（水工结构工程专业论文）西龙池工程设备配置及寿命周期费用研究.pdf

捅要 摘要 机械设备管理，简单地说就是围绕机械设备开展的一系列组织和计划工 作的总称。寿命周期费用研究是设备管理的一个重要组成部分。随着市场经 济的发展，人们已从过去单纯重技术，过渡到技术、经济与管理并举。 本文以提高设备综合效率，追求寿命周期费用的经济性，实现企业生产 经营目标为目的，运用现代科学技术和管理理论对设备运行的经济价值进行 考核，其目的是提高设备使用的经济性。 论文首先以西龙池工程填筑所用主要设备为研究对象，在满足施工强度 及合同工期的前提下，对机械设备进行配置，运用工程经济学及现代管理知 识分别对现有设备和缺口设备进行确定性分析和不确定性分析，并从设备折 旧、更新改造的经济性等方面进行研究并提出更好地加强科学管理的具体措 施。 论文采用了“v i s u a lb a s i c ”这种可视化编程语言环境开发计算机辅助程 序，其应用程序界面美观，功能完善，易于操作。从而为决策者快速准确的 掌握数据提供服务。 将施工设备配置与设备寿命周期费用相结合进行研究不但对西龙池工程 设备配置的决策具有指导作用，对类似工程中的设备管理也具有一定的参考 和可借鉴价值。 关键词工程设备配置：寿命周期：机械设备管理 a b s t r a c t m e c h a n i c a le q u i p m e n tc o n l r o l ，i st ob es i m p l et h eg e n e r a ln a m e so fas e h e so ft i s s u e s a n dp l a n n i n gw o r kl a u n c h e da r o u n dt h em e c h a n i c a le q u i p m e n t i ti sa l li m p o r t a n tc o m p o n e n t o fe q u i p m e n tc o n t r o lt h a tt h el i f ec y c l ee x p e n s e sa r es t u d i e d w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm a r k e t e c o n o m y ，p e o p l eh a v ec a r r i e do u tt h et r a n s i t i o nt ot e c h n o l o g y 、e c o n o m ya n dm a n a g e m e n tt o d e v e l o ps i m u l t a n e o u s l ya l r e a d yf r o mt h es i m p l eh e a v yt e c h n o l o g yo f t h ep a s t t h i st e x tp u r s u e st h ee c o n o m yo fe x p e n s e so fl i f ec y c l ei no r d e rt oi m p r o v et h e c o m p r e h e n s i v ee f f i c i e n c yo ft h ee q u i p m e n t ，r e a l i z ee n t e r p r i s e sp r o d u c et h eo p e r a t i o n s o b j e c t i v ea st h ep u r p o s e ，t h ee c o n o m i cw o r t ho fu s i n gt h em o d e r ns c i e n c ea n dt e c h n o l o g y a n dm a n a g e m e n tt h e o r yt oo p e r a t et ot h ee q u i p m e n ti se x a m i n e d ，i m p r o v et h ee c o n o m yt h a t t h ee q u i p m e n tu s e s f i l lo u ta n db u i l dt h ec a p i t a le q u i p m e n tu s e d t h er e s e a r c ho b j e c tw i t ht h ep r o j e c to f x i l o n g - c h ia tf i r s ti nt h e s i s ，u n d e rm e e t i n gt h ei n t e n s i t yo fc o n s t r u c t i o na n dp r e r e q u i s i t eo ft i m e l i m i tf o rap r o j e c to fc o n t r a c t ，c a r r yo nt h ed i s p o s i t i o nt ot h ec o n s t r u c t i o ne q u i p m e n t ，n s et h e d i f f e r e n c eb e t w e e np r o j e c te c o n o m i c sa n dm o d e r nm a n a g e r i a lk n o w l e d g et oc a r r yo n d e t e r m i n a c ya n a l y s i sa n du n c e r t a i n t ya n a l y s i st oe x i s t i n ge q u i p m e n ta n dd i f f e r e n c ee q u i p m e n t ， a n de a r l yo nr e s e a r c ha n dp u tf o r w a r dt h ec o n c r e t em e a s u r es t r e n g t h e n i n gs c i e n t i f i c m a n a g e m e n tf r o ms u c hr e s p e c t s t h ee q u i p m e n td e p r e c i a t i o n ，e c o n o m yr e n o v a t e d ，e t c b e t t e r t h et h e s i sh a s a d o p t e d ”v i s u a lb a s i c ”l a n g u a g ee n v i r o n m e n t o fs u c hv i s u a l p r o g r a m m i n gt od e v e l o p t h ea u x i l i a r yr o u t i n eo ft h ec o m p u t e r , i t sa p p l i c a t i o np r o g r a m i n t e r f a c ei sb e a u t i f u l ，w i t hp e r f e c tf u n c t i o n ，e a s yt oo p e r a t e t h u sp r o v i d es e r v i c ef o r p o l i c y m a k e r sf a s ta c c u r a t ed a t ao f g r a s p i n g c o n s t r u c tb e t w e e nd e v i c el a y o u ta n de q u i p m e n tl i f ec y c l ee x p e n s e si si tc a r r yo n r e s e a r c hh a v eg u i d a n c ef u n c t i o n st ow e s td r a g o np o o lp r o j e c td e c i s i o nt h a te q u i p m e n tb e d i s p o s e dt oc o m b i n et o g e t h e r , h a v ec e r t a i nr e f e r e n c ea n dc a nd r a wl e s s o n sf r o mv a l u et o oi n s i m i l a rt ot h ee q u i p m e n tm a n a g e m e n ti nt h ep r o j e c t i n g k e y w o r d ：d e v i c el a y o u to f t h ep r o j e c t ：l i f ec y c l e ；m e c h a n i c a le q u i p m e n tc o n t r o l 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或 其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的 全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 虢纽新虢避吼逝 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 研究背景 近年来，我国全面推行了市场经济，调动了经营者和生产者两个方面的积极 性，产生了较好的效益，这已为全国众多企业的实践所证实，但也存在一种较普 遍的不良现象，不少施工企业在机械设备( 又简称设备) 管理方面存在严重的短 期行为，对施工项目设备的选择缺乏科学性。因此设备管理不仅要从技术方面更 要从经济方面和管理方面进行综合的研究。 在选择设备的方案时，不可避免地要提出这样一个问题：一台设备使用多少 年为理想? 这是管理工作中一个十分关键的问题，它一方面影响设备的折旧率、 更新改造、使用维护、费用效益等；另一方面也影响设备的精度、性能、生产率 和可靠性等。 随着科学技术的不断进步和现代化生产的飞速发展，机械设备是决定施工进 度、施工质量和施工成本的重要因素越来越明显了。同时，机械设备本身也变得 更加复杂和现代化。由于机械设备的购置费昂贵，维持其性能的活动又要求有更 高的技术和更多的费用，因此如何充分发挥设备能力和维持设备性能就成为一个 重要的课题。设备管理是- - i 2 综合学科，传统的设备管理只注重它的物质形态， 即技术方面，而不太注重经济效果。设备综合管理强调以设备寿命周期费用最佳 为目标，要求以经济观点指导技术管理，即无论购置设备、设备维修都要进行经 济核算。 本论文以科研课题西龙池抽水蓄能电站土方调配与填筑设备方案研究为 依托，站在旌工企业角度将工程机械设备配置与设备寿命周期费用结合起来进行 研究。 1 2 国内外研究状况 设备寿命周期费用管理是设备管理的一个主要内容。设备寿命周期是指规划、 北京工业人学工学硕士学位论文 设计、制造、购置、安装、调试、使用、维护、修理、改造、更新到报废的全过 程。设备寿命周期成本包括两部分，即制造成本c l 和使用成本c z 。 表1 一l 设备寿命周期成本 t a b l e1 1e q u i p m e n tl i f ec y c l ec o s t 设讣制造使用 制造成本c l使用成本c 2 设备寿命周期成本c = c ，+ c 2 1 2 1 国外设备管理研究情况 水利水电工程规模宏大、技术复杂，因此机械化施工所需技术装备的种类、 规格和数量都很繁多。自2 0 世纪7 0 年代以来，现代化的设备本身就已成为综合 多种专门技术和尖端技术的产品。传统的单纯局限于维修的管理，重技术轻经济 的管理和只限于部分专职人员的管理方式，已不能胜任时代的要求，因而又出现 了设备综合管理的新概念。这是全面综合管理阶段。其主要代表有英国的设备综 合工程学( t e r o t e c h n 0 1 0 9 y ) 、日本的全员生产维修或称全员设备管理( t o t a l p r o d u c t i v em a i n t e n a n c e 简称t p m ) 和美国的后勤工程学( l o g i s t i c s ) 。这三种 典型的设备综合管理方式的共同特点是：以设备的一生( 从机械的设计阶段到使 用维修管理) 作为研究对象，实行设备一生全过程管理，追求寿命周期费用最优 化；把工程技术、财务经济和组织管理综合起来，进行综合研究管理；而日本的 全员生产维修方式还要求凡涉及到设备的有关人员，从经理到设备使用者都参加 设备管理，都要以主动积极态度进行设备的保养维修。 1 2 2 国内设备管理研究情况 我国的设备管理工作大体经历了从事后维修、计划预修到综合管理即从经验 管理、科学管理到现代管理三个发展阶段。现代设备管理的主要特点为：设备 综合管理和企业生产经营目标紧密相连，成为企业的主要支柱；实现设备的全 过程管理；以提高设备综合效率和追求设备寿命周期费用最经济为目标；管 2 第1 章绪论 理内容具有技术、经济、组织三个侧面。 设备综合管理作为一门新兴的综合性学科在实现企业经营目标、降低成本方 面已起到了引人注目的作用，但由于其发展历史较短，目前还未完全过渡到在保 证完好率的前提下立足于经济性的研究，还未从设备经济角度的研究过渡到对设 备寿命周期费用的研究。 作为设备管理的一个部分，设备寿命周期费用研究着重从经济层面对设备运 行的经济价值进行考核，包括：固定资产折旧、维修、低劣化损失分析、更新改 造的经济评价等。 图1 1设备管理的三个侧面及其关系 c h a r t1 - 1t h et h r e ep r o f i l eo f e q u i p m e n tm a n a g ea n dr e l a t i o n 1 3 西龙池工程概况 1 3 1 工程概况 西龙池抽水蓄能电站地处山西省忻州市五台县境内，滹沱河与清水河交汇处 北京t 业大学工学硕士学位论文 ! ! ! ! s e 自自目! ! ! ! ! ! 曼! j ! ! ! ! ! ! 曼! ! e ! ! g ! ! ! e ! s 鼍! ! ! ! j e ! ! e ! 量e i i i i i i ii i | ! ! 目! 目! ! 自! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 曼 l 游约3 k m 处的滹沱河左岸。电站距忻州市及太原市公路里程分别为7 4 k m 和 1 5 4 k m 。其装机容量为1 2 0 0 m w ( 4 3 0 0 m w ) ，年发电量为1 8 0 5 亿k w h 。工程等 级为i 等。工程建设总工期为6 年，即2 0 0 9 年8 月工程竣工，2 0 0 8 年8 月第一。 台机组发电，发电工期为5 年。 电站由上水库、输水系统、地下厂房系统、下水库、地面开关站等建筑物组 成。其中下水库工程施工由武警水电二总队承担，其它工程分别由水电第四工程 局、第十三工程局和第七工程局承担。 1 3 2 工程主要特点 任务。 ( 1 ) 电站建成后，并入山西电网，担任系统调峰、填谷、调频及事故备用等 ( 2 ) 工程所在地山西忻州位于寒冷地区，冬季气温较低，冰冻期从1 1 月下 旬至次年3 月中旬，月最低温度平均值在5 e 以下，4 1 0 月为气温适宜施工的黄 金时段。因此，按照施工计划，坝基开挖、大坝堆石区填筑等必须在冬季施工的 项目，应采取相应冬季旌工措施，确保工程质量。在确保工期的前提下，砼浇筑、 喷砼、灌浆工程等将尽可能安排在气温适宜时段施工。 ( 3 ) 由于工程施工区地形陡峻，人工砂石系统、砼生产系统及其他辅助施： 布置困难，临建工程挖填工程量较大，施工准备工期较紧。堆石坝填筑施工道路 受地形限制，两侧坝肩上坝道路坡陡弯急、高差大，旌工难度较大。 ( 4 ) 堆石坝主堆石料、过渡料及垫层料( 碎石排水) 全部采用水泉湾石料场 开挖出的新鲜灰岩料；次堆石料采用库岸、库盆及大坝坝基开挖的碎石土渣料及 石料。 ( 5 ) 为降低工程造价，需合理安排库盆开挖与坝体填筑进度，解决好坝基、 库盆开挖与相关项目施工交面的矛盾，尽可能减少堆存二次转运，提高宣接上坝 率。 ( 6 ) 鉴于工程旌工项目众多，相互关系复杂，施工干扰大，制约因素多，在 4 第1 章绪论 施工过程中必须做好内部和外部的相互协调工作，方可保证工期顺利实现。 1 3 3 下水库工程情况 下水库工程是西龙池抽水蓄能电站工程的一个重要组成部分，与武警水电二 总队共同完成的课题西龙池抽水蓄能电站土方调配与填筑设备方案研究就是 对下水库填筑土方调配与填筑设备的研究，由于本论文是以上述课题为基础做出 的，因此在这里只对下水库工程的情况做一个简单的介绍。 1 3 3 1 主体工程施工 由武警水电二总队承建的下水库由一座堆石坝和库岸围成，坝顶高程8 4 0 m ， 坝顶轴线长5 3 7 m ，坝顶宽1 0 m ，上游坝坡1 ：2 ，下游坝坡1 ：1 7 ，最大坝高9 7 m ， 下水库总库容4 9 4 2 万m 3 ，总填筑方量约6 8 6 万m 3 ，其中主堆石填筑2 5 4 万m 3 ， 次堆石填筑3 4 6 万m 3 。库内坝坡和库底均采用沥青混凝士面板防渗，库岸为钢筋 混凝土面板防渗。其主体工程包括：堆石坝工程、库盆工程、库岸防渗板工程、 进出水口工程、排水系统工程、补水沥青喷淋设施工程、金属结构及机电设备安 装工程、下闪虎沟渣场排水及挡护工程、基础处理工程以及安全监测工程。工程 施工时间为2 0 0 3 年8 月1 1 日2 0 0 8 年6 月3 0 日，即总工期为四年零十个月。 图1 2 坝体横剖图 c h a r t1 - 2 b o d yl a t e r a ls e c t i o nv i e wo f t h ed a r n 北京工业大学工学硕士学位论文 图1 - 3 西龙池工程施工图 c h a r t1 - 3 p r o d e e tc o n s t r u c t i o nd r a w i n go f x il o n g - e h i 1 3 3 + 2 设备准备情况 按照武警水电二总队的施工组织设计： ( 1 ) 参与下水库工程施工的各类机械设备均是按照各项目施工强度并留有一 定余地来配置的。 ( 2 ) 机械设备设备进场前均应进行维护、保养，以确保所有进场设备的性能 完好，保证设备在施工中的正常运行使用。 ( 3 ) 机械设备的日常维护与保养过程中有相应的制度措施，以保证机械设 备完好率和利用率分别达到8 5 和7 5 以上。 武警水电二总队的施工组织设计对设备配置有一个初步计划。 1 4 立题意义 目前我国大中型水利工程已基本上实现机械化施工，而通常机械设备具有一 次性投资大，维持其正常运转所必须的维护、保养、修理等费用高，在使用过程 中除带来高效率外，也存在一系列亟待解决的问题，如设备故障损失巨大，资金 消耗量大，设备的腐蚀磨损加大等，特别是对大型设备，这一特点就更加突出。 因此就迫切需要提高设备的使用效益，讲究设备投资效果，维持设备的正常运转。 6 第1 覃鳍论 设备管理既影响企业的产出又影响企业的投入，是影响企业经济效益的重要因素， 只有加强设备管理，加强设备寿命周期费用研究刊能管好、用好设备，才能管出 成果，管出效益。 “根据国内工程统计，堆石坝的运输费用约占整个建设费用的5 5 6 2 “。 西龙池抽水蓄能电站下水库坝体采用混凝土面板堆石坝，因此，在保证工程工期 的前提下，降低成本、降低运输费是非常重要的。这就需要管理者懂得管理，善 于管理，具有现代管理理念，充分考虑设备的经济性，实行设备一生全过程管理， 追求寿命周期费用最优化。 本论文以西龙池工程旌工组织设计为依据就旋工中重点采用的几种机械设备 进行选型与配套研究，通过对不同工程技术方案的比较得出结论，并对施工过程 中可能影响的因素进行分析，提出应注意的问题。在此基础上运用工程经济学的 方法对可能采用的机械设备的配套方案进行工程经济分析和不确定性分析，对影 响设备使用经济指标的敏感性因素进行综合评价。本论文是对施工组织设计的细 化和补充。 作为设备管理的一个部分，本论文还在西龙池工程机械设备配置的基础上运 用现代设备管理理论，着重从经济层面对设备运行的经济价值进行考核，对设备 寿命周期费用进行研究，其内容主要有：设备折旧、维修、低劣化损失分析、更 新改造的经济评价等。 本论文将以科研课题西龙池抽水蓄能电站土方调配与填筑设备方案研究 为依托，把西龙池工程机械设备配置与设备寿命周期费用结合起来进行研究。由 于机械设备的状况直接影响着施工进度、施工质量和施工成本，因此进行这方面 的探索和研究有着十分重要的意义。 7 北京工业大学工学硕士学位论文 第2 章西龙池工程下水库填筑机械设备的选型与配套 对于一些常用的机械设备，长期的实践及测算己积累了丰富的经验资料，并 且总结出一套公认的最佳经济运行条件，凭借这些资料，可不必逐项计算，就能 基本上确定经济有效的施工方案。例如能够承担土方工程( 挖、运、填) 的机械 或机械组合形式很多，推土机、铲运机、挖掘机、装载机等等都可作为选择对象。 若不考虑经济运行条件，几乎每种机械都能广泛地用于各种场合，但若要讲求经 济性与机械效率，那么每种机械都各自有其适用的场合，都各有其要求的匹配关 系。要根据工程量的大小、工程性质、地形条件、工期长短等等综合考虑才能选 定。 机械设备的使用是否合理的主要标志有经济性与高效率，这主要取决 于施工组织设计阶段的施工方案及具体机械的选择。如果方案、机型、配套组合 等等在施工组织设计阶段就已经存在着失误或差错，那么在运行阶段无论怎样精 心操作，加强管理都将无济于事。因此本章将以施工组织设计为依据就施工中重 点采用的几种设备进行选型与配套研究，它是对施工组织设计的细化和补充。 2 1 机械设备选型配套的基本原则 土石方工程所使用的机械设备主要有挖掘机械、运输机械、推土机械、装载 机械、铲运机械、凿岩钻孔机械、压实机械等。本文的主要研究对象是挖掘机械、 运输机械和推土机械。 西龙池下水库工程的坝体填筑是下水库工程的主要施工项目。其填筑工程量 为：主堆石料2 5 4 6 8 万m 3 ，次堆石料3 4 6 4 5 万m 3 ，垫层料1 1 1 万3 ，过渡料 8 4 5 5 万m 3 。计划填筑施工期为2 0 0 4 年4 月1 日至2 0 0 6 年l o 月3 1 日。“根据国 内工程统计，堆石坝的运输费用约占整个建设费用的5 5 6 2 ”“1 。同样，西龙 池下水库工程的坝体填筑施工，就其工作量而言，坝料的挖、装、运为主要施工 工序，是影响工程成本的关键因素。因此，如何在满足施工强度及合同工期的前 提下，合理配置机械设备并尽量利用施工单位的现有设备，取得最为经济合理的 第2 章西龙池工程f 水厍填筑机械设备的选型与配套 设备配置方案非常重要。 根据水利水电工程施工手册，机械设备选型配套的基本原则为： ( 1 ) 选型配套机械设备，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，且能满足施工强度和施工质量 的要求。 ( 2 ) 施工工程中各工序所采用的机械，要注重相互问的配合，应能充分发挥其 生产效率，确保生产进度。 ( 3 ) 选用配套机械设备，应首先确定施工工序中起主导作用的机械。其它机械 随主导机械而定，其生产能力应略大于主导机械的生产能力。 ( 4 ) 对所选用的机械设备，要从供货渠道、产品质量、操作技术、维修保养、 售后服务等方面进行综合评价，确保技术可靠、经济适用。 据此，机械设备选型配套主要体现在以下两个方面： ( 1 ) 与工程的具体实际相适应 水利水电工程施工环境复杂，施工条件千变万化，选用的机械设备一方面其 类型要适合于工地的气候、地形、土质、施工现场大小、运输距离、工程质量要 求等等；另一方面，机械设备的容量要与工程进度及工程量相符合，在条件允许 的情况下，尽量选择能满足施工内容的机种和机型。 ( 2 ) 具有较好的经济性 机械设备的经济性主要和其固定资产消耗及利用率有关。固定资产消耗与机 械设备的投资成正比。包括折旧费、大修费投资的利息等费用；而机械的运行费 用则与完成的施工量成正比，包括劳动工资、直接材料费、燃料费等。在选择设 备时，必须权衡工程量与机械费用的关系，同时要考虑设备的先进性和可靠性。 根据上述原则，结合西龙池工程具体情况，坝体填筑工程的主导机械应为运 输车辆，也即车辆运输能力必须满足填筑强度的要求，而其它机械如挖掘机、推 土机等的生产能力应略大于运输机械的生产能力。 北京工业大学工学硕士学位论文 2 2 设备合理使用的标志 机械设备合理使用的标志为 ( 1 ) 高效率 机械设备使用必须使其生产技术性能得以充分发挥，在综合机械化组合配 套使用中至少应使主要机械设备的技术性能得以充分发挥。 ( 2 ) 经济性 经济性是指在可能的条件下完成单位实际工程量的成本为最低。对于一个 既定的工程项目，即使选用的机械设备或综合机械化组列已经达到了比较理想 的效率指标，但不一定符合经济性的要求。 ( 3 ) 设备不正常损耗的防护 设备不正常损耗是指由于使用不当或缺乏应有的措施而导致机械设备的早 期磨损、过度磨损、事故损坏以及各种使原机技术性能受到损害或降低等。设 备不正常损耗防护就是设法采取防护措旌以避免不正常的损耗发生。 2 3 现有填筑方案的主要指标及机械设备的配置情况 2 3 1 坝体填筑料源情况 坝体填筑料源情况见表2 - 1 。 表2 - - 1 坝体填筑料源分布 t a b l e2 1 f illo u ta n db u il dt h em a t e r i a ls o u r c e d i s t r i b u t i o nt a b l ew i t hd a mb o d y 填筑料料源 运距 主堆石料 过渡料水泉湾料场 4 k m 垫层料 库岸、库盆、大坝坝基 0 5 k m 次堆石料 下闪虎沟回采料 3 5 k m 1 0 第2 章两龙池工程下水库填筑机械设备的选型与配套 2 3 2 坝体填筑分期情况 坝体填筑分期情况见表2 - - 2 。 表2 2 坝体填筑分期表 t a b l e2 - 2f i l lo u ta n db u i l de x p r e s s i n gb ys t a g e sw i t hd a mb o d y 填筑部位用料情况备注 i 期次堆石填筑坝基库盆开挖料直接上坝 主堆石料填筑水泉湾料场 i i 期 ( 坝体填筑至 坝基库盆开挖料直接上坝填筑在8 0 0 m 高程以下 主堆石区后) 次堆石料填筑 下闪虎沟回采料 填筑至8 0 0 m 高程以上 2 3 3 坝体填筑进度 坝体填筑进度见表2 3 。 表2 3 坝体填筑进度表 t a b l e2 - 3f i l lo u tt h ep r o g r a mo fb u i l d i n gw i t hd a mb o d y 时间 填筑形象( 高程)备注 4 月1 日开始填筑 2 0 0 4 年5 月3 1 日 7 4 3 m 1 1 月1 5 日 7 7 0 m 2 月2 8 日 7 8 5 m 次堆石+ ( 部分) 主堆石 5 月3 1 日8 0 0 m次堆石+ ( 部分) 主堆石 2 0 0 5 年 7 月1 5 日 7 8 5 m 全断面 9 月3 0 日8 0 0 m全断面 9 月3 0 日 8 3 8 5 m 全断面 2 0 0 6 经 1 0 月3 1 日结束 北京工业大学工学硕士学位论文 2 3 4 坝体填筑机械设备的配置情况 根据中国安能建设总公司西龙池工程旋工组织设计，坝体填筑所用堆石料及 过渡料均采用p c i 0 0 0 、p c 6 5 0 及p c 4 0 0 挖掘机进行挖装，配2 5 t 、2 0 t 及1 5 z 自 卸汽车运输上坝。垫层料的爆破石渣通过p c 6 5 0 、p c i 0 0 0 挖掘机进行挖装，2 0 t 自 卸车运输至破碎筛分系统进行破碎、筛分及制沙。垫层料、过渡料由于受条带宽 限制采用1 5 t 自卸车运输。用于次堆石区填筑的覆盖层开挖利用料从下闪虎沟回 采，挖运方式同堆石料。采用推土机平料，振动平碾碾压密实。 2 4 机械设备生产能力计算 设备生产率的计算通常有三种方法，一种为公式法，一种为定额法，另一种 为类比法。公式法计算方便，但公式中系数的确定有一定的难度。用定额法计算 设备生产能力在反映设备的实际生产能力方面有欠缺，类比法的困难在于各类工 程由于工程条件、施工作业水平、管理水平的差异，其可比性较差。本论文采用 第一种方法即公式法对机械设备的生产能力进行计算，并将计算结果与中国安能 建设总公司同类机械设备生产率指标作对比分析，在此基础上对结果进行适当的 修正。 这里需要说明的是生产率计算公式中各系数的取值是课题组成员共同协商确 定的；生产率的单位为m 3 ( 自然方) 台班，这种单位与旧定额单位是一致的。我 国现行的定额以机械设备的台时产量为基本指标，但水电水利工程施工机械选 择设计导则中生产率的计算公式的单位并未变。所以这里生产率的单位仍用计 ( 自然方) 台班。 2 4 1 自卸汽车生产率的计算 自卸汽车的生产率为车辆在单位时间内的产量。 p = t v k “k ，k ，k i t 5 ( 2 1 ) 其中：p 一台班生产率，单位：m 3 ( 自然方) 台班；t 一台班工作时间，取 t = 4 8 0 m i n ；v 一车箱容量，单位：i n 3 ；k o , 一汽车装满系数，取k 。产o 9 5 ；k s 一运输 1 2 第2 章西龙池t 程f 水库填筑机械设备的选型与目d 套 损耗系数，可取0 9 5 ；k t 一时间利用系数，与日台班数有关，三班取k t = o 7 5 ； k 。一物料松散系数，一般取k k = 1 1 1 3 ；t 一每次作业循环时间，与运距和车速 有关( 本工程：水泉湾料场料至填筑区平均运距为4 k m ，取t = 4 0 m i n ；下c j ；! f 虎沟 土石料运输至填筑区平均运距为3 5 k m ，取t = 3 0 m i n ；开挖料直接上坝平均运距 为0 5 k m ，取t = l o m i n ) 。自卸汽车生产率计算见表2 4 。 表2 4自卸汽车生产率计算表 t a b l e2 4p r o d u c t i v i t yr e c k o n e ro fd u m pt r u c k 型号规格t ( r a i n )v ( m 3 )k c h k s k tk kt ( m i r l ：i 豢! 鬻 麟黪 4 0 篓爱瓣罄鳓鞭i j 奔驰3 2 2 9 k ( 2 0 t ) 4 8 01 40 9 5o 9 50 7 51 2 3 0i 赣瓣l 鍪麟蘩黧 1 0：i 冀霹畿蘩蘸鬻i 4 0瑟瑟懑鬻滋醚i , - ! i 斯太尔1 4 9 1 ( 1 5 t ) 4 8 01 1o 9 5o 9 50 7 51 2 3 0瓣黧懑戮鳞i 瓣簿 1 0嚣鬻纛滋鍪l 麓篓 4 0 蒸蠢蘸i l 熏蘩誊 东风1 5 3 ( 8 t ) 4 8 080 9 50 9 50 7 51 2 3 0纛慧i 麓t 溺篓鬻蠢 1 0 鬻蘩i 淤麓鬻骖： 2 4 2 单斗挖掘机生产率的计算 单斗挖掘机的生产率表示在单位时间内铲斗从掌子面中挖取并卸到运输车辆 或料堆上的土石方，可按下面公式计算： p=tvkk|kd”。(2-2 其中：p 一台班生产率，单位：m 3 ( 自然方) 台班；t 一台班工作时间，取 t = 4 8 0 m i n ；v 一铲斗容量，单位：m 3 ；k 。一铲斗充满系数，为铲斗所装土壤体积与 铲斗几何容积的比率，具体根据土壤性质和工作装置形式的不同而不同，这里取 k 。= o 8 ( 黏土) ；k t 一时间利用系数，视具体施工条件而定，i t = k y k z k x ( k y 一 挖掘机在掌子面内移动影响系数，取k y = o 9 6 ；k z 一掌子面高低与旋转角大小校 正影响系数，取i z = o 9 8 ；k x 一按施工管理条件良好，作业条件良好取k x = o 7 5 ) ； k 广一物料松散系数，是确定土石方机械工作量的重要因素之一，其值不仅取决于 土壤的级别，还取决于挖掘机铲斗容量的大小，对i 级土i k 1 1 1 3 ，这 北京工业大学工学硕士学位论文 里取g k 一1 2 ；t 一每次作业循环时间，单位：m i n 。单斗液压挖掘机生产率计算见 表2 5 。 表2 5 单斗液压挖掘机生产率计算表 t a b l e2 5s t r u g g l ea g a i n s tt h ee x c a v a t o rp r o d u c t i v i t yr e c k o n e ro ft h eh y d r a u l i c p r e s s u r eo n l y 型号规格 下钿 n )v fm 3 ) k 。mk y k 7k o k t瓤： t ( m i n ) 。鬻；。餐搦 p ( ：6 5 0 ( 正) 4 8 03 。80 8 。09 60 9 807 50 7 j1 2o 、4 7鬻j 1 8 2 5 , 。5 5 7 l ，c 1 0 0 0 ( 正) 4 8 05 508o9 609 807 5( ) ，7 11 。2+ 辑5 0 、 辫2 1 4 。8 戮3 7 荔1 。 i j 0 5 。0：，魏0 3 2 1 3 p c i 0 0 0 ( 反) 4 8 04 i50 8 ：( 】9 509 80 7 50 7 1l 2 “ jo ；5 8 i鍪鬻7 0 7 0 涟3 麓 c 4 0 0 6 ( 反) _ 4 船j秘，黔 0 ，8o 9 609 807 5o w_ 撑2 p c 2 2 0 7 ( 反) 4 8 0t 2 弑觐l躐委i 6 ，4 9 一 o 80 ，9 609 8o7 j ) 7 习2 i ： 12 ji0 _ 4 0 7鬻籀3 9 5 。? 1 1 4l j p c 2 0 0 5 ( 反) 骢雕0 70 8 ：09 60q 8( ) 7 50 7 1 2 4 3 推土机生产率的计算 推土机用直铲进行铲推作业时，其生产率为： p = t v k d k 。k | k k t ” 矿：月2 工c o t 由2 5 ( 2 3 ) ( 2 4 ) 其中：p _ 台班生产率，单位：m 3 ( 自然方) 台班；t 一台班工作时间，取 y = 4 8 0 m i n ；v 一一次推移土石料体积，单位：m 3 ；h 、l 一推土铲高度与宽度，单位： m ；巾一推送土石料的自然倾角，取中= 3 5o ( 黏土) ；k p 坡度影响系数，运距1 5 m ， 取k 。= l ；k s 一推移损失系数，k s = o 7 5 一o 9 5 ；k t 一时间利用系数，与工作面条 件有关，一般取k t = o 7 一o 7 5 ；k k _ 物料松散系数，可取0 7 ；t 一每次作业循 环时间，单位：m i n ( 本工程：场地平整取t = o 5 m i n ，集料取t = l m i n ) 。推土 机生产率计算见表2 6 。 2 4 4 机械设备生产能力汇总 机械设备生产能力汇总见表2 7 。 j 4 第2 章西龙池工程下水库填筑机械设备的选型与配套 表2 6 推土机生产率计算表 t a b e2 - 6p r o d u c t i vj t yr e c k o n e ro ft h eb u l l d o z e r 型号规格 h ( m )l ( ) 巾c o t 中；纛戮 t ( m i n ) kk 。k 【如 t ( m i n )巍缬! z 赣班) 0 5； 鬻笺二酾、 d 3 5 5 a 一31 8 7 55 2 33 5 o 8 2蒸4 8 010 8 80 7 40 7 li 戮蠢i 添 o 5| 巍糕鬟 d 1 5 5 a 一3l _ 7 9 04 1 33 50 8 2震 4 8 0lo 8 80 7 40 7 1j 戳；g 警? i 鬻糕； d 8 5 z 一1 81 3 0 03 5 03 5o 8 2妻萋蓬鐾4 8 010 8 80 7 40 7 05，2 l 潞；蓬蕊 鬻藏1 1 0 8 11 表2 7 机械设备性能参数一览表 t a b l e2 - 7p a r a m e t e rt a b l eo fm e c h a n i c a le q u i p m e n tp e r f o r m a n c e 设备名称型号规格斗容( 一)载重量( t )发动机额定功率生产率( m 3 台班) 奔驰3 2 2 9 k2 09 4 7 6 ( 1 2 6 3 5 )( 3 7 9 0 5 ) 自卸汽车 斯太尔1 4 9 1 1 57 44 6 ( 9 9 2 8 ) 2 9 7 8 3j 东风1 5 3 85 4 1 5 ( 7 2 2 0 ) 2 1 6 6 0j p c 6 5 0 ( 正) 3 81 8 2 55 5 p c i 0 0 0 ( 正)5 5 2 4 8 37 i p c i 0 0 0 ( 反)4 52 0 3 2 1 3 挖掘机 p c 4 0 0 ( 反) 1 87 0 0 7 3 p c 2 2 0 ( 反) 1 25 7 6 ，4 9 p c 2 0 0 ( 反) 0 73 9 5 1 4 d 3 5 5 a 一3 3 0 6 k w 6 7 2 4 8 9 ( 3 3 6 2 4 5 ) 推土机 d 1 5 5 a 一32 3 5 k w4 8 3 9 9 1 ( 2 4 1 9 9 5 ) d 8 5 z 1 81 6 2 k w2 1 6 3 4 0 ( 1 0 8 17 0 ) 注：( 1 ) 自卸车生产率中不带括号值为水泉湾至填筑区运输时的生产率；小括号内值为r 闪 虎沟至填筑区运输时的生产率：方括号内值为由库盆直接上坝运输时的生产率。 ( 2 ) 推土机生产率中不带括号值为场地平整时的生产率：小括号内值为集料时的生产率。 2 5 填筑机械设备选型配套方案 在工程施工中，不仅每一个工序配置的机械应符合使用要求，而且在机型、 性能、数量上都应按施工要求进行组合配套，才能经济合理地实现机械化施工。 北京工业大学工学硕士学位论文 2 5 1 自卸汽车需用量的计算 按每天工作3 个台班，每班工作6 小时，每月工作2 5 天进行计算。 ( 1 ) 在主堆石填筑高峰( 这时也是填筑用车高峰) 即2 0 0 5 年8 月至2 0 0 5 年9 月，按照进度计划，此时坝体填筑尚未达到8 0 0 m 高程( 此时次堆石料暂停上坝) ， 根据土石方平衡，主堆石、次堆石、过渡料月填筑强度分别为2 1 9 ，0 ，3 1 8 万 m 3 月。 a ) 主堆石需用2 0 t 自卸车 2 1 9 1 0 4 ( 9 4 7 6 3 2 5 ) = 3 1 ( 辆) b ) 次堆石需用2 0 t 自卸车 0 c ) 过渡料需用2 0 t 自卸车 3 1 8 1 0 4 ( 9 4 7 6 x 3 2 5 ) = 4 4 7 ( 辆) ( 2 ) 在次堆石填筑高峰2 0 0 4 年1 0 月，按照进度计划，此时填筑高程在8 0 0 m 以下，因此按施工组织要求，次堆石料取自坝基、库盆即直接上坝。主堆石、次 堆石、过渡料月填筑强度分别为1 1 1 ，2 0 7 ，2 0 万m 3 月。 a ) 主堆石需用2 0 t 自卸车 1 1 1 1 0 4 ( 9 4 7 6 x3 x 2 5 ) = 1 5 6 2 ( 辆) b ) 次堆石需用2 0 t 自卸车 2 0 7 1 0 4 ( 3 7 9 。0 5 3 2 5 ) = 7 3 ( 辆) c ) 过渡料需用2 0 t 自卸车 2 x1 0 4 ( 9 4 7 6 x 3 x 2 5 ) = 2 8 1 ( 辆) ( 3 ) 过渡料填筑高峰发生在2 0 0 4 年4 月至2 0 0 4 年5 月，按照进度计划，填筑 高程低于8 0 0 m ，因此按施工组织要求，次堆石料取自坝基、库盆即直接上坝。主 1 6 第2 章西龙池工程下水库填筑机械设备的选型与目b 套 堆石、次堆石、过渡料月填筑强度分别为0 ，1 3 8 ，8 3 万m 3 月。 a ) 主堆石需用2 0 t 自卸车 0 b ) 次堆石需用2 0 t 自卸车 1 3 8 1 0 4 ( 3 7 9 0 5 3 2 5 ) = 4 8 6 ( 辆) c ) 过渡料需用2 0 t 自卸车 8 3 1 0 4 ( 9 4 7 6 3 2 5 ) = 1 1 6 8 ( 辆) 2 0 t 自卸汽车需用量见表2 8 。 表2 - - 82 0 t 自卸汽车需用薰计算表 t a b l e2 - 82 0 td u m pt r u c kn e e d sc o n s u m p t i o nr e c k o n e r 单项或综合高峰 高峰期时段 填筑强度( 万m 3 d ) 2 0 t 车( 辆) ( 不含各用) 项