的利用程度是考核挖运机械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以及土壤的容重等因素有关。

2.2.1 铲斗内物料重量

铲斗内物料重量计算公式为：

W=q×Kch×Ke×γ

(1)

式中：W为铲斗内物料的重量，t；q为挖掘机铲斗容量，m3；Kch为挖掘机铲斗的充盈系数；Ke为物料的可松性系数；γ为物料的自然方容重，t/ m3。

2.2.2 铲装次数的确定

装满自卸汽车车厢所需铲装次数(取整)应满足下列条件：

(2)

式中：Q为自卸汽车的载重量，t；n为铲装次数，次；V为自卸汽车车厢的堆装容积，m3；V1为铲斗内物料的松散体积，m3。

依据地质资料，坝基清基部分岩性为砂卵砾石，属Ⅳ类土，容重为2.21t/ m3(自然方)，查得Kch值为0.7，Ke值为0.91。带入以上公式计算得挖掘机铲单斗松料体积约为1.4m3，物料有效重量约为2.8t，各型自卸汽车每装满一车所需的铲装次数(取整)及实际载重量如下：

天津TJ 360型自卸车铲装次数5次，实际载重14t；小松HD 180型自卸车铲装次数6次，实际载重16.8t；北京BJ-370型自卸车铲装次数7次，实际载重19.6t；玛斯525型自卸车铲装次数9次，实际载重22.4t。

2.3 与单台挖掘机配套的各型自卸汽车需要量

与挖掘机配套工作的自卸汽车需要量的理论计算是认为在挖掘机前面总有一辆自卸车待装，挖掘机能充分发挥其效率。

2.3.1 挖掘机生产率确定

挖掘机生产率计算公式为：

(3)

式中：P挖为挖掘机生产率(自然方)，m3/h；T挖为挖掘机铲装一次循环时间，s；Kt为时间利用系数；Kz为章子尺度校正系数。

对于挖掘机，在其斗容及挖装物料的岩性已知的情况下，影响其生产率的主要因素为铲装的循环时间跟时间利用系数。工程坝基清基平均深度约为2m，且施工场地开阔，作业条件良好，可采用挖掘机与自卸汽车平行的挖装机位，挖掘机机臂旋转角度为90°。考虑到未来施工单位可能的施工管理条件，查表得T挖值为23s，Kt值为0.71，Kz值为0.85，得挖掘机生产率为P挖=120.34 m3/h。

2.3.2 自卸汽车生产率确定

(4)

式中：P汽为自卸汽车生产率(自然方)，m3/h；T汽为自卸汽车的工作循环时间，s。

T汽=t1×t2×t3×t4

(5)

式中：t1为装车时间，t1=60V/P，min；V为自卸汽车车厢的堆装容积，m3；P挖为挖掘机生产率(松方)，m3/h；t2为包括重车运输和空车返回的行驶时间，min；t3为卸车时间和车辆倒车转向时间，min；t4为在挖掘机旁的调车时间，min。

自卸汽车的工作循环时间与施工交通条件、运输距离、汽车作业条件及车辆的卸载方式等有关。为便于比较，文章选取的各型自卸汽车卸载方式均采用后卸式，汽车的作业条件均认为顺利良好，查表得t2值为12 min，t3值为1.0min，t4值为0.15min。

2.3.3 各型自卸汽车需要量确定

各型自卸汽车需要量计算公式为：

(6)

式中：N为自卸汽车需要量(取整)，辆。

通过计算得各型号自卸汽车工作循环时间、生产率及需要量见表1。

3 挖运费用分析

在工程中，费用指标往往是一个决定行的因素，而通过计算得出的自卸汽车需要量不一定符合实际的需要量，还需拟定挖掘机与同型号不同数量自卸汽车配套的方案进行挖运费用的分析，选出费用最低的配置方案。

挖运单价=机群小时费用(元)/机群小时完成方量(m3)

分析过程及分析结果见机群挖运费用分析表表2。

表1 各型自卸汽车工作循环时间、生产率及需要量

备注：表1中各型自卸汽车台时费均由概算单价分析表查得，另外，查得2m3挖掘机台时费为215.85元/h。

表2 机群挖运费用分析表

由分析结果可知，2m3挖掘机配备4辆18t自卸汽车费用最省，挖运单价约为6.42元/m3，清基总费用约为301.73万元

4 结 语

上述分析过程，装车时间和行驶时间均假定为固定不变，但实际施工过程中，降低了挖掘机生产效率。土石方施工过程中，与挖掘机配套的自卸汽车在数量上和所占的机械费用上都很大，应仔细选择车型和计算需要量。使挖运机械的配套更加合理，费用更省，从而节省投资，避免对工程建设资金的浪费。

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[3]卢永金，何友声，刘桦．海堤设防标准探讨[J]．中国工程科学，2005，7(12)：17-23.

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AlternativeforExcavatorEquipmentusedforHongshuiRiverReservoirDamFoundationStripping

LI Xiao-qiang

(Gansu Provincial Water Conservancy & Hydropower Investigation, Design and Research Institute, Lanzhou 730000, China)

This paper compared and analyzed the supporting facilities of single bucket back digger with unit bucket capacity known and dump trucks with different tonnages during the process of earthwork +project construction, so as to determine a more reasonable ancillary scheme of digger group, to get more low unit price of machine group digging during the process of earthwork construction and more low project cost. During the construction of the project, it should be done to make the supporting digger equipment more reasonable and low cost by analyzing and comparing the management level of construction unit,working situation of construction machinery and construction scheme comprehensively, avoiding the waste of project construction cost.

digger; dump truck; excavator group; digging price of machine group

1007-7596(2017)10-0059-03

TV53.2

B

2017-09-17

李晓强(1981-)，男，甘肃武都人，工程师，从事水利水电工程施工组织与设计工作。