泥土工程机械化施工-建筑施工技术

土方工程的施工过程主要包括：土方开挖、运输、填筑与压实等。土方工程工程量大，人工挖土不仅劳动繁重，而且劳动生产率低，工期长，成本较高。因此，除了不适宜采用机械施工的土方工程或者小型基坑（槽）土方工程外，在土方工程施工中应尽量采用机械化、半机械化的施工方法，以减轻繁重的体力劳动，加快施工进度，降低工程成本。

常用的土方施工机械有推土机、铲运机、单斗挖土机及装载机等。

1.推土机

推土机由拖拉机和推土铲刀组成。按铲刀的操纵机构不同，推土机分为索式和液压式两种。索式推土机的铲刀借本身自重切入土中，在硬土中切土深度较小。液压油压式推土机能使铲刀强制切入土中，切土深度较大。同时，液压式推土机铲刀还可以调整角度，具有较大的灵活性。如图1-21所示，为油压式T2-100型推土机外形图。

图1-21　推土机外形

1）推土机的特点及适用范围

推土机能单独地进行挖土、运土和卸土工作，具有操纵灵活、运转方便、所需要工作面较小、行驶速度较快、易于转移、能爬30°左右的缓坡以及配合铲运机挖土机工作等特点，能够推挖Ⅰ～Ⅳ类土，适用于场地清理，场地平整，开挖深度不大的基坑以及回填作业等。此外，还可以牵引其他无动力的土方机械。推土机的经济运距在100m以内，最为有效的运距为30～60m。

2）推土机的作业方法

推土机的生产效率主要取决于每次推土体积和铲土运土卸土和回转等工作循环时间。铲土时应根据土质情况，尽量以最大切土深度在最短距离（6～10m）内完成，上下坡坡度不得超过35°，横坡不得超过10°，为了提高生产率，可采用下坡推土、槽形推土、并列推土、多铲集运、铲刀附加侧板等方法。

2.铲运机

铲运机由牵引机械和铲斗组成，按行走方式分为自行式和拖式两种分别如图1-22和图1-23所示。

图1-22　自行式铲运机

图1-23　拖式铲运机

1）铲运机的特点及适用范围

铲运机是一种能够独立完成铲土、运土、卸土、填筑和整平等全部土方施工工序的机械，具有操作灵活、行驶速度快、对道路要求低、生产率高等特点。适宜铲运含水量在27%以下的Ⅰ、Ⅱ类土，但不适宜在砾石层、冻土地带及沼泽地区工作。铲运机通常适用于坡度在20°以内的大面积场地的平整、大型基坑（槽）的开挖以及路基、堤坝的填筑等。铲运机适用运距在800m以内，且运距在200～350m时最高。

2）铲运机的作业方法

铲运机的基本作业是铲土、运土、卸土三个工作行程和一个回转行程。在施工中，选定铲斗容量后，应根据工程大小、运距长短、土的性质和地形条件等选择合理的开行路线和施工方法，以提高生产率。常见的开行路线为环形路线和“8”字形路线，如图1-24所示。

（1）环形路线。

对于地形起伏不大，而施工地段又较短（50～100m）和填方不高（0.1～1.5m）的路堤基坑及场地平整工程宜采用图1-24（a）（b）所示的环形路线。当填挖交替，且相互之间的距离又不大时，则可采用图1-24（c）所示的环形路线。这样可以多次铲土和卸土，从而减少铲运机转弯次数，进而提高工作效率。

图1-24　铲运机运行路线

（2）“8”字形路线。

在地形起伏较大，施工地段狭长的情况下，宜采用“8”字形路线，如图1-24（d）。因这种运行路线，铲运机在上下坡时是斜向形式，所以坡度平缓。一个循环中两次转弯方向不同，故机械磨损均匀。一个循环完成两次铲土和卸土，减少了转弯次数及空车行驶距离，从而亦可缩短运行时间，提高生产率。

为了提高铲运机的生产率，除了确定合理的开行路线，还应根据施工条件选择合理的施工方法。常用的施工方法有下坡铲土法、跨铲法、助铲法、交错铲土法等。

3.单斗挖土机

单斗挖土机是基坑（槽）土方开挖常用的一种机械。按其行走装置的不同，分为履带式和轮胎式两类；按其动力装置不同分为机械传动和液压传动两类；依其工作装置的不同，分为正铲、反铲、拉铲和抓铲4种，见图1-25。单斗挖土机进行土方开挖作业时，需自卸汽车配合运土。(www.xing528.com)

图1-25　挖土机的工作简图

1）正铲挖土机

正铲挖土机的工作特点是：前进向上强制切土。其挖掘力大，生产率高，能开挖停机面以上Ⅰ～Ⅳ类土。开挖大型基坑时需要设置坡道。正铲挖土机在基坑内作业，适用于开挖高度3m以上的无地下水的干燥基坑。

正铲挖土机的生产率主要决定于每次土斗的挖土量和每次作业的循环时间。同时要考虑挖土方式和与自卸汽车的配合，尽量减小回转角度，缩短循环时间。

根据其开挖路线与运输工具的相对位置不同，正铲挖土机的作业方式有以下两种形式：

①正向挖土，侧向卸土。

正向挖土，侧向卸土[见图1-26（a）]，是指挖土机沿前进方向挖土，运输工具停在侧面装土。此法由于挖土机卸土时动臂转角小，运输车辆行驶方便，故生产效率高，应用较广。

②正向挖土，后方卸土。

正向挖土，后方卸土[见图1-26（b）]，是指挖土机沿前进方向挖土，运输工具停在挖土机后方装土。此法由于挖土机卸土时动臂转角大，生产率低，运输车辆要倒车开入，故一般在基坑窄而深的情况下采用。

图1-26　正铲挖土机

1—推土机；2—汽车

正铲挖土机的挖土方式不同，其所需的工作面大小也不同。

挖土机的工作面是指挖土机在一个停机点进行挖土的工作范围。工作面的形状和尺寸取决于挖土机的性能和卸土方式。根据挖土机作业方式不同，挖土机的工作面分为侧工作面与正工作面两种。

正铲挖土机开挖大面积基坑时，必须对挖土机作业的开行路线和工作面进行设计，确定开行次序和次数，称为开行通道。基坑开挖深度较小时，可布置一层开行通道；当基坑深度较大时，则开行通道需布置多层。

2）反铲挖土机

反铲挖土机挖土的工作特点是：后退向下，强制切土。其挖掘力较大，能开挖停机面以下的Ⅰ～Ⅱ类土。反铲挖土机主要用于开挖深度4m左右的基坑、基槽和管沟等，亦可用于地下水位较高的土方开挖。

反铲挖土机的作业方式分为沟端开挖和沟侧开挖，见图1-27。

图1-27　反铲挖土机作业方式

1—挖土机；2—自卸汽车；3—弃土堆

沟端开挖，挖土机停在基坑或基槽的端部，向后倒退挖土，汽车停在基坑或基槽两侧装土。其优点是挖土方便，挖掘深度和宽度较大，当基坑较宽时，可多次开行挖土。

沟侧开挖，挖土机沿基坑或基槽一侧开行挖土，将土弃于远处。其开挖方向与挖土机开行方向相垂直。挖土机工作时稳定性较差，挖掘深度和宽度较小，一般在无法采用沟端开挖方式时或挖土不需要运走时，才采用沟侧开挖方式。

3）拉铲挖土机

拉铲挖土机的土斗用钢丝绳悬挂在挖土机动臂上，挖土时土斗在自重作用下落到地面切入土中。其挖土特点是：后退向下，自重切土。其挖土深度和挖土半径均较大，能开挖停机面以下Ⅰ～Ⅱ类土，但不如反铲动作灵活准确，适于开挖大型基坑及水下挖土。

4）抓铲挖土机

抓铲挖土机是在挖土机动臂上用钢丝绳悬吊一个抓斗，挖土时抓斗在自重作用下落到地面切土。其挖土特点是：直上直下，自重切土。抓铲挖土机挖掘力较小，能开挖停机面以下Ⅰ～Ⅱ类土，适于开挖窄而深的基坑、沉井，特别是水下挖土。