浅谈道路桥梁施工机械设备的选型策略

李爱民，李得军

（中交路桥华东工程有限公司，上海 200120）

对于任何一个道路桥梁工程来说，机械设备都是非常关键的资源和因素。机械设备的管理水平直接决定整个道路桥梁工程的施工质量、施工成本和施工安全。为此，在施工前，做好施工机械设备的选型，并且在施工过程中合理配置和使用，才能将各类机械设备的效能充分发挥出来，为更好地完成道路桥梁项目打好基础。

1 工程概况

某桥梁工程施工范围为黄河特大桥北岸引桥187#墩～372#墩，共计344榀，其中，铁简支梁172榀，设计时速350km/h，全长40.7m，跨度为39.4m，相邻支座间的距离为4.4m。桥梁、顶板宽度、底板宽度和腹板中心距分别为3.236m、12.7m、5.5m、6.167m，全梁混凝土用量为380m³，梁重926t。市域无砟简支梁172榀，设计时速160km/h，全长40m，跨度40m，梁高、顶板宽度和底板宽度分别为3.22m、11.4m、5.4m，全梁混凝土使用量为346m³，梁重866t。该桥梁工程采用预制架设施工方案。

2 道路桥梁施工设备选型原则

（1）适应性原则。适应性原则指的是施工设备的选型不得违背施工要求。选择设备的根本目的就是高效施工。如果未按施工要求选择施工设备，那么，选择的设备往往不能很好完成施工内容。就目前来看，大部分道路桥梁工程的设备选择适应性有待提高，有些工程选择了一些不适合的设备进行施工，不仅不能达到预期的施工效果，还埋下了诸多不安全的隐患。

（2）经济性原则。道路桥梁工程中，在进行设备选型时，必须遵循经济性原则，只有这样，才能节省成本，保证项目达到预期的经济效益。道路桥梁效益水平和施工材料、施工设备、人力成本之间有着较大关系，其中，设备的采购和租赁占据了很大一部分，必须给予充分重视。

（3）安全性原则。由设备因素导致的施工事故，不仅危及施工人员人身安全，还会给施工企业带来严重的索赔问题，从而影响项目，经济效益。为此，在设备选型时，必须严格遵循安全性原则。具体来说，就是对设备进行充分检查，选择最具安全、性能良好的设备投入施工使用。

（4）先进性原则。道路桥梁工程中，虽然老旧设备依然可以满足施工要求，但是，与先进的施工设备相比，这类施工设备明显在效率、安全方面有所不足。为此，在设备选型过程中，也要遵循先进性原则。

3 具体分析

该项目涉及344榀梁的制作，制梁工作使用到的主要设备有钢筋加工设备（钢筋调直切断机、钢筋弯箍机）、张拉设备、动力设备、混凝土设备（混凝土搅拌站、混凝土输送泵、布料机）、压降设备和预扎钢筋笼吊装设备等。

3.1 钢筋加工设备

该项目使用的钢筋主要有两种：圆钢（Φ8mm、Φ12mm）和带肋钢筋（Φ16mm、Φ18mm、Φ20mm、Φ22mm等），其中，Φ8mm的圆钢单根加工长度为12631mm，Φ12mm的圆钢单根加工长度为40531mm，规格为Φ22mm的带肋钢筋单根加工长度为12285mm。每榀箱梁预扎钢筋数量不定，但是，重量必须保证约为72t。选择钢筋加工设备型号和规格时，必须综合考虑钢筋加工直径、弯曲长度以及成品形状等各项参数。比如，对于Φ6～10mm，成形弯曲范围处于Φ100～500mm的圆钢，应该使用型号规格为YGW-10的螺旋筋成型机；又如，对于Φ12mm的带肋钢筋的调直加工，应该使用型号规格为GT6/12的高效钢筋矫直切断机。

3.2 混凝土设备

（1）搅拌站。为了满足该项目工期目标，制梁设备每天必须生产2榀，每榀（长度为40m）箱梁施工需要应用到的混凝土量为370m³（混凝土型号为C50）。根据工艺要求，每榀施工所需要的混泥土完成灌注施工的时间不能超过6h。混凝土总量为370m³，那么，要求混凝土搅拌站的生产能力必须超过63m³/h，混凝土拌和时间必须超过2min。同时，再考虑布料机工位调整、搅拌站混泥土出料、混凝土泵送过程等多种因素的影响。理论上确定，搅拌站每盘料的循环时间必须超过3min。为了避免搅拌站出现故障，导致混凝土供应中断，影响制梁生产效率，采用2台HNZ120站正常应用，备用一台HNZ90站。

（2）输送泵。本项目的施工单位虽然首次进行40m箱梁施工，但是，拥有32m箱梁施工经验。结合32m箱梁施工经验，在选择输送泵时，必须考虑输送泵和搅拌站数量、生产能力和输送能力方面的匹配程度（通常来说，要求混凝土输送泵的运输能力应该大于混凝土搅拌站的生产能力）。对于本文中2台120混凝土搅拌站和1台90备用混凝土搅拌站，理论上需要配置3台输送泵（2台正常应用，1台备用）。本项目中使用的混凝土型号为C50，属于高性能混凝土，具有流动能力差、泵送阻力大的特点。为此，选择输送能力更强的HBT8022C-5输送泵，该泵的工作参数见表1。

表1 HBT8022C-5输送泵主要技术参数

（3）布料机。混凝土布料机的选择应该和混凝土输送泵在数量上有所对应。为了最大限度利用布料机的布料直径，在设置布料机位置时，应该尽量靠近质量台座。本项目施工单位结合32m箱梁生产经验，HGY19型布料机的布料直径为30m，因此，在进行该项目40m箱梁施工时，应该选择两台布料机一同工作。为了避免布料机故障影响整个施工进程，需要配备一台布料机作为备用，故本项目需要设置3台HGY19型布料机。

（4）预扎钢筋吊装设备。本项目预扎钢筋吊装设备选择龙门吊。选择龙门吊时，必须考虑吊物重量、吊物需要提升的高度，以及制梁台座的位置情况。上文提到，该项目中每榀钢筋笼的吊装重量约为72t，其他橡胶抽拔管重量约为11t，钢筋笼本身的吊装架的重量约为26t。这3个重量加在一起，吊装实际重量约为109t。本项目共设置两台龙门吊一起吊装钢筋笼，每台龙门吊的实际吊装重量为54.5t。由于吊装过程可能存在荷载分布不均的现象，为此，选择龙门吊额定能力时，还要进行计算A=G×s1×s2，其中，A为龙门吊的额定起重能力；s1和s2分别代表动载系数和不均匀荷载系数。该项目中s1=1.1，s2=1.2，经计算，每台龙门吊的额定起重能力必须达到A=54.5×1.1×1.2=71.9≈72t。因为40m箱梁制作台的跨度必须超过40m，为了满足制作台的通用性，再考虑该项目施工单位现有的龙门吊设备，确定该项目使用的龙门吊的起重能力为95t。该龙门吊设备的选择，不仅满足整体调运工作要求，还为后续的移梁作业提供了方便。

（5）张拉设备。桥梁工程施工中，张拉作业是十分关键的工序，张拉作业施工水平直接影响整个桥梁工程的施工质量，这是因为张拉设备的性能会影响箱梁预应力的确定。近年来，随着信息技术的不断发展，远程监控技术愈发成熟，桥梁施工中应用远程监控技术对张拉施工作业进行监控，确保关键参数可以满足施工要求。本项目应用的张拉设备为道路桥梁预应力张拉自动控制系统，具体配置方案：1个主控制台，5支测力传感器；4台60MPa液压站；5支600t千斤顶；4台张拉小车；600t千斤顶位移传感器，3个辅控制台。该张拉系统工作环境温度应该处于-20～45℃，实际应用中要注意控制。

（6）压浆设备。压浆施工开展水平会直接影响箱梁预应力孔道的填充压实密度，从而影响整个桥梁工程的施工质量。为此，必须选择符合实际施工要求的压降设备。综合考虑40m箱梁施工要求，该项目选择的压降设备为桥梁预应力管道自动压浆系统，主要参数：高速/低速桶的制浆量为200～400kg/250～500kg，高速搅拌机转速必须超过1000r/min，保压压力应该处于0.5～0.6MPa。另外，32m箱梁经验试验设备已经不能满足40m箱梁施工要求，施工企业组织技术部门进行探讨和交流，结合市场调查，决定使用预应力静载试验架，该设备适用于39.3m、31.5m、23.5m的箱型、T型、槽型等各种类型预制梁的施工。

4 策略要点总结

在为道路桥梁施工项目进行设备选型的过程中，必须综合考虑施工方案、质量要求、工期要求等，选择性能水平较高的设备，并尽量减少组合机种的应用。

（1）如果项目工程施工规模较大，为了满足施工工期要求，尽可能选择大型设备。同一施工现场内的施工设备，尽量选择同一个供应商，为后续设备售后服务提供便利。

（2）在一个流水线上的机械，生产能力必须相互配备，如混凝土拌合站的生产能力和混泥土输送泵的运送能力必须相互匹配，如果搅拌站的生产能力大于输送泵的输送能力，那么生产出来的混凝土不能被及时运送到施工位置，不仅会影响混凝土性能，还可能带来混凝土材料的浪费；如果搅拌站的生产能力小于输送泵，那么，输送泵就会出现“等待”现象，使得输送泵的应用效率得不到保证，最终也会影响项目的经济效益。

（3）在进行机械设备的选型和配置时，对于主要设备和关键设备，必须做好备用设置，当正常投入施工的设备发生故障后，因为有备用设备，整个施工才不会被影响。如果同一工序的两种机械设备，规格型号相同，但是，都出现了故障不能正常工作，那么可以暂时“牺牲”一台设备，将这台设备中性能较好的零件，装配到另外一套设备中，保证另外一台设备正常施工，然后立即联系技术部门或售后部门，对另外一台设备进行检修和维护，最大限度地保证机械设备正常运转。

（4）对于经常出现问题和故障的设备零件，需要适当储备，当这些零件发生问题，可以第一时间进行更换。

（5）进行施工设备选型时，也要考虑施工工艺和施工方法。一般来说，一个施工方法对应一个设备选型的链条，每台设备是该链条中的环节，务必保证环节之间相互配备，否则，就会影响施工内容的正常开展。

（6）在设备选型前，还要对施工现场的地质情况进行勘查，了解施工区域和周围的建筑物及管线情况，确保所选择的施工设备不会影响建筑物和管线安全。

（7）选择设备时，要保证配套设备占地面积较少，施工效率较高。使用成本较低，便于维修、转运，操作便利，自动化程度较高的设备。

（8）对于特殊机械设备，还要考虑一旦设备出现问题，是否可以迅速配置替代设备，企业是否有足够的替代设备预算等。

（9）选择配套机型时，要考虑容量匹配因素。开挖设备的选择也要考虑是全断面开挖还是半断面开挖。

（10）在机型设备选型和配置时，还要考虑施工企业的经济实力。如果资金充足，可以选择性能水平更高，配置更精良的配套设备；如果企业针对设备选型的资金投入有限，那么应该仔细做好计划，选择同等性能水平、经济性更好的设备。

5 结语

总之，道路桥梁工程的设备选型工作具有一定的综合性、系统性和复杂性，必须从项目实际情况出发，加强现场调研、市场调查和分析，以满足施工要求，合理选择设备型号和配置，保证项目施工安全有序完成。另外，在进行设备机型选择时，还要注意提高机械设备的智能化水平，将设备的潜力充分发挥出来，为工程顺利完成提供强有力的保证，为工程质量、安全和工期保驾护航。