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行业发展史


1  施工机械化解读

2  综合机械化施工

3  基本发展历程

4  现代施工技术的发展

5  机械化施工组织与装备


施工机械化(也称建筑机械化)是国家工业化的重要标志之一。中华民族的祖先,从远古时代起,就学会了应用各种工具来完成预想的施工工程。中华人民共和国建立后的50多年来,我国施工机械化事业随着国民经济建设的发展,从无到有,从小到大,逐步发展。在机械化施工技术与组织、机械设备的合理使用与维修、施工部门设备的科学管理以及有关机械化施工的科学研究、教育培训、设备制造与技术改造等方面都取得了十分显著的成就。

建设工程采用机械施工,不仅可以代替笨重的体力劳动,减轻工人的劳动强度,而且能节省大量人力物力,提高效率,降低施工成本,加快施工进度,确保工程质量。

衡量施工机械化水平的主要标志是,机械化程度、机械装备率、设备完好率和设备利用率等。某个单项指标都不能完全说明施工机械化水平的高低。必须以工程项目的为象,进行最佳施工工艺方案设计,使主导机械、辅助机械以及配套设施的机型、规格等都能适应施工工艺流程的要求,并且获得较高的劳动生产率和经济效益。

我国建筑业的迅速发展,建筑机械化起到了至关重要的作用,它是建筑业生产力水平的重要标志,是衡量建筑行业技术进步的重要标准之一。据《中国建筑业年鉴2006》资料显示,2005年全国建筑企业自有施工机械设备年末总台数为879.85万台,总功率13765.56万千瓦,比1995年分别增长了153%和95%。自有施工机械设备年末净值2503.77亿元,占自有固定资产净值5056.5亿元的49%。全国建筑施工机械化程度也由20世纪80年代的不到80%发展到现在的95%以上,有的施工领域已实现完全机械化施工,这充分反映了我国建筑业施工机械整体水平的快速提高。特别是在一些大型基础建设施工领域,许多新技术、新工法的应用都以新设备为依托,机械设备在大型、重点工程中发挥着决定性的作用。

1 施工机械化解读

施工机械化是指在整个施工过程中,使用机械来代替手工劳动、节省人力和减轻劳动强度、提高施工质量、降低材料消耗、、加速施工进度、采用机械施工,如果配套合理,能够大大提高劳动生产率,加快施工速度。确保工程质量。

1.1 几个基本概念

判断施工机械化水平是一个含义较广的问题。对于施工企业来说,经常要考虑的主要有以下4项指标。

1. 机械化程度、可以用货币计算,也可以用工程量计算。由于各地劳动力价格不尽相同,机械费用的计算方法也不同,所以用工程量来计算比较真实。

2. 机械装备率。一般指每1000施工人员所占有的机械台数。通常用功率、重量或者投资来计算。如4700t/千人或2.7t/人。

3. 设备完好率。指施工企业内,机械设备的完好台数与总台数的比率。完好率反映了一个企业的管理水平,直接表现在机械的可靠性和寿命、维修保养状况、操作水平以及管理的科学性。

4. 设备利用率。指实际使用的台班数与全年应出勤总台班数的比率。设备利用率与施工任务的饱满程度、调度水平以及机械设备本身的完好程度有密切关系。

1.2 施工机械化水平的判别

采用前述单项指标,甚至综合起来,都不能全面科学判断施工机械化水平的高低。就机械化程度而言,无论是某一工种工程(如土方工程或混凝土工程)或几个工种工程的综合指标,都只能反映以机械代替人力或减轻劳动强度的程度,还远不能反映“化”的水平。施工机械化,关键在一个“化”字。往往有机械化程度很高的施工工程,但施工人员节省不多,施工速度也不快,有时质量还不能保证。机械装备率也只反映一个施工单位对某个工程项目的装备水平或规模,但反映不出配套关系。往往主导机械台数或总功率并不大,但辅助机械(例如运输车辆)台数多,且总功率大,也可能中小机械占的比例大。虽然机械装备率很高,但配套很不合理,不能科学搭配,因而施工效率很低,“化”的水平不高。

判别施工机械化水平的高低,应以工程项目为对象。例如,对规模相当的同类工程,在施工条件相仿的情况下,劳动生产率的高低,往往也能说明其施工机械化水平的高低。判别和评定施工机械化水平,要考虑施工条件、施工方法、机械性能、容量、可靠性、管理水平、维修与保养状况、操作熟练程度等诸多因素。要从实际效果来衡量“化”的水平。就是说,从节约劳动力或施工高峰期的人数、工期或年度竣工量、劳动生产率或工种工程的单位耗工量来衡量。

例如,修建一个100m以上大坝的高峰人数,机械化水平高的只需500~1000人,而机械化水平低的却要上万人。修筑一个土石坝,从石料开采、装运到填筑、压实等,要实现流水作业。基本施工方法有单机施工和连续施工两种。单机施工,就是用大型单斗挖掘机、装载机取土、大型自卸卡车装土上坝。这种方法受取土地点限制少,但机械总台数多、管理复杂、施工人员多,运距较长时还要先修路、连续作业施工则是用大型斗轮挖掘机配推土机取土,宽胶带系统将土直接运上坝,再用平地机、摊铺机及压实机械摊平压实。这种作业方式效率高,施工人员少,但受地形限制,设备相对较复杂。所以,采用何种施工方法才能达到较高的机械化水平,一定要因地制宜地作科学分析。

1.3 机械化的实质是提高施工速度

施工速度是反映施工企业水平的重要标志。工期的长短对投资效果影响很大。解决施工速度的根本出路是走机械化的道路。

1949年以前,我国工程施工多数以人工为主,伴以半机械化作业,工程周期长、效率低、工程质量难以保证。中华人民共和国成立后,施工机械化水平逐年提高。到21世纪初,建设一个年产380500t炼钢厂,如果机械配套合理,一般仅需时2年左右;建一个年产900t炼油厂,也只要2年多一点;建一个240kW火电厂大约需时4年;一个预应力混凝土装配式工业建筑,跨度40m,建筑面积1m2,工期也就4个月;一个9000m29层大楼,最快只要25天即可完工。

2 综合机械化施工

现代施工追求综合机械化。所谓综合机械化,就是以工程项目(如水利、矿山、能源等建设项目)为对象,根据某项具体工程的自然条件、气候、地理、地质、工程量、工程工期等要素,深入研究制订施工方案。在多种施工方案中,通过研讨和论证,选择先进的施工机械主机和辅助机械,在品种、容量、性能、数量等方面都做到合理配套,并作全面的技术经济分析比较后,采用最佳的机械化方法施工。

同一工程项目,施工方案不同,承包公司的力量大小不同,采用的施工机械品种、数量有很大差异,机械化水平自然也不相同。综合机械化水平高的企业,不仅可以充分发挥各种施工机械效能,甚至为实施新的施工工艺还能创造出新的施工机械。例如,建设海底隧道。选择掘进法施工时,采用掘进机、盾构机或钻孔爆破等机械;如选择预制管段沉埋法施工,则完全是另一种形式的机械化。

施工工艺的改革和发展,对施工机械的发展会有较大的促进。简化工艺、合并工序,由单机作业走向联合机组作业,才能实现综合机械化施工。

为了实现完全的综合机械化施工,保持各种施工机械的完好率和机能率是头等重要的大事。所以,综合机械化要求配备完善的维修服务系统,现场设立备件库。制造厂或承包商服务到现场,制订严格的检查和维修制度。必要时,施工现场还要建立一整套计算机控制通讯系统,对施工机械使用情况和零部件磨损程度作随机的记录分析。这样做,一方面为计划维修提供依据,另一方面对材料和备件进行控制,以便及时发现隐蔽的事故。一旦出现事故或故障,可依靠此通讯系统作灵活的及时调度,尽量缩短停车时间。机械操作人员经培训,持证上岗。有的工地已采用无线电遥控的电子计算机调度系统,大大提高了施工机械化水平,确保综合机械化施工应该取得的效益。

20世纪90年代,我国施工综合机械化水平已达68%,其中,地基打桩工程达到96%,基本上实现了机械化,土方工程为95%,混凝土工程为90%,起重吊装和垂直运输为95%。进入21世纪之后,我国工程机械研发部门和施工部门共同联手开发出机群智能化工程机械。采用计算机、智能控制、无线电通讯等技术,对传统工程机械主导产品进行全面技术升级、智能化改造的沥青拌和设备、装载机、自卸汽车、摊铺机、压路机等组成的机群,可实现施工资源优化配置、获得最佳工程质量和最高工程效率。

研发和施工实践证明,采用多智能控制的分布分层式树状控制体系的机群施工调度技术,可建立机群施工过程的各智能主体间完整的信息流和人机共栖智能体结构。这样,在工程机械施工领域就创立了数据通讯方法和数据链协议,实现了机群间在线通讯。单机智能具有监测、控制、报警、通讯和GPS 定位等功能,机群协同可构建施工整体的综合功能。


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