公路施工组织与概预算 任务二 公路施工方案制订 公路施工方案制订教案x

道路桥梁工程技术专业教学资源库

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《公路施工组织与概预算》课程

制作人：李婷婷

陕西交通职业技术学院

任务二 施工方案的制订

学习目标：

（1）熟悉施工方案的含义及组成内容；

（2）认知公路工程一般施工项目的施工方法；

（3）了解施工方法选择和施工机械选择的原则和依据；

（4）根据施工方案编制的原则与依据，正确拟定施工方案；

任务描述：

认知施工方案的方法、步骤和内容，合理运用施工方案编制原则，拟定分部分项工程的施工方案。同时认识公路工程常见施工方法，能根据施工方法的选择依据和原则合理选择施工方法、步骤和内容。

知识链接：

施工方案是对工程项目所做的总体安排，是根据建设目标和要求对施工技术、方法、资源等进行的统筹规划，是施工组织设计文件的核心内容。一般由施工方法确定、施工机械和设备配置、施工顺序安排、施工作业组织、施工进度确定、施工现场布置和施工措施拟定等内容组成。本任务学习选择施工方法、选择施工机械和确定施工方式与施工顺序。

相关知识：

一、施工方案部署

施工方案是编制各类施工组织设计时首要解决的问题，不同阶段编制的内容、深度也不尽相同。如图2～1所示，施工方案的编制应由粗到细，由浅入深，不断完善，本书主要从单位工程施工组织设计中的施工方案，展开论述。

（1）可行性研究中的施工方案是由设计单位或咨询单位负责编制，针对非常规的特殊工艺、新技术、重要分部工程的关键技术方法的可行性进行论证。

（2）施工组织条件设计中的施工方案一般由设计单位负责编制，施工方案的内容主要从施工的角度说明工程设计的技术可行性与经济合理性。

（3）施工组织总设计的施工方案一般由总承包单位编制，包含重大单项工程的主要施方案以及关键技术，可作为单位工程以及分部分项工程施工方案编制的依据。

（4）单位工程及分部分项施工组织设计的施工方案是由项目部负责编制的，比较具体详细，用来指导施工。

图2～2 不同阶段对应的施工方案 图2～3 施工方案制订步骤

施工方案具体制订步骤如下：

（1）熟悉工程文件和资料

制订方案前，应广泛收集工程有关文件和资料，包括政府的批文、业主的要求、设计图纸、国家政策和法规、施工现场资料、其他技术和经济等方面的文件和资料。当缺乏某些技术参数时，应进行工程试验，以取得第一手资料。

（2）划分施工过程

划分施工过程是进行施工管理的基础工作。施工过程的划分应结合项目分解结构、工作分解结构进行。

（3）确定施工顺序和流向

施工顺序是指分部工程以及分项工程在时间上展开的先后顺序。施工流向是指施工活动在空间的展开与进程。施工顺序和流向的安排应符合施工的客观规律，同时，还应处理好各施工过程之间的相互关系。

（4）计算工程量

计算工程量应结合施工方案，按照施工定额或施工手册，并结合实际的经验资料来进行。

（5）选择施工方法和施工机

施工方法和施工机械的选择直接影响施工进度、质量、安全以及工程成本。编制施工组织设计时，必须根据工程量的大小、工期长短、资源供应施工现场条件和周围环境等，选择最佳施工方法和施工机械。

确定关键技术路线

关键技术路线是指在大型复杂工程中对工程质量、工期、成本影响较大、施工难度又大的分部分项工程中所采用的施工技术的方向和途径，它包括施工所采取的技术指导思想综合的系统施工方法以及重要的技术措施等。关键技术路线确定是对工程环境、条件和各种技术选择的综合分析的结果。

二、施工方法的确定

施工方法是施工方案的核心内容，它对工程的实施具有决定性作用。由于在施工过程中可采用的施工方法有多种，而每一种施工方法都有其各自的优点和缺点，所以选择施工方法时，应就其技术先进性，经济合理性，方法适用性、可行性等方面综合评价后来选定。在现代化的施工条件下，施工方法的选择与施工机械、机具的选择和配备密不可分，因此选择施工方法时应当与施工机械协调一致。

施工方法主要内容

施工方法是拟定主要的操作过程和方法，包括机械的选择、质量和达到质量要求的安全措施等。施工方法包含一般部位的施工方法、重点难点部位的施工方法。

确定施工方法的重点

确定施工方法时，应着重考虑影响整个单位工程施工的分部分项工程的施工方法。如对本工程的施工质量起关键作用的、施工技术复杂的、危险性较大的分部分项或不熟悉的特殊结构工程等的施工方法，要在施工方案中详细说明施工方法和施工技术措施，而对于常规做法的分项工程可以不必详细拟定施工方法。

施工方法的选择原则

选择施工方法时，必须考虑该方法应具备实现的可能性。

选择施工方法时，应考虑对工期的影响，即应满足合同工期的要求。

选择施工方法时，应进行多种可能方案经济比较，力求降低工程成本。

选择施工方法时，应能够保证施工质量和施工安全。

选择施工方法时，尽量采用机械化施工，提高机械化施工水平、加快施工进度。

选择施工方法时，应保证技术上的先进性和可行性，但要注意先进性与经济性、可行性相结合。

施工方法确定取决于工程特点、工期要求、施工条件等。所以不同类型工程的施工方法有很大差异，对于同一分部分项工程，其施工方法也有多种可供选择。例如开挖土方可以采用挖掘机，推土机开挖，可以采用铲运机开挖；桩基出的施工，桩可以预制，也可以现浇。

施工机械组合基本方法

要想实现机械化施工的高效性和经济性，首先要使参与组合的各种机械之间配合协调，均衡作业。施工机械组合的基本方法主要有以下几个方面：

按招标文件及设计要求组合施工机械

在招标文件的技术规范中，为了保证工程质量，往往对施工方法及其主要机械的规格、型号及作业效率等提出一些具体要求，进行机械组合时，首先要选择主导机械，以主导机械为主，合理匹配其他施工机械。

按合同工期要求组合关键工程的施工机械

关键工程的作业进度对合同工期的影响很大，它往往决定着施工进度的节奏和快慢程度。例如关键的大型土方工程或混凝土工程施工时，为了满足进度要求，施工主导机械宜选择大型机械设备，其他机械以充分发挥主导机械的效能为原则进行选型配套，反之，工程量较小的非重点工程宜选用小型机械进行组合，以免机械效率损失和浪费。

按满足施工方案要求组合施工机械

机械选型与配套时，首先要与拟定采用的施工方案相适应，选择主导及配套机械；其次，当施工方案的施工方法一定时，若按正常的施工组织条件和常规做法施工，其主要机械设备就是拌合站、摊铺机、运输车、压路机等，然后通过试验路段优化拟定的机械组合，并进行机械最佳匹配。

按最佳经济运行条件组合施工机械

当施工的主导机械一定时，必须以主导机械的作业效率为主，合理进行其他机械的选型和配套，要做到既能充分发挥主导机械作用，又能合理运用其他机械，避免机械效率损失，使机械化作用处于最佳经济运行状态。

按提高施工机械利用率为原则合理组合施工机械

合同段施工过程中，同一类型施工机械也许在许多分部分项工程中都要使用，因此，进行某一分项的施工机械组合时，还要考虑这个分项工程采用的施工机械在其他施工项目中重复利用问题，以便提高机械利用率。

四、公路施工常见的施工机械及适应条件

1.路基工程机械

（1）推土机

推土机是一种多用途的施工机械，主要用于50～100m的短距离作业，一般适合于季节性较强、工程量集中、施工条件较差的施工环境。通常可进行路基修筑、基坑开挖、平整场地、清除树根、填筑堤坝、局部碾压等，并可配合其他机械综合作业。推土机适用范围见表2-1。

表2-1 常用土方机械适用范围

机械名称

使用的作业项目

施工准备工作

基本作业

施工辅助作业

推土机

①修筑临时道路；②推到树木、拔除树根；③铲草皮、除积雪及建筑碎屑；④推缓陡坡地形，整平场地。

①高度3m以内的路堤和路堑；②运距100m以内的挖填及压实；③傍山坡挖填结合路基。

①路基缺口填方回填；②路基粗评、取弃方、整平；③填土压实，斜坡挖台阶；④配合挖掘机与铲运机松土。

自动平地机

除雪、扫雪、松土

修筑高0.75m以内路堤及深0.6m以内路堑，挖填结合路基的挖和运

开挖排水沟，平整路基，整修边坡

松土器（推土机牵引）

翻松硬土

①破碎0.5m深以内的冻土层；②Ⅲ-Ⅳ类土的翻松。

挖掘机

①半径7m以内挖、卸土；②装土供汽车远运。

①挖坑槽；②水下捞土。

（2）铲运机

铲运机主要用于中距离的大规模土方铲挖转移工作，能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等工作。常用于开挖路堑、填筑路堤、大面积平整场地等，其经济运距随铲斗容积不同而不同，一般情况下，斗容量为4～8m3的铲运机适用于400m以内的运距，9～12m3的铲运机适用于600m以内的运距，选用原则是根据土质、运距、地形、机械本身性能和道路状况综合评定。

图2-4 推土机 图2-5 铲运机

（3）平地机

平地机是一种以刮刀为主，并配以其他多种可置换作业装置进行场地平整、修整路基顶面和路拱、填筑低路堤、开挖边沟等作业的公路工程施工机械。通常与平地机匹配机械有碾压和运输机具。平地机适用范围见表2～1。

（4）装载机

装载机是一种铲土运输施工机械，兼有推土机和挖掘机的功能，可进行铲掘、推运、整平、装卸、牵引等作业，既可以铲、装、运松散物料，也可以对岩石、硬土进行轻度铲掘。主要适用于路基工程的填挖，沥青和水泥混凝土料场的集料、装料推运堆积等作业。当铲、装、运作业时间不超过3分钟时，装载机自铲自运是经济合理的。轮胎式装载机可代替挖掘机和自卸汽车配合装运，通常装载机的斗容与自卸汽车车厢容积的匹配以2～4斗装满一车厢为宜。

图2-6 平地机

（5）挖掘机

挖掘机是土石方工程施工的主要机械，是挖方段路基施工的主导机械之一，适用于I～Ⅳ级土以及Ⅴ级已松动的土，可挖装爆破后的石方和不大于斗容的石块。适合开挖量较大的路堑和填筑高路堤等大工程量，宜和运输车配合组织施工。按工作装置分为正铲、反铲、拉铲和抓铲挖掘机；按行走装置分为履带式和轮胎式两种类型。运输车辆与挖掘机配合工作时，应使运土车辆的载重量与挖土机的每斗土重保持一定的整数倍率关系，并有足够数量的车辆以保证挖掘机连续工作。一般情况，汽车载重量宜为每斗土重的3～5倍，运输车的配合数量N可按式（2-1）计算：

（2-1）

式中：——汽车一个循环所用时间（装、运、卸、回），min；

——挖掘机装满一车所用时间，min。

图2-7 轮式单斗挖掘机 图2-8 履带式单斗挖掘机

（6）压实机械

压实机械是一种利用机械自重、振动和冲击等作用对压实对象重复加载，减小内部空隙使其达到一定密实程度的施工机械。压实机械按加载方式分为静力式、振动式和冲击式；按行走方式分拖式或自行式压路机；按轮碾的表面特征分为光轮和凸块式压路机（又称羊足碾）。施工中，根据被压的物料类型、压实层厚度、工程质量标准、压路机类型以及施工条件等进行压路机的选择。

压路机的使用范围：①静力式光轮压路机，轻中型一般多用于路面压实，重型多用于路基压实。②羊足碾多用于路基或填土的初压工作，特别是粒度不均匀的黏性土压实效果尤佳，忌碾压非黏土和高含水量黏土。③胶轮压路机适用于压实黏性土及非黏性土中的砂壤土、砂土和砂砾料，尤其是对沥青混凝土具有良好的压实效果。④振动压路机主要用于压实非黏性土，有效压实深度可达1m多，减振后可按光轮使用，适用于不同的土质条件。⑤各种夯实机械适用于压路机无法作业的局部压实。⑥岩石爆破机械主要有空气压缩机、凿岩机和穿孔机。凿岩机钻进小直径炮孔，穿孔机钻进大直径炮孔。各种压路机所使用的物料种类以及压实厚度如表2-2所示。

表2-2 常用压路机的适用范围

机型

适应的厚度（cm）

适用的土质

8～10t静光轮

15～20

非黏性土

10～20t静光轮

20～25

非黏性土

9～20t轮胎

20～30

亚粘土、非黏性土

30～50t拖式轮胎

30～50

各类土

2～6t拖式羊脚碾

20～30

黏性土

14t拖式振动

100～120

砂砾土、砾石

2.路面施工机械

（1）水泥混凝土路面的机械选择、配置

水泥混凝土路面施工机械的合理配套主要指拌和机、摊铺机、运输车辆之间的配套。通常以混凝土摊铺机为第一主导机械，拌和机械为第二主导机械。主导机械的选型应根据机械的技术性能、生产率以及施工质量、进度等进行确定，确保摊铺机生产率充分发挥的前提下，拌和机的生产率得到正常发挥，并保持施工过程的连续性、均衡性。

配套机械主要是指混凝土运输车辆。运输车辆的配套主要根据混凝土的运量和运距来决定。应充分考虑到在运输过程中混凝土水分的散失和离析等问题。通常运距在5km左右，选用5～8t的中型自卸汽车较经济，更远距离的宜选用混凝土搅拌运输车运输。

其他各种配套小型机具：切缝机、灌缝机、洒水车、拉毛机、发电机、装载机等。

①水泥混凝土拌合设备

将水泥混凝土的原材料—水泥、水、砂、石料、添加剂按预先设计的配合比，经上料、输送、储存、计量、配料、搅拌和出料，生产出符合要求的合格混凝土混合料。水泥混凝土拌合设备的工作对象是水泥混凝土混合料及其原材料。

水泥混凝土搅拌设备类型按生产率大小及自动化程度分为小型、中型和大型，具体如下：

小型：Q≤20m3/h，也称为搅拌机，用于零散浇筑的简易拌合，一般为移动式，操作为手柄式。

中型：Q=60～100m3/h，一般也称为搅拌站，用于中、小型建筑工程，道路修建工程现场使用，一般组成可拆装转移式搅拌站，采用自动控

大型：Q=100～200m3/h，也称搅拌楼，用于成品混凝土生产厂，混凝土预制件厂等，一般组成固定式混凝土搅拌楼，自动化控制。

水泥混凝土搅拌设备类型按移动方式可分为移动式和固定式，具体如下：

移动式又可分为拖式、可拆迁式、集成式。其中拖式是指整个设备安装于拖式行走装置上，主要为小型单机；可拆迁式可分成几个大总成，拆迁后现场组装；集成式也称集装箱式，模块式等，主要用于大、中型工程。

固定式分为垂直布置式和水平布置式。其中垂直布置也称单阶式，主要为各种搅拌楼；水平布置也称二阶式，主要用于各种搅拌站，结构简单成本低，但占地面积大，一般为一台主搅拌器，配其它附属装置构成。

水泥混凝土搅拌设备类型按搅拌器搅拌工艺分为自落式、强制搅拌式和复合式，具体如下：

自落式通过搅拌筒内叶片不断将砂石料提升、下落，实现搅拌，主要用于塑性混凝土搅拌，可拌制大直径骨料。

强制搅拌式通过叶桨等结构使砂石料实现搅拌，可适应塑性、干硬性等各种混合料拌制，一般最大骨料粒径不大于60～80mm。

复合式又分为裂筒式、无叶桨螺旋涡流式、振动搅拌机。

②水泥混凝土摊铺机类型、特点及适用范围

水泥混凝土摊铺机按施工工艺及行走方式不同分为：轨道式摊铺机和滑模式摊铺机两大类。轨道式摊铺机，也称固定模板式摊铺机轨，较适于摊铺道路、机场、大坝等大型平面工程。沿事先铺设好的轨道进行行走摊铺作业的摊铺机，其铺筑路面的标高、厚度、尺寸、形状、坡度等均由事先铺设作为轨道的钢轨模板来决定。

优点：结构简单，造价低；工作可靠，故障少，易维修；操作容易，对铺设的混凝土要求低等。不足：自动化程度低，钢轨模板需用量大，装卸工作频繁、笨重、要求高，生产效率较低，质量主要取决于模板铺设质量。

滑模式摊铺机是将布料、刮平、振实、整平、抹光及滑动侧模板等均集中布置在一台由履带行走装置支撑行走的机架上，从而形成的摊铺机。摊铺路面的拱度、坡度、高度、弯道弧度均可通过调整成型模板等装置来进行自动或手动调节，整个路面可全幅一次成型完成，质量易于保证，可用于摊铺路面面板，更换不同的模板也可用于边沟、路缘石、中央隔离带、人行横道等多种形状水泥构造物的摊铺作业。

优点：无需铺设模板和轨道，只需架设找平和导向基准钢丝即可，工艺简单、生产率高，自动化程度较高。不足：对混凝土的级配和塌落度有较严格要求，一般用于摊铺塌落度较小的混凝土。

图2-9 滑模式摊铺机

（2）沥青混凝土路面的机械选择、配置

沥青混凝土路面施工过程中，为保证机械化施工的连续性，沥青混凝土搅拌设备、混合料运输车辆、沥青混凝土摊铺设备、压实机械的合理选配密切相关，并在很大程度上决定了沥青混凝土路面施工机群的生产率。因此，在沥青混凝土路面施工中第一主导机械是沥青混凝土拌和设备，第二主导机械是沥青混凝土摊铺设备。

①沥青混凝土拌和设备

沥青混凝土搅拌设备分间歇式和连续滚筒式，生产能力按每小时拌和成品料的数量确定。主要有小型(40t/h以下)、中型(40～350t/h)和大型(400t/h以上)三种。间歇式搅拌设备的生产能力最高达700t/h，连续滚筒式搅拌设备的生产能力最高达1200t/h。按我国目前规范要求，高等级公路建设应使用间歇强制式搅拌设备，连续滚筒式搅拌设备适用于普通公路建设。

②沥青混凝土摊铺设备

摊铺机的选配应保证路面铺设质量、摊铺机连续作业，摊铺机的生产率应大于搅拌站生产率1.2-1.3倍，然后用调整摊铺机速度的办法与搅拌设备协调，保证连续作业，减少停车而造成的路面不平整。

沥青混合料摊铺机性能指标是以其最大摊铺宽度确定，一般按摊铺宽度分为小型（3.6m）、中型（4-6m）、大型（6-10m)和超大型（10-12m）四类。小型：最大摊铺宽度小于3600mm，主要用于路面养护和城市街道路面修筑工程。中型：最大摊铺宽度在4000-6000mm，主要用于一般公路路面的修筑和养护。大型：最大摊铺宽度在7000-9000mm之间，主要用于高等级公路路面工程。超大型：摊铺宽度大于9000mm，主要用于业主有要求的高速公路路面施工。

③沥青混凝土压实设备

选择压实机械种类、大小和数量时，应考虑摊铺机的生产率、混合料特性、摊铺厚度和施工现场具体条件等因素。摊铺机的生产率决定了需要压实的能力，从而影响压路机吨位和数量选用；混合料特性而为选择压路机的吨位、最佳频率与振幅提供依据。

④沥青混凝土运输设备

沥青混凝土混合料的运输，应根据施工现场具体位置、施工条件、摊铺能力、运输路线、运距和时间等，合理配置运输车的型号和数量。在保证混凝土拌合设备及摊铺设备连续作业的同时，又不浪费车辆因装料、卸料和等待的时间。运输车辆的数量N由下式计算：

（2-2）

式中：a—储备系数，一般取1.11-1.12，视交通情况而定；

—载重运输时间，min；

—空载运输时间，min；

—卸料和等待的总时间，min；

—拌制一车混合料所需时间，min。

3.稳定类基层（底基层）设备

稳定类基层（底基层）施工分为厂拌法和路拌法。高速公路要求采用厂拌法和摊铺机进行摊铺作业。厂拌法主要拌合机械有强制式拌和机、双转轴桨叶式拌和机等，摊铺可以用专用稳定土摊铺机，也可用沥青混合料摊铺机。

五、确定施工顺序

施工顺序指各施工项目之间的先后施工次序，它和施工作业方式密切相关，施工顺序是施工方式赖以生存的基础。不同的施工项目（公路、铁路、房建等）的施工有其共同点，不论是施工准备还是正常施工程序，都有比较合理的施工方式和施工顺序。只有这样才能保证施工现场秩序，避免混乱，实现安全、快捷、文明施工。

施工顺序安排原则：

1.先场外、后场内，场外由远而近

在对桥梁工程施工时，对于与场内外有联系的一些工程，如路基工程，涵洞工程等其施工应从场外开始，然后再逐步向场内延伸。这样，完工一部分就可以使修建桥梁所需的材料、机械及设备等可以直接通过干道运抵施工地点，随着道路向场内延伸，修建好的部分道路可加以利用，从而保证梁施工现场所需材料及机械设备的顺利供应。

2.先全场、后单项，全场从整平土方开始

具体指应该先完成全场性的工程，然后再完成各独立的建筑物和构筑物。全场性工程，是指对于许多工程的施工或与使用者有关、其作业面遍及整个施工现场的那些公用工程，如场地平整，各种管道、电缆线的主干，场内的临时便道及临时便桥等。

3.先地下、后地上，统筹考虑各分部分项工程之间的关系

具体指在施工时应先完成零点标高以下的工程，然后再完成零点标高以上的部分，这是任何工程的施工都必须严格遵循的重要原则。从整个施工现场来看，零点标高以下的工程大致包括地基处理、基础施工、铺设地下管网等。

管线及管道工程先主干、后分支

管线道路工程的施工必须先完成主干，先主干、后分支的施工顺序，能使完成部分的工程得以迅速发挥作，这样道路就从与附近干道连接处逐渐通向场内。

必须考虑安全生产要求

石方路基施工时需要划分若干工段，为保证施工安全，一般不进行相邻工段连续爆破，土方爆破和清渣运输往往需要间隔、跳跃式安排施工作业顺序，让爆破和清渣作业保持一定的安全距离。

必须遵循施工过程的组织原则

采用不同施工顺序，将会产生不同的时间组织成果，对总工期的影响很大。因此精心安排施工顺序，就是为了更好地贯彻连续性、均衡性和节奏性要求，最终达到工期、费用的最优化。如路面基层和面层施工时，可以采用搭接和顺序作业，当路线较长，有条件组织搭接作业时，使面层施工与基层施工相隔一定时间相继开工，就能有效压缩工期。

施工顺序主要解决分部分项工程的先后作业次序问题，无论从总体安排还是局部施工，施工顺序对施工总工期都有直接影响。为了遵循工程施工客观规律，建立良好施工秩序，在项目三中进一步探讨了施工顺序安排的基本理论方法，以便指导施工实践，合理安排施工顺序。