土方挖运工程施工

第六章土方挖运工程施工

第一节人工挖运工程施工

在我国的水利工程施工中，一些土方量小及不便于机械化施工的地方，用人工挖运还是比较普遍的。挖土用铁锹、镐等工具；运土用筐、手推车、架子车等工具。

人工开挖渠道时，应自中心向外，分层下挖，先深后宽，边坡处可按边坡比挖成台阶状，待挖至设计要求时，再进行削坡。如有条件应尽可能做到挖填平衡。必须弃土时，应先行规划堆土区，做到先挖远倒，后挖近倒，先平后高。

受地下水影响的渠道，应设排水沟，排水应本着上游照顾下游，下游服从上游的原则，即向下游放水的时间和流量，应照顾下游的排水条件；同时下游服从上游的需要。一般下游应先开工，并不得阻碍上游水量的排泄，以保证水流畅通。开挖主要有以下两种方式。

1. 一次到底法

一次到底法（图6—1 ）适用于土质较好，挖深2—3m 的渠道。开挖时应先将排水沟挖到低于渠底设计高程0.5m 处，然后再按阶梯状逐层向下开挖，直到渠底为止。

2.分层下挖法

此法适用于土质不好，且挖深较大的渠道。将排水沟布置在渠道中部，先逐层挖排水沟，再挖渠道，直至挖到渠底为止［图6—2（a）］。如渠道较宽，可采用翻滚排水沟［图6—2 ( b )］。这种方法的优点是排水沟分层开挖，沟的断面小，土方量少，施工较安全。

第二节机械挖运工程施工

开挖和运输是土方工程施工两项主要过程，承担这两个过程施工的机械是各类挖掘机械、挖运组合机械和运输机械。

一、挖掘机械

挖掘机械的作用主要是完成挖掘工作，并将所挖土料卸在机身附近或装入运输工具。挖掘机械按工作机构可分为单斗式或多斗式两类。

1.单斗式挖掘机

单斗式挖掘机由工作装置、行驶装置和动力装置等组成。工作装置有正向铲、反向铲、索铲和抓铲等（图6 —3 ）。工作装置可用钢索或液压操作。行驶装置一般为履带式或轮胎式。动力装置可分为内燃机拖动、电力拖动和复合式拖动等几种类型。

（1）正向铲挖掘机。钢索操纵的正向铲挖掘机构造如图6—4 所示，由支杆、斗柄、铲斗、拉杆、提升索等构件组成。

图6—5 为正向铲挖掘机工作过程示意图。每一工作循环包括挖掘、回转、卸料、返回四个过程。挖掘时先将铲斗放到工作面底部（I）的位置；然后在将铲斗自下而上提升的同时，使斗柄向前推压，在工作面上挖出一条弧形挖掘带（II、III），当铲斗装满土料，再将铲斗后退，离开工作面（IV）；然后回转挖掘机上部机构至车箱处，打开斗门，将土卸出（V、VI）；此后再回转挖掘机上部机构，同时

放下铲斗，进行第二次循环。当挖掘机在一个停机位置上时，将能挖掘的土壤全部挖完后，再前进至另一停机位置。

正向铲挖掘机工作时，其支杆一般保持某一角度不变，可挖掘停机面以上的I—VI级土，停机面以下则挖得很浅。挖掘机的工作尺寸示意如图6—6 所示。

l

①所有水平方向尺寸都从挖掘机的回转中心线量起，所有垂直方向的尺寸都从停机面量起。

②铲土半径量到斗齿尖，卸土半径量到土斗中心。

③铲土量度量到斗齿尖，卸土高度量至开启斗底的最低点。

我国生产的部分正铲挖掘机的工作性能见表6—1 ，可供机械选型和布置施工现场时参考。

在组织正向铲挖掘施工时，应注意下列几点。

①为了操作安全，使用时应将性能表中的最大挖掘高度、最大挖掘半径值减少5 ％一10 ％。

②在挖掘粘性土时，工作面高度宜小于最大挖土半径时的挖掘高度，以防止出现土体倒悬的情况。

③为了发挥挖掘机的生产效率，工作面高度应不低于挖掘一次即可装满铲斗的高度。

表6—1 正铲挖掘机工作性能

挖掘的工作面，即挖掘机挖土时的工作空间称为撑子。根据撑子的布置不同，正向铲挖掘机有三种作业方式：①正向挖土后方卸土［图6 一7 ( b )］；②正向挖土、侧向卸土［图6 一7 （a）］；③侧向挖土、侧向卸土［图6 一7 （c）］。至于采用哪一种作业方式，应根据施工条件确定。

( 2 )单斗挖掘机生产率计算。

施工机械的生产率是指它在一定时间内和一定条件下，能够完成的工程量。生产率可分为理论生产率、技术生产率和实用生产率。实用生产率是考虑了在生产中各种不可避免的停歇时间（如加燃料、换班、中间休息… … 等）之后，所能达到的实际生产率。 单斗挖掘机生产率计算公式

z t e ch K K K K T

q

p ∙∙∙⨯=3600

8（6—1） 式中p —挖掘机生产率（自燃方），m 3／台班； q —铲斗容量（松方），m 3； K ch —铲斗充盈系数，参见表6—2； K e —土壤可松性系数，参见表6—3；

K t—施工机械时间利用系数，参见表6—4；

T—挖掘机铲装一次工作循环时间，s，参见表6—5；

K z—撑子高度和挖装旋转角度校正系数，参见表6—6、6—7。

2.多斗式挖掘机

多斗式挖掘机是一种连续作业式挖掘机械，按构造不同，可分为链斗式和斗轮式两类。链斗式是由传动机械带动固定在传动链条上的土斗进行挖掘的，多用于挖掘河滩及水下沙砾料；斗轮式以固定在转动轮上的土斗进行挖掘的，多用于挖掘陆地上土料。

( 1 )链斗式采砂船。

水利水电工程中常用的国产采砂船有120m3/h 和250m3/h 两种，采砂船是无自航能力的砂砾石采掘机械。当做远距离移动时须靠拖轮拖带；近距离移动时（如开采时移动），可借助船上的绞车和钢丝绳移动。其配合的运输工具一般采用轨距为1435 和762 的机车牵引矿斗车（河滩开采）或与砂驳船配合（河床水下开采）使用。

图6—8 为链斗式采砂船示意图，图中斗架（又称工作大梁）上端铰接在船体上，下端由提升索固定，并由提升索控制开挖深度。斗架上附有链条，链条上装有若干链斗，主动轮通过链条带动链斗工作。

挖掘的砂砾料卸入漏斗后，由皮带机向船体一侧卸料。船身没有平衡水箱，借助水重保持船体平衡。表6 一8 是砂船的技术性能，供选用参考。