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【摘 要】 机场飞行区土方工程施工最常用的方法是碾压法，为了科学合理的选择与配置施工机械，从施工作业面、自然因素影响、质量要求等方面对施工特点进行了分析，基于遵循主机械优先、采取按总土方量与综合工作系数计算先配置主机械、再配置其他机械的原则，提出了挖掘机及装载机等作为主机械的选择与配置方法，并对自卸汽车、压路机和推土机等机械的选择与配置进行了探讨，可为土方工程施工组织提供参考依据。
【关键词】 机场飞行区；土方工程；碾压法；施工机械
The machinery selection and configuration of earthwork construction using rolling methord in airport airfield
Li Min1， Hao Xiu Wen1 Shi Bao hua2 Zhang Ya-men2
1. China Railway Airport Construction Group Co.， Ltd. Beijing 100195， China
2. School of engineering， Air Force Engineering University Xi’an 710038，Shaanxi ，China
【Abstract】 Compaction by rolling is the most commonly used method of the earthwork in flight area.In order to select and configure the construction machinery scientifically and reasonably，this paper analyses construction characteristics with construction operation，quality requirements，the impact of nature factors，etc.Based on the following main mechanical priority allocation first， according to the total earth volume and the comprehensive work coefficient calculation，then to configure other mechanical principle， puts forward the excavators and loaders as the main mechanical of the selection and configuration method， and also the selection and configuration of auxiliary machinery，such as dumper，road roller，bulldozer，has been discussed.The whole work can provide reference basis for earthwork construction organization.
前言：
土基是機场工程重要的组成部分，是飞行区道面结构的最下层，承受着由面层传下来的飞机荷载和上部结构的自重，对道面结构的支承和稳定具有决定作用，一个既均匀稳定，而又坚实的土基，是保证道面结构正常工作的前提[1]，因此，在机场飞行区土方工程施工中处理好土基问题，提高施工质量对保证跑道整体使用寿命具有十分重要的作用。
碾压法处理机场土基是常用的传统施工方法，通常是在原土基上填筑设定厚度的土料，选择某种压实机械，按要求的碾压遍数进行施工，即可达到设计的压实度要求。可见碾压法具有设备易于就地选择，便于组织施工，方法简单方便，质量容易保证，工程费用低等诸多优点。在机场飞行区土方工程施工中，无论是选择强夯法，还是选择冲压法，对土基进行碾压是不可缺少的环节，因此，对不需要特殊处理的土类，建议首先选择碾压法施工。
飞行区土方工程碾压法施工机械设备主要包括压路机、挖掘机、装载机、运输车、推土机、铲运机、洒水车、平地机等类型，这些设备如何选择和配置是施工组织的重要组成部分，一方面关系到施工进度问题，另一方面关系到施工效率问题，不仅对工期有决定性的影响，更重的是严重影响施工成本。因此，需要对施工机械设备的选择与配置进行分析探讨。
1.飞行区土方工程施工特点
机场和公路土方工程施工不同，飞行区土方工程施工的基本任务是根据设计图纸，把原来起伏不平的天然地面修建成符合强度、稳定性和排水要求的平坦地势表面[2]。其工程施工属于场地平整性质，分为道面土基和土面区场地两大区域平整碾压施工，具有其鲜明的施工特点。
1.1施工作业面大
机场飞行区大多呈带状型，一般长2000～4000米（由跑道长度决定），宽约400～800米（由跑道、土跑道、跑滑间距、滑行道等宽度决定），可见土方工程的施工作业面很大，能有效地发挥机械化施工的优势。而公路工程长宽比呈线状型，土方工程施工场地相对狭窄。
1.2自然因素影响大
由于施工作业面大，所以，气候条件和水文地质等自然因素对土方工程施工影响大。尤其是南方多雨地区，往往因施工作业区积水和地下水位的增高，土的含水量过大，而难以施工，既增加了费用，又延误了工期。北方寒冷地区，春季土面区发生冻融现象，给土方施工带来了困难[2]和不便。
1.3施工质量要求高
通过对机场道面的调查发现，如果土基的强度或稳定性不足，在飞机荷载作用下，即使采用很坚固的水泥或沥青混凝土面层，必将引起道面结构发生各种病害或破坏。因此，设计对道面下土基、土跑道、端安全道等土面区的压实度均有具体要求，位置和深度不同，其要求也不同，在施工中必须严格控制。 2.施工机械设备确定的原则
飞行区土类如果不是特殊土，通常对土基不需要进行特殊处理，土方工程施工（改扩建的飞行区除外）一般包括挖方区和填方区两部分，设计的挖填土方量是平衡的，既不需要从外场挖取土，也不需要把多余土运到场外丢弃。挖方区需要挖土、装土和运土，把多余的转移，而填方区则需要分层卸土、整平和碾压，提高填筑区土的抗压强度和稳定性，使之具有要求的承载力。因此，在飞行区土方工程施工中，碾压法一般需要配置挖掘机、装载机、运输车、推土机和压路机等多种类型的机械设备，这些机械设备之间是什么关系和相互如何影响值得研究。
多年的机场土方施工经验表明，影响土方工程施工进度的主要矛盾是挖方区的挖土、装土和运土，这些工作直接影响填方区的施工作业和进度，而填方区的整平和碾压作业对挖方区的作业和进度则没有影响。只有具有足够的碾压作业面，碾压工作才可开展，故施工进度的快慢取决于挖土、装土和运土能力的大小，即挖土与装土的机械是关键，因此，可以认为土方工程施工的主机械设备是挖掘机和装载机。
我国南北跨度大，气候和水文地质变化与差异大，对其土方施工影响很大。不同的地区，可用于施工的天数不同，尤其是南方的多雨地区，可用于施工的天数有限，为了保证按时完工，机械设备需要增加，因此，引出一个综合工作系数，一般取1.2～1.6，多个机场的施工统计，建议南方地区取1.5～1.6，中原地区取1.1～1.2，北方地区取1.3～1.4。
通常一个飞行区土方工程的总土方量、工期要求和所在地区是事先确定的，因此，可用于施工的天数是计算施工机械数量的关键。而土方工程施工除了具有施工作业面大、质量要求高和自然因素影响大的特点外，通常还具有工程大、施工期长、环保要求高的特点，根据这些特点，结合以上分析，建议施工机械设备的配置遵循主机械设备优先，采取按总土方量与综合工作系数计算先配置主机械，再配置其他机械设备[3]原则。
3.施工主机械的选择与配置
3.1挖掘机的选择与配置
挖掘机是用来开挖和装载土方的施工机械，不但具有工作装置可方便更换，能进行挖、装、填、夯、抓、刨、吊、钻等多种作业的优点，还具有挖掘力大（可以挖Ⅲ类以下的土和爆破后的土石类）、使用范围广、生产效率高等优点，是机场土方工程施工必需首先选择的主机械，主要设置在挖方区，用来挖土、就近卸土或给自卸汽车装土。
挖掘机的类型和型号很多，国家有专门的分类和型号编制办法。通常可分为单斗和多斗挖掘机，在机场土方施工中主要使用单斗挖掘机。按行驶装置结构的不同，单斗挖掘机分为履带式与轮胎式两种，轮胎式机动灵活，履带式爬坡能力强，可根据地形条件、土层厚度和用途选择。单斗挖掘机还可按铲斗容量的大小分类，一般把斗容量0.25～0.35m3定为轻型，斗容量为0.5～1.5m3定为中型，斗容量在1.5m3以上定为重型，对于运距较远的情况，为了施工提高效率，大多选择中型和重型。
单斗挖掘机按工作装置型式的不同，可分为正铲、反铲、抓铲、拉铲等四种型式。正铲单斗挖掘机不但具有“前进向上，强制切土”的特点，还具有挖掘力大，生产率高的优点，可开挖停机面以上的Ⅰ～Ⅲ类土，适宜于在无地下水、土中含水量不太大的土面区进行作业。而反铲单斗挖掘机与正铲则相反，具有“后退向下，强制切土”的特点，虽挖掘力不是很大，但灵活准确，可开挖停机面以下的Ⅰ～Ⅲ类土，适宜于地下水位较高、土中含水量较大的土面区进行作业。拉铲单斗挖掘机具有“后退向下，自重切土”的特点，可开挖停机面以下的Ⅰ～Ⅱ类土，虽不如反铲灵活准确，但挖土半径和深度都较大，适宜于清淤泥或水下挖土进行作业。抓铲单斗挖掘机具有“直上直下，自重切土”的特点，挖掘力较小，可开挖水中淤泥或松软土类[2]。通过以上分析可知，飞行区土方工程中，主要选择正铲和反铲挖掘机，选择自卸汽车与其配合，在挖方区用来开挖工程量较大，有一定运距土方。
挖掘机配置的数量依据总土方量与综合工作系数，可按下式计算：
（1）
式中：——挖掘机需用的数量（台）；
——土方工程填方总工程量（m3）；
——机械生产率，施工机械生产率的单位通常以一个台班内完成的产量计算，施工机械工作8小时为一个台班；挖掘机的生产率单位为“m3/台班”。
——土方工程施工期（天）
——机械台班系数，每天作业一个台班取1，两个台班取2，三个台班取3；
——综合工作系数，一般取1.2～1.6。
3.2装载机的选择与配置
装载机是一种在履带式或輪胎式的基础车上装有一个铲斗的工程机械，也称单斗装装载机，属于循环作业式的工程机械。有的装载机在一台基础车上可同时安装装载和挖掘两套作业装置，具有适应性强、作业效率高、操作简单方便的优点，是飞行区土方工程施工必选的机械设备。
单斗装载机的分类方法很多，最常用的是按行走方式的不同进行分类，分为履带式和轮胎式两种。履带式装载机具有接地面积大，对地面压力小而附着力大的特点，优点是作业面地形要求低，可在复杂地面上作业，不足的是机动性差，行驶速度慢，作业效率较低。而轮胎式装载机和履带式装载机则相反，具有机动灵活，行驶速度快，可在短距离内自铲自运土方，作业效率较高等优点，但是对作业面地形要求高，不能在复杂地面上作业。因此，当作业场地松软、坑洼不平、地形复杂时，宜选择履带式装载机；相反的场地情况下，选用轮胎式装载机。
在土方工程施工中选择装载机时，需要根据作业用途、地形状况、运距大小、工程量大小全面考虑。若运距较小，或运距和道路坡度变化较大的作业面，可进行自铲自运土方作业；实践经验告诉我们，装载机的铲、运和卸土循环作业时间在三分钟内，自卸自运土方在经济上是合理的。否则，装载机只有与自卸汽车配套使用，才能充分发挥作业效率。特别需要注意的是，当挖方区土质坚硬，不能用普通施工机械开挖而采用爆破方法时，装载机与自卸汽车配套使用，作业效率会更高。 装载机主要用于装卸松散土和较短距离的运土，还可用于松散土料的表层剥离与收集清理、土面的简单平整等工作，装载机和挖掘机具有大致相同的用途，但又具有不同的使用范围。因此，在土方工程施工中，装载机的配置必须和挖掘机完成的工作量结合起来综合考虑，首先需要计算分配给装载机完成的工作量，然后按公式（1）计算装载机配置的数量。
3.3自卸汽车的选择与配置
在机场土方工程施工中，常用的机械之一是用来运土的汽车，要求是自卸式翻斗汽车。随着我国汽车工业的蓬勃发展，各种类型的自卸汽车可供选择。自卸汽车是需要与挖掘机或装载机配合使用，其用途是把挖方区的土转运到填方区，供压路机进行碾压。为了节约经费，通常在机场所属当地选择租用20吨以上的大吨位自卸汽车。
自卸汽车配置的数量与挖掘机（装载机）的数量要协调一致，要求其载重应与挖掘机（装载机）的斗容重保持一定的倍率关系，一般宜为每斗土重的3～5倍。其原则是自卸汽车的数量N，应保证挖掘机（装载机）不停工等车，能连续作业，故可按下式计算[4]：
（2）
式中：——自卸汽车每一工作循环延续时间（min）；
——自卸汽车每次装车时间（min），其值为：
式中：——挖土机工作循环时间；
——自卸汽车每次装土次数，其值为：
式中：——实土湿密度，一般为1.7t/m3；
——挖掘机的容积，m3；
——铲斗装土充盈系数，0.8～1.1；
——土壤最初可极性系数，根据土类选择。
4.其他施工机械的选择与配置
4.1碾压机械的选择与配置
在机场和道路工程中所使用的压实机械俗称压路机，他可以利用机械力把土基或松散材料压密实，使之具有一定的承载力，因此，压路机是土方工程施工必须配置的机械。在土方工程碾压法施工中，压路机虽然对工期不是主要影响机械，但其选择与配置对施工质量有很大的影响，需要高度重视。
目前，压路机的类型很多，分类方法各不相同，按照工作装置的材料和形状不同，可分为光面钢轮式（简称钢轮）、胶轮轮胎式（简称胶轮）、羊脚（凸轮）式和钢轮与轮胎的组合式四种；按工作原理可分为静力式、振动式、冲击式；按压轮的重量可分为轻、中、重三种类型；还可按行驶方式和机动力类型等方法分类；国产压路机有统一的分类和型号编制方法。
静力压路机有钢轮式、羊脚式和胶轮式三种。钢轮压路机具有表面光滑、可使压实表面获得较高的平整度、结构简单、维护和保养方便、使用寿命长等优点，但是由于是借助滚轮自重的静压力进行压实工作的，故存在压实功率小与压实深度浅的问题，因此，适用于压实度要求低、压实厚度较小或表面收光验收的情况。羊脚式压路机具有单位面积压力大，压实深度和效果较同重量的光轮压路机高的优点，但由于羊脚能深入土层下面，对下层土先压实，存在碾压层表面不平整，需要光轮再碾压的不足，故适用于分层碾压较厚层粘性土类，对含水量较大的粘性土容易粘脚，不宜选用。胶轮式压路机在碾压过程中，一方面使土处于受力状态的持续时间较钢轮稍长，更有利土层的压实，另一方面由于轮胎的变形，可对压实层上层产生“深压”作用，因而具有消除表层波纹和裂纹的优点，所以，可以选择胶轮式压路机进行各类土的压实作业。
振动压路机是利用机械高频率的振动，使被压土颗粒发生共振，从而减小土颗粒之间的摩擦力，是被压土层易于压实，与静力式压路机比较，在同等结构重量的条件下，振动压路机不但具有碾压效果好、压实厚度大、适应性强、节省劳动力等优点，而且可根据碾压作业面的需要调成不振、弱振和強震等情况，因而可兼做轻、中、重三种类型的压路机使用[5]。
压路机的选择对于土方压实质量和效率非常重要，需要根据飞行区的位置、作业面的大小、土的类型等因素确定。对于跑滑间距等压实度要求较低的区域可选用轻或重型压路机；对于土跑道和端安全道等压实度要求较高的区域可选用重型和振动压路机；对于停机坪、跑道和滑行道等压实度要求高的区域可选用重型、超重型和振动压路机。
4.2推土机的选择与配置
推土机是在履带式拖拉机或轮胎式牵引车的前端装上推土装置和操纵机构的一种铲土运输机械。由于他具有结构简单、灵活机动、所需作业面小的优点，所以在飞行区土方工程施工中广泛采用。施工作业时，推土机向前行驶，放下推土刀连续切削土，松土不断堆积在刀前待土堆满之后，微上提推土刀，使刀刃贴着地面推移松土前进，直到指定位置以后，提起推刀卸土，然后倒车或调头返回铲挖位置，不断循环重复作业。因此，推土机主要用来平整场地、运距在50米以内短距离的土方推移、碾压和作业面整理等施工。
推土机按牵引行驶的方式不同，分为履带式和轮胎式两种类型。履带式推土机的牵引车是履带式拖拉机，由于履带与地面附着力较大，能发挥出足够的牵引力，作业行驶性能良好。按接地比压和使用条件的不同，履带式推土机可分为高比压、中比压和低比压三种推土机。接地比压大于98kPa的属于高比压推土机，主要用于比较坚硬土类的铲运作业；接地比压为58～97kPa的属于中比压推土机，主要用于一般性土类的铲运作业；接地比压为10～29.5kPa的属于低比压推土机，主要用于湿地和沼泽地区的铲运作业。轮胎式推土机的牵引车是一种特制的轮胎车，具有地盘结构简单、维修方便、灵活机动的优点，但由于接地比压最小达200kPa，最大可达350kPa，附着牵引性较差，在松软潮湿的作业面上施工时，容易发生打滑、陷车问题，严重影响工作效率，因此，机场土方工程施工中选择较少。
在机场土方工程施工中，推土机作虽然作为辅助机械设备用来作业，但也是必须选择的设备之一。为了合理选择推土机，提高施工效率，不但要根据土方工程量的大小、施工期限、作业地形状况、施工对象、土质类型和气候条件等因素选择推土机类型和台数；还要根据作业区土类的性质、地面坡度、推土机行驶速度、推土距离和时间利用系数确定推土机的生产率，再最终选择推土机的台数。 4.3铲运机的选择与配置
铲运机是土方工程施工的专用机械，既可以铲土和运土，还可以自动卸土和平整场地，在土方作业区可不断循环工作。铲运机的类型和分类方法很多，按铲斗容量的大小可分为小、中、大和特大型铲运机等四种类型；按行驶方式可分为拖式和自行式铲运机两种类型；国产铲运机有统一的分类和型号编制方法。
拖式铲运机由铲斗和牵引车两个独立的部分组成，由牵引车行驶完成作业，因此，存在整机长度较大，转弯半径也大的不足，目前，牵引车使用较普遍的是履带式拖拉机，对于作业场地宽阔的情况可选用；自行式铲运机是铲斗和牵引车组合成一体，牵引车为特制的轮胎车，铲斗部分的重量作用在牵引车上，既具有整机长度较短、转弯半径小的优点，还具有行驶速度快、机动性好的优点，故在土的运距较长、场地简单的土方区域施工中选用。
4.4附属施工机械的选择与配置
在飞行区土方工程施工中，除了对挖掘机或装载机、自卸汽车、碾压机械、推土机和铲运机等这些主要机械需要进行科学选择与配置外，还需要对平地机、洒水车、机修等机械设备进行选择与配置，这些机械设备的选择与配置要求满足主设备的正常使用，以不影响主设备的连续作业为原则。
5.结束语
在机场工程建设中，飞行区土方工程施工最常用的方法是碾压法，需要的施工机械设备很多，如何选型与配置关系到施工进度、工程质量和经费投入等问题，故进行深入的研究具有现实意义。施工单位往往由技术负责人和项目经理采用经验法选型与配置，人为因素影响较重，存在随意性、容易片面追求效益、对工期和质量不利等问题。科学合理的配置施工机械，既可以减少人员和设备的投入，避免施工浪费，又可缩短施工期，也是提高施工质量的有力措施。
参考文献：
[1]翁兴中等，机场道面设计[M].人民交通出版社，2007，3.
[2]黄灿华等，机场施工与管理[M].人民交通出版社.2002，5.
[3]中国中铁航空港建设集团有限公司，机场场道工程施工工法研究报告[M]. 2013，12.
[4]史保华等，机场土基工程典型问题与处理对策，筑路机械与施工机械化，2010，27（2）：20-25.
[5]狄贊荣，施工机械概论[M].人民交通出版社，1996.12.
【关键词】 机场飞行区；土方工程；碾压法；施工机械
The machinery selection and configuration of earthwork construction using rolling methord in airport airfield
Li Min1， Hao Xiu Wen1 Shi Bao hua2 Zhang Ya-men2
1. China Railway Airport Construction Group Co.， Ltd. Beijing 100195， China
2. School of engineering， Air Force Engineering University Xi’an 710038，Shaanxi ，China
【Abstract】 Compaction by rolling is the most commonly used method of the earthwork in flight area.In order to select and configure the construction machinery scientifically and reasonably，this paper analyses construction characteristics with construction operation，quality requirements，the impact of nature factors，etc.Based on the following main mechanical priority allocation first， according to the total earth volume and the comprehensive work coefficient calculation，then to configure other mechanical principle， puts forward the excavators and loaders as the main mechanical of the selection and configuration method， and also the selection and configuration of auxiliary machinery，such as dumper，road roller，bulldozer，has been discussed.The whole work can provide reference basis for earthwork construction organization.
前言：
土基是機场工程重要的组成部分，是飞行区道面结构的最下层，承受着由面层传下来的飞机荷载和上部结构的自重，对道面结构的支承和稳定具有决定作用，一个既均匀稳定，而又坚实的土基，是保证道面结构正常工作的前提[1]，因此，在机场飞行区土方工程施工中处理好土基问题，提高施工质量对保证跑道整体使用寿命具有十分重要的作用。
碾压法处理机场土基是常用的传统施工方法，通常是在原土基上填筑设定厚度的土料，选择某种压实机械，按要求的碾压遍数进行施工，即可达到设计的压实度要求。可见碾压法具有设备易于就地选择，便于组织施工，方法简单方便，质量容易保证，工程费用低等诸多优点。在机场飞行区土方工程施工中，无论是选择强夯法，还是选择冲压法，对土基进行碾压是不可缺少的环节，因此，对不需要特殊处理的土类，建议首先选择碾压法施工。
飞行区土方工程碾压法施工机械设备主要包括压路机、挖掘机、装载机、运输车、推土机、铲运机、洒水车、平地机等类型，这些设备如何选择和配置是施工组织的重要组成部分，一方面关系到施工进度问题，另一方面关系到施工效率问题，不仅对工期有决定性的影响，更重的是严重影响施工成本。因此，需要对施工机械设备的选择与配置进行分析探讨。
1.飞行区土方工程施工特点
机场和公路土方工程施工不同，飞行区土方工程施工的基本任务是根据设计图纸，把原来起伏不平的天然地面修建成符合强度、稳定性和排水要求的平坦地势表面[2]。其工程施工属于场地平整性质，分为道面土基和土面区场地两大区域平整碾压施工，具有其鲜明的施工特点。
1.1施工作业面大
机场飞行区大多呈带状型，一般长2000～4000米（由跑道长度决定），宽约400～800米（由跑道、土跑道、跑滑间距、滑行道等宽度决定），可见土方工程的施工作业面很大，能有效地发挥机械化施工的优势。而公路工程长宽比呈线状型，土方工程施工场地相对狭窄。
1.2自然因素影响大
由于施工作业面大，所以，气候条件和水文地质等自然因素对土方工程施工影响大。尤其是南方多雨地区，往往因施工作业区积水和地下水位的增高，土的含水量过大，而难以施工，既增加了费用，又延误了工期。北方寒冷地区，春季土面区发生冻融现象，给土方施工带来了困难[2]和不便。
1.3施工质量要求高
通过对机场道面的调查发现，如果土基的强度或稳定性不足，在飞机荷载作用下，即使采用很坚固的水泥或沥青混凝土面层，必将引起道面结构发生各种病害或破坏。因此，设计对道面下土基、土跑道、端安全道等土面区的压实度均有具体要求，位置和深度不同，其要求也不同，在施工中必须严格控制。 2.施工机械设备确定的原则
飞行区土类如果不是特殊土，通常对土基不需要进行特殊处理，土方工程施工（改扩建的飞行区除外）一般包括挖方区和填方区两部分，设计的挖填土方量是平衡的，既不需要从外场挖取土，也不需要把多余土运到场外丢弃。挖方区需要挖土、装土和运土，把多余的转移，而填方区则需要分层卸土、整平和碾压，提高填筑区土的抗压强度和稳定性，使之具有要求的承载力。因此，在飞行区土方工程施工中，碾压法一般需要配置挖掘机、装载机、运输车、推土机和压路机等多种类型的机械设备，这些机械设备之间是什么关系和相互如何影响值得研究。
多年的机场土方施工经验表明，影响土方工程施工进度的主要矛盾是挖方区的挖土、装土和运土，这些工作直接影响填方区的施工作业和进度，而填方区的整平和碾压作业对挖方区的作业和进度则没有影响。只有具有足够的碾压作业面，碾压工作才可开展，故施工进度的快慢取决于挖土、装土和运土能力的大小，即挖土与装土的机械是关键，因此，可以认为土方工程施工的主机械设备是挖掘机和装载机。
我国南北跨度大，气候和水文地质变化与差异大，对其土方施工影响很大。不同的地区，可用于施工的天数不同，尤其是南方的多雨地区，可用于施工的天数有限，为了保证按时完工，机械设备需要增加，因此，引出一个综合工作系数，一般取1.2～1.6，多个机场的施工统计，建议南方地区取1.5～1.6，中原地区取1.1～1.2，北方地区取1.3～1.4。
通常一个飞行区土方工程的总土方量、工期要求和所在地区是事先确定的，因此，可用于施工的天数是计算施工机械数量的关键。而土方工程施工除了具有施工作业面大、质量要求高和自然因素影响大的特点外，通常还具有工程大、施工期长、环保要求高的特点，根据这些特点，结合以上分析，建议施工机械设备的配置遵循主机械设备优先，采取按总土方量与综合工作系数计算先配置主机械，再配置其他机械设备[3]原则。
3.施工主机械的选择与配置
3.1挖掘机的选择与配置
挖掘机是用来开挖和装载土方的施工机械，不但具有工作装置可方便更换，能进行挖、装、填、夯、抓、刨、吊、钻等多种作业的优点，还具有挖掘力大（可以挖Ⅲ类以下的土和爆破后的土石类）、使用范围广、生产效率高等优点，是机场土方工程施工必需首先选择的主机械，主要设置在挖方区，用来挖土、就近卸土或给自卸汽车装土。
挖掘机的类型和型号很多，国家有专门的分类和型号编制办法。通常可分为单斗和多斗挖掘机，在机场土方施工中主要使用单斗挖掘机。按行驶装置结构的不同，单斗挖掘机分为履带式与轮胎式两种，轮胎式机动灵活，履带式爬坡能力强，可根据地形条件、土层厚度和用途选择。单斗挖掘机还可按铲斗容量的大小分类，一般把斗容量0.25～0.35m3定为轻型，斗容量为0.5～1.5m3定为中型，斗容量在1.5m3以上定为重型，对于运距较远的情况，为了施工提高效率，大多选择中型和重型。
单斗挖掘机按工作装置型式的不同，可分为正铲、反铲、抓铲、拉铲等四种型式。正铲单斗挖掘机不但具有“前进向上，强制切土”的特点，还具有挖掘力大，生产率高的优点，可开挖停机面以上的Ⅰ～Ⅲ类土，适宜于在无地下水、土中含水量不太大的土面区进行作业。而反铲单斗挖掘机与正铲则相反，具有“后退向下，强制切土”的特点，虽挖掘力不是很大，但灵活准确，可开挖停机面以下的Ⅰ～Ⅲ类土，适宜于地下水位较高、土中含水量较大的土面区进行作业。拉铲单斗挖掘机具有“后退向下，自重切土”的特点，可开挖停机面以下的Ⅰ～Ⅱ类土，虽不如反铲灵活准确，但挖土半径和深度都较大，适宜于清淤泥或水下挖土进行作业。抓铲单斗挖掘机具有“直上直下，自重切土”的特点，挖掘力较小，可开挖水中淤泥或松软土类[2]。通过以上分析可知，飞行区土方工程中，主要选择正铲和反铲挖掘机，选择自卸汽车与其配合，在挖方区用来开挖工程量较大，有一定运距土方。
挖掘机配置的数量依据总土方量与综合工作系数，可按下式计算：
（1）
式中：——挖掘机需用的数量（台）；
——土方工程填方总工程量（m3）；
——机械生产率，施工机械生产率的单位通常以一个台班内完成的产量计算，施工机械工作8小时为一个台班；挖掘机的生产率单位为“m3/台班”。
——土方工程施工期（天）
——机械台班系数，每天作业一个台班取1，两个台班取2，三个台班取3；
——综合工作系数，一般取1.2～1.6。
3.2装载机的选择与配置
装载机是一种在履带式或輪胎式的基础车上装有一个铲斗的工程机械，也称单斗装装载机，属于循环作业式的工程机械。有的装载机在一台基础车上可同时安装装载和挖掘两套作业装置，具有适应性强、作业效率高、操作简单方便的优点，是飞行区土方工程施工必选的机械设备。
单斗装载机的分类方法很多，最常用的是按行走方式的不同进行分类，分为履带式和轮胎式两种。履带式装载机具有接地面积大，对地面压力小而附着力大的特点，优点是作业面地形要求低，可在复杂地面上作业，不足的是机动性差，行驶速度慢，作业效率较低。而轮胎式装载机和履带式装载机则相反，具有机动灵活，行驶速度快，可在短距离内自铲自运土方，作业效率较高等优点，但是对作业面地形要求高，不能在复杂地面上作业。因此，当作业场地松软、坑洼不平、地形复杂时，宜选择履带式装载机；相反的场地情况下，选用轮胎式装载机。
在土方工程施工中选择装载机时，需要根据作业用途、地形状况、运距大小、工程量大小全面考虑。若运距较小，或运距和道路坡度变化较大的作业面，可进行自铲自运土方作业；实践经验告诉我们，装载机的铲、运和卸土循环作业时间在三分钟内，自卸自运土方在经济上是合理的。否则，装载机只有与自卸汽车配套使用，才能充分发挥作业效率。特别需要注意的是，当挖方区土质坚硬，不能用普通施工机械开挖而采用爆破方法时，装载机与自卸汽车配套使用，作业效率会更高。 装载机主要用于装卸松散土和较短距离的运土，还可用于松散土料的表层剥离与收集清理、土面的简单平整等工作，装载机和挖掘机具有大致相同的用途，但又具有不同的使用范围。因此，在土方工程施工中，装载机的配置必须和挖掘机完成的工作量结合起来综合考虑，首先需要计算分配给装载机完成的工作量，然后按公式（1）计算装载机配置的数量。
3.3自卸汽车的选择与配置
在机场土方工程施工中，常用的机械之一是用来运土的汽车，要求是自卸式翻斗汽车。随着我国汽车工业的蓬勃发展，各种类型的自卸汽车可供选择。自卸汽车是需要与挖掘机或装载机配合使用，其用途是把挖方区的土转运到填方区，供压路机进行碾压。为了节约经费，通常在机场所属当地选择租用20吨以上的大吨位自卸汽车。
自卸汽车配置的数量与挖掘机（装载机）的数量要协调一致，要求其载重应与挖掘机（装载机）的斗容重保持一定的倍率关系，一般宜为每斗土重的3～5倍。其原则是自卸汽车的数量N，应保证挖掘机（装载机）不停工等车，能连续作业，故可按下式计算[4]：
（2）
式中：——自卸汽车每一工作循环延续时间（min）；
——自卸汽车每次装车时间（min），其值为：
式中：——挖土机工作循环时间；
——自卸汽车每次装土次数，其值为：
式中：——实土湿密度，一般为1.7t/m3；
——挖掘机的容积，m3；
——铲斗装土充盈系数，0.8～1.1；
——土壤最初可极性系数，根据土类选择。
4.其他施工机械的选择与配置
4.1碾压机械的选择与配置
在机场和道路工程中所使用的压实机械俗称压路机，他可以利用机械力把土基或松散材料压密实，使之具有一定的承载力，因此，压路机是土方工程施工必须配置的机械。在土方工程碾压法施工中，压路机虽然对工期不是主要影响机械，但其选择与配置对施工质量有很大的影响，需要高度重视。
目前，压路机的类型很多，分类方法各不相同，按照工作装置的材料和形状不同，可分为光面钢轮式（简称钢轮）、胶轮轮胎式（简称胶轮）、羊脚（凸轮）式和钢轮与轮胎的组合式四种；按工作原理可分为静力式、振动式、冲击式；按压轮的重量可分为轻、中、重三种类型；还可按行驶方式和机动力类型等方法分类；国产压路机有统一的分类和型号编制方法。
静力压路机有钢轮式、羊脚式和胶轮式三种。钢轮压路机具有表面光滑、可使压实表面获得较高的平整度、结构简单、维护和保养方便、使用寿命长等优点，但是由于是借助滚轮自重的静压力进行压实工作的，故存在压实功率小与压实深度浅的问题，因此，适用于压实度要求低、压实厚度较小或表面收光验收的情况。羊脚式压路机具有单位面积压力大，压实深度和效果较同重量的光轮压路机高的优点，但由于羊脚能深入土层下面，对下层土先压实，存在碾压层表面不平整，需要光轮再碾压的不足，故适用于分层碾压较厚层粘性土类，对含水量较大的粘性土容易粘脚，不宜选用。胶轮式压路机在碾压过程中，一方面使土处于受力状态的持续时间较钢轮稍长，更有利土层的压实，另一方面由于轮胎的变形，可对压实层上层产生“深压”作用，因而具有消除表层波纹和裂纹的优点，所以，可以选择胶轮式压路机进行各类土的压实作业。
振动压路机是利用机械高频率的振动，使被压土颗粒发生共振，从而减小土颗粒之间的摩擦力，是被压土层易于压实，与静力式压路机比较，在同等结构重量的条件下，振动压路机不但具有碾压效果好、压实厚度大、适应性强、节省劳动力等优点，而且可根据碾压作业面的需要调成不振、弱振和強震等情况，因而可兼做轻、中、重三种类型的压路机使用[5]。
压路机的选择对于土方压实质量和效率非常重要，需要根据飞行区的位置、作业面的大小、土的类型等因素确定。对于跑滑间距等压实度要求较低的区域可选用轻或重型压路机；对于土跑道和端安全道等压实度要求较高的区域可选用重型和振动压路机；对于停机坪、跑道和滑行道等压实度要求高的区域可选用重型、超重型和振动压路机。
4.2推土机的选择与配置
推土机是在履带式拖拉机或轮胎式牵引车的前端装上推土装置和操纵机构的一种铲土运输机械。由于他具有结构简单、灵活机动、所需作业面小的优点，所以在飞行区土方工程施工中广泛采用。施工作业时，推土机向前行驶，放下推土刀连续切削土，松土不断堆积在刀前待土堆满之后，微上提推土刀，使刀刃贴着地面推移松土前进，直到指定位置以后，提起推刀卸土，然后倒车或调头返回铲挖位置，不断循环重复作业。因此，推土机主要用来平整场地、运距在50米以内短距离的土方推移、碾压和作业面整理等施工。
推土机按牵引行驶的方式不同，分为履带式和轮胎式两种类型。履带式推土机的牵引车是履带式拖拉机，由于履带与地面附着力较大，能发挥出足够的牵引力，作业行驶性能良好。按接地比压和使用条件的不同，履带式推土机可分为高比压、中比压和低比压三种推土机。接地比压大于98kPa的属于高比压推土机，主要用于比较坚硬土类的铲运作业；接地比压为58～97kPa的属于中比压推土机，主要用于一般性土类的铲运作业；接地比压为10～29.5kPa的属于低比压推土机，主要用于湿地和沼泽地区的铲运作业。轮胎式推土机的牵引车是一种特制的轮胎车，具有地盘结构简单、维修方便、灵活机动的优点，但由于接地比压最小达200kPa，最大可达350kPa，附着牵引性较差，在松软潮湿的作业面上施工时，容易发生打滑、陷车问题，严重影响工作效率，因此，机场土方工程施工中选择较少。
在机场土方工程施工中，推土机作虽然作为辅助机械设备用来作业，但也是必须选择的设备之一。为了合理选择推土机，提高施工效率，不但要根据土方工程量的大小、施工期限、作业地形状况、施工对象、土质类型和气候条件等因素选择推土机类型和台数；还要根据作业区土类的性质、地面坡度、推土机行驶速度、推土距离和时间利用系数确定推土机的生产率，再最终选择推土机的台数。 4.3铲运机的选择与配置
铲运机是土方工程施工的专用机械，既可以铲土和运土，还可以自动卸土和平整场地，在土方作业区可不断循环工作。铲运机的类型和分类方法很多，按铲斗容量的大小可分为小、中、大和特大型铲运机等四种类型；按行驶方式可分为拖式和自行式铲运机两种类型；国产铲运机有统一的分类和型号编制方法。
拖式铲运机由铲斗和牵引车两个独立的部分组成，由牵引车行驶完成作业，因此，存在整机长度较大，转弯半径也大的不足，目前，牵引车使用较普遍的是履带式拖拉机，对于作业场地宽阔的情况可选用；自行式铲运机是铲斗和牵引车组合成一体，牵引车为特制的轮胎车，铲斗部分的重量作用在牵引车上，既具有整机长度较短、转弯半径小的优点，还具有行驶速度快、机动性好的优点，故在土的运距较长、场地简单的土方区域施工中选用。
4.4附属施工机械的选择与配置
在飞行区土方工程施工中，除了对挖掘机或装载机、自卸汽车、碾压机械、推土机和铲运机等这些主要机械需要进行科学选择与配置外，还需要对平地机、洒水车、机修等机械设备进行选择与配置，这些机械设备的选择与配置要求满足主设备的正常使用，以不影响主设备的连续作业为原则。
5.结束语
在机场工程建设中，飞行区土方工程施工最常用的方法是碾压法，需要的施工机械设备很多，如何选型与配置关系到施工进度、工程质量和经费投入等问题，故进行深入的研究具有现实意义。施工单位往往由技术负责人和项目经理采用经验法选型与配置，人为因素影响较重，存在随意性、容易片面追求效益、对工期和质量不利等问题。科学合理的配置施工机械，既可以减少人员和设备的投入，避免施工浪费，又可缩短施工期，也是提高施工质量的有力措施。
参考文献：
[1]翁兴中等，机场道面设计[M].人民交通出版社，2007，3.
[2]黄灿华等，机场施工与管理[M].人民交通出版社.2002，5.
[3]中国中铁航空港建设集团有限公司，机场场道工程施工工法研究报告[M]. 2013，12.
[4]史保华等，机场土基工程典型问题与处理对策，筑路机械与施工机械化，2010，27（2）：20-25.
[5]狄贊荣，施工机械概论[M].人民交通出版社，1996.12.