張崇新 安磊 員蘭 李枝森

（1.新疆維吾爾自治區(qū)公路工程造價管理局，新疆 烏魯木齊 830000；2.新疆交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

海拔3000m以上高寒高海拔公路施工面臨著低壓、缺氧、寒冷、干燥、氣候多變等挑戰(zhàn)，在復(fù)雜嚴(yán)酷的工程建設(shè)中，由于大氣含氧量降低，燃料燃燒不充分，散熱性能降低，造成機械作業(yè)效率下降、油耗增加。

一、高寒高海拔環(huán)境對工程機械的影響分析

（一）對柴油發(fā)動機的影響

1.對動力性能的影響

海拔高度增加會導(dǎo)致大氣壓強降低、空氣密度減小、空氣中氧氣含量減少。大量實測數(shù)據(jù)表明，對于自然吸氣型內(nèi)燃機，海拔高度每上升1000m，其動力性能變化如表1所示。

2.對啟動性能的影響

溫度對引擎起動特性有很大影響。高原低壓缺氧、氣候寒冷、日間溫差較大，導(dǎo)致氣缸內(nèi)氣壓及氣溫隨著高度增加而下降。引擎的起動能力隨著海平面升高而改變，海拔高度每上升1000m，其變化如表2所示。

表2 發(fā)動機啟動性能變化表

3.對配氣系統(tǒng)的影響

高海拔地區(qū)通常風(fēng)沙較大，空氣中粉塵含量可以達到低海拔地區(qū)的十倍以上，導(dǎo)致空氣濾清器濾清效果降低、使用壽命減少，配氣系統(tǒng)中的進氣阻力也隨之增大。高海拔地區(qū)空氣中氧氣含量低，進入氣缸內(nèi)的空氣量減少，導(dǎo)致發(fā)動機內(nèi)燃燒效果降低，從而影響發(fā)動機功率。且由于空氣中粉塵含量較高，大量粉塵顆粒進入氣缸內(nèi)將加快活塞磨損。

4.對冷卻系統(tǒng)的影響

由于高寒高海拔地區(qū)空氣稀薄、低壓缺氧，進入發(fā)動機汽缸的空氣量減少，燃燒性能惡化，嚴(yán)重的燃燒滯后導(dǎo)致發(fā)動機熱負(fù)荷增加；同時冷卻風(fēng)扇質(zhì)量流量降低，冷卻水沸點降低。這些因素均會導(dǎo)致發(fā)動機散熱性能惡化，熱負(fù)荷進一步增加。

5.對潤滑系統(tǒng)的影響

發(fā)動機潤滑系統(tǒng)不僅潤滑摩擦面，還具有冷卻和清潔作用。高海拔地區(qū)由于氣候寒冷，晝夜溫差大，年平均氣溫在0℃以下，對潤滑油使用提出了更高的要求。普通潤滑劑黏度和溫度性能受氣候影響很大。如果溫度過低，潤滑油黏度增加，流動性變差，機械摩擦面運動阻力就會增大。這不僅影響起動性能，還會增加發(fā)動機功率消耗。

（二）對傳動系統(tǒng)的影響

工程機械的動力傳動包括機械和液壓兩種方式。在高寒高海拔條件下，傳動系統(tǒng)與動力設(shè)備間配合變差，使其無法最大限度發(fā)揮最大功率，傳動效率降低；由于內(nèi)部損耗，將一部分電力轉(zhuǎn)換成熱能，會導(dǎo)致機組運行溫度超出規(guī)定范圍，對機械工作產(chǎn)生不利影響。

（三）對液壓系統(tǒng)的影響

油壓控制不能脫離膠管和密封。高寒高海拔地區(qū)日照時間長，紫外線照射強烈，全年溫度較低，日間溫度差異較大。橡膠管件、橡膠密封件等受各種環(huán)境因素的破壞，龜裂、破損及老化加快，壓縮性和密封性降低，設(shè)備工作效率下降。

（四）對制動系統(tǒng)的影響

工程機械剎車系統(tǒng)的動力裝置有液壓式、氣壓式和氣壓液壓式等，其動力傳遞媒介是壓縮氣體或制動液。高寒高海拔地區(qū)氣候寒冷，晝夜溫差大，制動液在某些情況下會出現(xiàn)凍結(jié)、流動性降低的問題，嚴(yán)重影響制動液的制動特性，威脅車輛運行和操作安全性。

（五）對電氣機械的影響

1.低壓空氣的低濃度會導(dǎo)致空氣介電強度、空氣冷卻效應(yīng)和弧隙空氣介電強度的減弱，以及電器空氣隔離電壓的降低；通過空調(diào)制冷的電子裝置，其零件溫度升高和在大氣中熄弧是目前較為棘手的問題。

2.溫度日間波動較大，導(dǎo)致制品封口難以維持，造成機械構(gòu)件變形或斷裂。低溫會導(dǎo)致電器由于氣壓過低而產(chǎn)生氣體壓干電弧，放電電壓下降。

3.當(dāng)大氣中含有氧、水時，強烈的太陽輻照會導(dǎo)致室外電器升溫，加快有機隔熱和油漆的陳舊，降低電器使用年限。

（六）對流體機械的影響

1.對空壓機的影響

在高海拔地區(qū)，稀薄的空氣會使空壓機在每次往復(fù)式中壓時，所受氣壓是恒定的。當(dāng)氣壓降低時，壓氣機壓強比增加，導(dǎo)致空壓機供氣不足，體積因數(shù)減?。桓邷貢箍諝鈮嚎s機工作性能下降。

2.對通風(fēng)機影響

在高海拔地區(qū)，空氣壓力較低，在同樣的流量條件下，風(fēng)機靜壓力會逐年下降，導(dǎo)致風(fēng)機效率下降。

表3 高寒高海拔機械不變費用測算分析表

二、費用測算

本文在搜集、整理與分析其他省市高寒高海拔施工機械降效相關(guān)費用標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，選取了新疆正在施工、有參考價值的、代表性的公路建設(shè)項目研究分析，并調(diào)研相關(guān)建設(shè)施工單位，結(jié)合現(xiàn)場施工技術(shù)觀測，深入調(diào)研新疆正在施工的高寒高海拔公路機械使用情況。

新疆典型高寒高海拔公路是位于昆侖山腹地的某項目。該項目起于葉城縣國道315線與國道219線交匯處，終于新藏界，沿途翻越5000m以上大山5座，冰山達坂16個，冰河44條，沿線地形條件較為復(fù)雜，海拔由1300多米，驟然抬升至5000多米，是新疆境內(nèi)地形最為復(fù)雜、自然條件最為惡劣的路段。其中在建的項目一海拔2665m～3426m，項目二海拔4500m～5000m，項目三海拔4500m～5000m。

振動壓路機和輪胎式壓路機是路基工程和路面工程中最常用的施工機械，因此將這兩種機械作為典型施工機械研究。結(jié)合從施工現(xiàn)場收集的高原地區(qū)機械使用壽命、檢修費用、檢修次數(shù)、維護費用、維護次數(shù)等數(shù)據(jù)，得到折舊費、檢修費和維護費，如表3所示。

通過上表對比可知，高寒高海拔地區(qū)典型施工機械不變費用與定額施工機械不變費用的比值為1.096，因此高寒高海拔地區(qū)施工機械不變費用綜合調(diào)整系數(shù)推薦采用1.1。

三、結(jié)語

本文系統(tǒng)分析了高寒高海拔環(huán)境對工程機械的影響，并通過對在建項目施工過程中振動壓路機和輪胎式壓路機機械不變費用的實測，得出新疆公路高寒高海拔地區(qū)施工機械不變費用增加值。為全面研究新疆高寒高海拔地區(qū)公路施工增加費提供研究方法和思路，可為新疆今后制定高寒高海拔地區(qū)施工費用標(biāo)準(zhǔn)提供借鑒參考。