DL T 5133 2001 水电水利工程施工机械选择设计导则 5

 

表3  每米孔深爆破石方量

岩石坚 固系数f	炮孔直径(mm)
	70	105	150	200	250	300
<6	7.4	17.5	35	65	100	140
6～8	7.0	16	32	60	92	130
8～10	6.5	14	30	52	93	120
10～12	6.0	13.5	28	48	77	110
12～14	5.7	13	26	47	75	105
14～18 18～20	5.5 5.0	12 11	25 24	45 42	72 67	100 95

 

A2土石方开挖和运输机械

A2.1挖掘机、装载机和铲运机

2.1.1公式(A4)说明：

——铲斗充满系数。对挖掘机，壤土取1.0，黏土取0.8，爆破石渣取0.6：对装载机，当装载干砂土、煤粉时，取1.2，其它物料同挖掘机：对铲运机，一般取0.5～0.9，有推土机助推时，取0.8～1.2。

  (2) ——时间利用系数。对挖掘机，应取为以下三部分的乘积：①挖掘机在掌子内移动影响因素，根据掌子宽度和爆堆高度，取0.9～0.98；②掌子高低与旋转角大小较正影响因素，当旋转角为90°、掌子高为最佳值时，取1.0；旋转角为180°、掌子高为最佳时，取0.71；③与作业条件、机械运用和管理水平有关，当均为良好时，取0.75；作业条件一般，机械运用与管理水平良好，取0.70；对装载机，可取0.7～0.8；对铲运

机，取0.65～0.75。

  (3)  ——物料松散系数。对挖掘机和装载机，I～Ⅳ级土取1.10～1.30，I级土取小值，Ⅳ级土取大值，爆破石块取1.43；对铲运机，由于铲装时土料之间的挤压作用，取值可稍小，一般取1.10～1.25。

  (4)卜一每次作业循环时间。对挖掘机，当旋转角为90°，掌子高为最佳值时，取0.33～0.56，易挖时取小值，难挖时取大值；对装载机，t按下式计算：

                                 (3)

式中：——铲装时间，取0.35min～0.6min，易装取小值，难装取大值；

     ——运输时间，mm；

                                    (4)

式中：L——运距，m，原地装车时L=0；

    ——平均行驶速度，m／min，与路面状况、坡度、运距等因素有关，设计时可取平均行驶速度为300m／min(18km／h)；

    ——卸载时间，取0.2min～0.3min;

    ——变向时间，取O.lmin。

  对铲运机，由铲装、运、卸、空回四部分组成，具体由作业条件定。

A2.1.2公式(A5)说明：

  (1)此处取月为计划时段，计算结果应满足施工高峰期对土石方开挖强度的要求。

  (2)装载机作为主导挖装机械时，需要量按公式(A4)计算：作为辅助机械时，一台装载机宜为2台挖掘机服务，大斗容挖掘机应配备较大斗容的装载机进行辅助。

A2.2自卸汽车

A2.2.1公式(A6)说明：

  (1) ——汽车装满系数

      =                                   (5)

  =挖装机械的铲斗充满系数×铲斗斗容×装车斗数

式中：——汽车实际装载方量，；

     ——汽车车箱容量，；

  (2) ——运输损耗系数，可取0.95；

  (3) ——时间利用系数，日工作台班制为一班时取0.85，二班取0.8，三班取0.75；

  (4) t——每次作业循环时间，min。

                                   (6)

式中：  ——装车时间，min

      =+                               (7)

  n——装车斗数；

  m——挖装机械每分钟装车斗数：

、——挖掘机装车时，取值见公式(A4)说明；装载机装车时，取=l，=1；

    ——进入装车位时间，取0.2min～0.5min；

    ——行车时间，min

     =                                 (8)

    L——运距，m；

    ——平均车速，m／min；

    ——卸车时间，min，通常取l.Omin～1.5min。

A2.2.2自卸汽车的需要量按公式(A5)计算，对有关问题说明如下：

  (1)额定台班数应视为计划时段内规定实际作业应达到的台班数，额定台班数的高低标志着施工组织设计与管理水平的高低，也是机械完好率、利用率的综合体现。

  (2)自卸汽车与挖装机械配套时，对控制进度的项目应保证挖装机械连续作业，汽车配备量宜比计算值增加10%～l5%：对非控制进度项目，主要考虑降低挖运单价时，汽车配备量可不增加，但应考虑到因挖运机械配合不完全协调对作业循环时间的影响，对配套机械的生产率应乘以小于l的配套影响系数。该系数可在0.8～0.85中选取。

A2.3推土机

A2.3.1公式(A8)及公式(A9)说明：

    ——坡度影响系数，运距为15m、30m、65m、100m时分别为l.0、0.6、0.3、0.2，上坡时酌减，下坡时酌加。

    ——推移损失系数，取0.75～0.95，松散土和石渣取小值，黏性土取大值；运距小时取大值，反之取小值。

  ——时间利用系数，与工作面条件有关，一般取0.7～0.75。

  ——勘料松散系数，可取0.7。

  ——土石料的自然倾角，砂与壤土取30°～35°，黏土与砂砾石取35°～40°。  -

  t——每次作业循环时间，min。

     =+                                  (9)

式中：L——运距，m；

    ——推运和回程的平均速度，可取50m／min；

    ——铲土、换挡，放下和提升推土板以及转向所需时间，取l.Omin。

    推土机的利用率和需要量，与推土机的使用目的有关。在巴西伊泰普导流明渠开挖中，共配备CATD8推土机43台，利用率低于其它开挖设备，仅50%，主要原因是用作辅助机械。国内推土机使用利用率因工程情况不同有很大差异，当用作主要开挖机械的辅助机械（这是推土机的主要使用工况）时，需要量应根据工程具体情况而定，故未作明确规定。

A3水下土石方开挖和运输机械

A3.l—A3.3公式(A10)～(A12)说明：

  (1)各类工作船舶的斗充满系数及物料松散系数根据水下岩土性质不同由有关手册查取。

  (2)铲斗船与抓斗船每挖一斗循环时间参见表4。

表4  铲斗船与抓斗船每斗循环时间

 

  (3)各类施工船舶施工产量参考定额(／台班)可查阅有关手册或产品目录。计算生产能力应与现有工程达到的实际生产能力进行分析比较，必要时进行修正。

A3.4公式(A13)说明：

  生产性停歇时间，系指挖泥船在生产过程中必须进行的各项作业所停歇时间；

  非生产性停歇时间，系指挖泥船在生产过程中因工作不当或发生意外原因造成的停工时间。

A4基坑排水机械

A4.1水泵备用系数可参考表5。

表5水泵备用系数

 

附录B(提示的附录)

混凝土工程施工机械计算

Bl混凝土浇筑机械

B1.1缆机、门机、塔机、履带式起重机

Bl.l.l公式(Bl)说明：

  n——每小时吊运的次数，由吊运一次的循环时间t决定。t与吊勾升降高度与速度、小车运行距离与速度、起重机移动速度、供料情况、浇筑块的工作条件（如尺寸大小、结构形状、预埋件与模板拉条多少等）以及操作熟练程度有关。国产缆机小车的运行速度为360m／min～420m／min，吊钩升降速度90m／min～120m／min。国外高速缆机运行速度：小车500m／min～600m／min，最高达690m／min，吊钩125m／min～290m／min。塔架移动速度，国内外相差不多，一般多为6m／min～8m／min。初步设计时，根据已有经验，国产缆机可按

n= 8～12考虑。

B1.1.2公式(B2)说明：

  ——吊罐容积利用系数，考虑混凝土损耗，可取= 0.98；

  ——综合影响系数，视施工组织方法而定；当起重机只用于浇筑混凝土时，=1，起重机还承担其它辅助工作时则相应取值；

  ——时间利用系数，视起重机台数、供料方式和台班内时间利用等情况而定。

B1.1.3公式(B3)说明：

    考虑月不均衡系数，按高峰时段月平均浇筑强度的1.1～1.2倍取值。

B1.1.4公式(B4)、(B5)说明：

  ——浇筑铺料层厚度，按平仓振捣手段决定；

  t——铺筑层允许间歇时间，施工时通过试验决定。

    关于起重机的生产能力，除利用有关公式进行计算外，还应进行工程的类比。缆机一般控制的面积较大，能够浇筑的仓面多，时间利用系数较高，所以台月的生产率较高。门、塔机等臂杆式起重机，由于其活动范围较缆机小，能够控制的浇筑块少，设备效率不易得到充分发挥，故台月生产率一般低于同容量的缆机。据部分统计资料，吊罐容量为3～6的缆机，平均台月生产率约10.0×～35.0×，同容量的门、塔机，其台月平均生产率仅3.0×～13.0×。

B1.2插入式振捣器

B1.2.1、B1.2.2初步设计时，可根据混凝土的小时入仓强度，振捣器的生产率取10m3／h，计算一个浇筑仓位的振捣器使用台数并加备用量，决定振捣器的需要量。

B2混凝土运输机械

B2.1在计算有轨机车台班生产率和所需配备列车数量时，应注意控制列车上料，重车运行和起重机吊运一罐混凝土的循环时间，应使重车运行和卸料完毕的耗时控制在20min～30min左右。混凝土装料时间与每列车所载混凝土罐数及每罐容量有关，也与拌和厂出料斗的容积、拌和机容量和拌和时间有关。当料斗容量恰和料罐容量相同时，装料时间等于装满一料斗所需的拌和时间乘以混凝土罐数。当列车所载运的平台车立罐数量越多，则每台列车运输效率越高，但平台车的数量增加，列车装卸料时间越长，混凝土就有开始凝固的危险，站场铁路布置也有困难。因此，在确定列车数量和每列车所载混凝土罐的数量时，必须充分考虑防止混凝土发生初凝的时间要求。台班时间利用系数Kt和混凝土罐容积利用系数Kv，可查有关手册和工程总结。

B2.2本计算公式是假定物料在槽型带上堆积为三角形断面和梯形断面之和，两侧托辊的槽角为20°，中间托辊的长度等于0.4B，而推导得到的。使用公式时应注意上述假设条件。胶带输送机的带速不宜过高，否则将使混凝土砂浆损失和分离情况加剧。表6所列各工程胶带输送机带速可供参考。

表6 各工程所用胶带输送机带速表

工程名称	新安江	丹江口	刘家峡	桓仁	葛洲坝	新丰江	下马岭
带速 m／s	1.5～1.7	1.77	1.7	1.0～1.5，	1.5～2.0	1.5	1.0～1.2

 

    在运输速度一定的情况下，胶带坡度与混凝土的坍落度、标号、级配等性能有关，当输送机的安装倾角增大时，带条上物料的横截面积减小，所以在公式(Bll)中有胶带倾角系数，取0.9～1.0，当倾角增大时取小值，水平布置时取1.0。装料不均衡系数可取0.8～0.9，时间利用系数一般取0.75～0.85。

附录C(提示的附录)

碾压式土石坝旌工机械计算

Cl碾压机械

C1.1羊足碾的接触压力如果过小，则不能产生土料压实所需要的压强：如果过大，则羊足碾可能对土料产生剪力破坏，因此，应依据最佳的接触压力来确定碾重的大小，碾重大小的调整可以通过调整配重来实现。

C1.2振动凸块碾的碾重与激振力之间应有一个恰当的比例，如果碾重过小，有可能在振动碾压过程中，压实机械本身在地面弹跳，使连续的振压变成间歇的振压，影响压实效果：如果碾重过大，则不能产生有效的振压，或者可能对土料产生剪力破坏。因此，在公式中给了一个系数，取值0.25～1.00，表明碾重控制为激振力的0.25倍～1.00倍。

C1.3、C1.4压实机械的生产率和需要量以实际作业参数为依据进行计算。

C1.5拖式碾压机械因不备动力，所以选用时，应同时考虑与其配合的拖拉机的自重和功率，拖拉机最小自重是保证拖拉机牵引拖式碾时不打滑；最小飞轮功率是保证拖拉机有足够的牵引力；余裕系数是保证拖拉机适应压实作业中遇到的滚动阻力和附着条件变化较大的情况。

  作业速度、阻力系数及附着系数的选取可查有关资料。

C3沥青混凝土施工机械

C3.1在选用成套的沥青混凝土拌和设备时，应注意沥青混凝土拌和设备的额定生产能力是以道路沥青混凝土为对象的，用于制备水工沥青混凝土时，其实际生产能力由于下列原因而有所下降：①细料较多，有的还加入掺合料，拌和时间较长；②温度要求较高；⑨改换配合比需中止运转。因此，在公式C8中有一折减系数。

C3.2每车沥青混凝土所需的拌和、装车时间T可参见表7。

  当拌和能力大于摊铺能力时，运输车辆可适当减少，使供料速度和摊铺能力相适应，但需加设沥青混凝土的保温贮料罐。

表7  每车沥青混凝土所需的拌合、装车时间T

 

C3.3摊铺机斜坡铺设的日平均产量与坡长有关，以有代表性的一个条幅的一层沥青混凝土作为计算单元，则其重为

                                  （10）

   式中：——铺一个单元的重量，t；

         b——条幅宽度，m；

         ——条幅坡长，m；

         H——铺设层厚，m；

        ——沥青混凝土密度，t／m3;

        ——超铺系数，各层不一，最下面一层较大。

  摊铺一个单元的沥青混合料所需的时间：

                                           （11）

即                                  （12）

式中；——摊铺一个单元所需时间，mm；

          ——摊铺时间，min；

——摊铺机由坝顶下降至坡脚的时间，mm；

——其它时间，包括铺设准备、顶部处理、卷扬台车移动、每一次供料等所耗时间，一般20min～30min；

——摊铺速度，m／mm；

 

       ——摊铺机下降速度，m／mm。

喂料斗供应这一单元沥青混凝土所需时间为：

                                   （13）

式中：——摊铺一个单元喂料所需时间，min；

      ——喂料车装载量，t；

      ——喂料车每次装卸时间，mm；

     ——喂料车上下行驶平均速度，m／min；

其余符号代表意义同前。

为了保证摊铺机连续摊铺，必须使< 。

在保证供料、连续摊铺的条件下，摊铺机的日产量为：

                                            （14）

   或                                                       （15）

式中：——摊铺机的日产量，／d；

     ——摊铺机的日产量，t/d；

      T——日铺筑小时数，一般取6h；

      K——时间利用系数，取0.8。

附录E(提示的附录)

地下工程施工机械计算

El钻孔凿岩机械

El.l凿岩机的钻进速度与岩石硬度有关，厂家提供的产品说明书中所列钻进速度一般未涉及岩石硬度。对于不同的岩石，凿岩机的钻进速度可查阅有关手册等资料。

  计算所得钻孔机械数量可能偏少，可按定额或以往工程经验作调整，同一个工作面究竟应布置几台凿岩机，不同的设计或施工单位确定的数量可能不同。例如，鲁布革工程七家公司投标引水隧洞开挖，大成公司每个工作面配备2台三臂凿岩台车，即6台凿岩机，前田公司每个工作面配备1台四臂凿岩台车，即4台凿岩机。

E2运输机械

E2.1本条所列计算公式为经验公式，装岩机技术生产率Pj和装渣技术熟练综合系数Ks，可参考有关手册和工程经验。

E2.2公式中所列矿车装满系数Kch取0.70～0.95，当爆破石渣料径小时取大值，反之取小值。

  根据SDJ 338-89《水利水电工程施工组织设计规范》第3.6.12条规定，采用有轨运输方式，机车在洞内行驶平均速度按6km／h计，本条文给出另一种列车往返循环时间Tc的计算公式，根据地段不同条件，将斗车速度作分别计算，不同地段车速可参考表8。

E23本条说明装载机生产率计算公式与附录A土石方开挖机械计算相同。由于装载机用于洞室出渣时，计算公式中系数取值范围与土石方明挖时有区别，所以仍将装载机生产率计算单独作为一条列出，其目的是提供各种系数的取值范围，本附录后面还有类似情况出现，也是考虑地下工程开挖计算系数取值范围的特殊性。

表8地下工程有轨运输允许速度

 

  对于地下工程爆破石渣，各手册和有关书籍所取铲斗充满系数范围略有不同，最低取0.6～0.8，最高取0.7～1.0。本规范推荐选用0.65～0.90，对于爆破后粒径较小的石渣取大值，粒径较大取小值。

  时间利用系数推荐取0.8～0.9，也可根据以往工程经验或设备状况和管理水平确定。循环时间t包括铲取、卸料、改变挡位及行驶方向、短距离行驶等所费时间。t值可参考表9选取。对于人力换挡式装载机，t值应相应增加10s～15s。

表9  一次装载循环时间

 

E2.4计算自卸汽车小时运输能力P时，其装满系数的选取与装载机铲斗斗容和汽车斗容之比有关。由于此比值为整数，装载机一般不可能用整数铲将车斗装满，则实际所装体积与汽车斗容之比即为装满系数。装满系数可根据经验确定，或根据已选定的装载机和自卸汽车经计算确定。

  计算自卸汽车往返循环时间时，根据SDJ338-89《水利水电工程施工组织设计规范》第3.6.12条第二款规定，汽车在洞内、洞外的行驶速度分别按10km /h和25km／h计算。有些手册及资料在计算瓦时，将车速分别按重车、空车选取，考虑到所取车速已远低于车辆额定车速，就不再分别选取重车、空车平均车速。

    本条第三款为一个工作面所需车辆计算式，数个工作面共用一套设备时，需进行平衡后再计算所需总量为了减少每个工作面所需车辆，可在洞口附近布置临时弃渣处，缩短运距，待进行钻孔爆破等作业时，再将石渣从临时弃渣处运到永久弃渣处，可充分发挥自卸汽车的效率，减少对车辆的需求量。

附录F（提示的附录）

场内外运输设备计算

F1载货汽车运输生产率的确定

Fl.l公式符号含义及计算

  装载重量利用系数是指车辆实际完成的周转量与额定周转量之比，用以表示车辆在载重行程中载重能力的有效利用程度。

                            (16)

式中：——车辆实际完成周转量之和，t·km；

    ——车辆实际完成周转量之和，t·km；

    ——车辆实际装载重量，t；

    ——车辆额定装载重量，t；

    ——载重行程总长度，km。

  为行程利用系数，又称里程利用率，是指统计期内车辆的载重行程与总行程之比，用以表示车辆总行程的有效利用程度。

                                    (17)

式中：——统计期内车辆的总行程，km；

    ——统计期内车辆的载重行程，km;

    ——统计期内车辆的空车行程，km；

    ——技术速度是指车辆在行驶时间内的平均速度，用以表示车辆行驶的快慢：

                                            (18)

式中：——车辆在行驶时间内的总行程，km；

    ——车辆的总行驶时间，h。

F1.2公式符号含义及计算

  工作率是统计期内工作车日与总车日之比，用以表示企业总车日的实际利用程度，即实有多少车日用于路线上工作，又称工作车率或出车率。

    (19)

式中：——工作车日；

     ——非完好车日（粗略计算时可用保修车日代替）；

     ——待运车日，指由于气候、道话条件变化或由于组织不当等原因而整日未进行运输工作的车日数；

——总车日。

  总车时利用率是指统计期车日内车辆在路线上的工作车时与总车时之比，用以表示平均一个车日在24小时中，有多少时间用于出车工作，又称昼夜时间利用系数。

F2起重机械的选择计算

F2.1起重机的最大起重量随起重幅度的增火而减少，冈此公式(F5)确定的起重量并彳i是起重机的最大额定起重量，而是对应起重幅度下的最大起重量。起重量与起重幅度的关系可在起重机的技术说明书中查阅。

  公式(F6)中的系指起重机本身的稳定力矩，而系指起吊负荷时的倾翻力矩。为保证超重机能安全作业，要求大于，即稳定安全系数应大于1.0。

F2.2起重机的起重高度H系指起重吊钩到停机面的垂直距离，其最大值与起重幅度有关，它们之间的关系可在起重机的工作特性曲线上查得

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