第二章路基土方机械施工

§2－3
平地机施工
1．定义 一种装有以铲土刮刀为主、能连续改变刮刀的平面角和倾斜角，并可使刮刀 向任意一侧伸出， 且配有其他多种辅助作业装置的工程机械。 适用于公路、 铁路、 机场、矿山等大面积的场地平整作业，还可进行轻度铲掘、松土、路基成型、边 坡修整、浅沟开挖及铺路材料的推平整型等作业。 一、平地机基本作业 CHONGQING JIAOTONG UNIVERSITY
§2－4 挖掘机施工
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重 庆 交 通 大 学 教 案 1．定义
《公路工程机械化施工与管理》
挖掘机是利用挖土斗来挖取土壤，并将土壤卸在运土车辆上，或者将挖取 的土壤直接卸在弃土场上的一种土方工程机械。据统计工程施工中约 60％以上 的土石方是挖掘机械完成的。其特点是效率高、产量大、机动性较差。 一、挖掘机的工作过程与基本作业 1．正铲挖掘机 1 ○工作过程： 挖掘、回转、卸料和返回 2 ○基本作业 10 侧向开挖法 优点，卸土时动臂回转角度小，装料车可依次装车，不需倒车，工作循环时 间缩短，效率高。 缺点：挖土宽度为最大宽度的 60～70%，由于挖掘面积小，因此需经常向前 移位。 20 正向开挖法 优点：机械移位次数较少。 缺点：卸土时动臂转角较大，挖掘机的生产效率低，而且运输线路较窄，易 造成车辆拥挤，调度困难，影响挖掘机卸料。 30 中心开挖法 优点：工作效率高，挖掘机移位方便，平均卸料回转半径小于 90°，而且 装料车调车也较方便。 缺点：需经常移位 2．反铲挖掘机 1 ○工作过程： 挖掘、回转、卸料和返回 2 ○基本作业 10 沟端开挖法 20 沟侧开挖法 3．拉铲挖掘机 1 ○工作过程： 挖掘、回转、卸料和返回 CHONGQING JIAOTONG UNIVERSITY
重 庆 交 通 大 学 教 案 t r－每完成一个工作循环的时间，min。 3．提高作业效率的基本原则 铲土：最短时间、最短距离； 运土：尽量减少土壤漏损； 卸土：根据施工条件，采取不同的方法； 空回：以最快速度驶回铲土处。
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§2－2
铲运机施工
1．定义 铲运机是一种挖土兼运土的铲土运输机械，它可以在一个工作循环中独立完 成挖土、装土、运输和卸土等工作，并兼有一定的土壤压实和平地作用，主要用 在大土方量的填挖和运输作业。 一、铲运机基本作业与施工运行路线 1．铲运机基本作业 铲装、运输、卸土和回驶四个工作过程。 2．铲运机施工运行路线 1 ○“椭圆”形 优点：在不同的地形条件下布置灵活，顺逆运行方向可以随时改变，同时运 行中干扰也较小。 缺点：是重载上坡的转角大，转弯半径较大。 2 ○“8”字形 优点：在一次循环运行中可以完成两次铲土和两次卸土，同时重载和空载行 驶的距离都比较短， 效率高， 在同一个运行路线中可以容纳多台铲运机同时施工。 缺点：需有较大的施工场地，而且取土场在路线的两侧时，条件限制多。 3 ○“之”字形 优点：适应于较长的地段施工，并宜于机群作业。 缺点：一次循环太大，施工面太长，在多雨季节很难施工。 4 ○穿梭形 优点：铲运机空载行驶距离短，全程也较短，因此施工组织简单。 缺点： 对一侧取土坑有局限性， 增长了运行时间， 另外铲运机单侧磨损较重。 5 ○螺旋形 CHONGQING JIAOTONG UNIVERSITY
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1 ○对于Ⅲ级以上的土壤或冻土，应先用松土器预松，每次的松土深度不宜超 20~40 cm 。 2 ○清除铲土地段的树根、树桩、灌木林和孤石等，以免影响铲运机铲装的运 行时间。 3 ○应尽可能地缩短运距，减少转弯次数，并尽量采用空车转弯和上坡；尽可 能地采用高速档。 4 ○应尽量作到下坡铲土以增大铲土深度，缩短铲土时间和提高充满系数。 4．施工现场监督 1 ○铲装－尽量做到“斗平”，“斗满”；铲装过程应在 33m 之内完成，耗时不超 过 1min。 2 ○运输－平均时速：拖式铲运机≥4km/h， 自行式铲运机≥22km/h。 合理宽度：单行道应有 2 倍的机械宽度， 双行道应有 3 倍的机械宽度。 3 ○卸土－耗时不超过 0.5min，回程以最高档位行驶。 4 ○机械技术状况－调整得当、润滑适度，机械各部件运动自如。
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授课章节
第二章
§2－1 §2－2
路基土方机械施工
推土机施工 铲运机施工 平地机施工 挖掘机施工 装载机施工 土方压实机械施工
主要内容
§2－3 §2－4 §2－5 §2－6
授课方式 授课目的
多媒体 1.了解公路工程路基土方施工的常用机械设备 2.掌握路基土方施工常用机械基本施工作业和施工工艺 3.掌握路基土方施工常用机械使用范围
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的土运送到卸土点；卸土时应根据施工条件采取不同的卸土方法，以达到施工技 术要求和施工安全；空回时应以较快的速度驶回铲土处。 3．推土机的基本作业 直铲推土机的基本作业 接力推土法、沟槽推土法、并列推土法、下坡推土法等 二、推土机施工作业 1．填筑路堤 1 ○横向填筑 2 ○纵向填筑 3 ○综合作业 2．开挖路堑 1 ○横向开挖路堑：“穿梭法”、“环行作业法” 2 ○纵向开挖山坡路堑：傍山半路堑、开挖深路堑 3．其他辅助作业 平整土地、涵洞回填 三、推土机使用范围与生产率的计算 1．推土机使用范围 1 ○填筑路基、开挖路堑、平整场地、管道和沟渠的回填以及其他辅助作业。 2 ○适宜于Ⅳ级以下土壤的推运。 3 ○当铲运Ⅳ级和Ⅳ级以上土壤和冻土时，必须先进行松土。 4 ○如土壤中有少量的孤石，应首先破碎再进行作业。 5 ○推土机的合理运距为 50~100m。 2．推土机生产率 推土机生产率计算公式：
100～1000 200～2000 200～1000
堆装斗容（m ） 一般
2.5~18 10～30 10～30
3
最大
24 50 35
① ②
最佳
100～300 200～1500 200～600
道路坡度
1:6～1:4 1:20～1:12 1:20～1:12
2．铲运机生产率 铲运机生产率计算公式：
Q
式中：Q－铲运机生产率，m3/h ；
重 庆 交 通 大 学 教 案 1．刀角铲土侧移 适用开挖边沟、修整路型或填筑路堤。 2．刮刀刮土侧移
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适用于移土填堤、平整场地、回填沟渠、铺散或路拌材料等作业。 3．刮刀刮土直移 适用于最后精平工作及铺散材料等。 4．机外刮土 适用于修刷路堤、路堑边坡、边沟边坡等。 二、平地机施工作业 1. 修整路形 2. 修刷边坡 3. 开挖路槽 4. 路拌路面材料 三、 平地机生产率计算 生产率计算公式：
铲斗容量 m 0.5 0.75 0.75 1.00 1.00 1.50 正铲挖掘机 工程量 15000 20000 ------15000 25000 25000 土壤级别 Ⅰ～Ⅳ Ⅰ～Ⅳ －－ Ⅴ～Ⅵ Ⅰ～Ⅳ Ⅴ～Ⅵ 工程量 10000 15000 12000 15000 20000 20000 拉铲挖掘机
Q 60VK B KY tr
穿梭法（一侧、两侧） 移挖作填工程 横、纵联合作业
（式 2-1）
式中：Q－推土机直铲作业时生产率，m3/h； V－铲刀前土堆的体积，m3； KB－时间利用系数，一般为 0.80~0.85； KY－坡度影响系数，平地为 1；上坡坡度 5％~10％时为 0.5~0.7；下坡度 5％～15 时为 1.3~2.3； CHONGQING JIAOTONG UNIVERSITY
60VK B K H tY K S
( 式 2-2 )
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重 庆 交 通 大 学 教 案 KH－土壤充满系数（见表 2－1） ； KS－土壤松散系数（见表 2－2） ； V－铲斗的几何容量，m3； KB－时间利用系数（0.75～0.8） ； tY－铲运机每一个工作循环所用的时间，min。 3．提高生产率的途径
正铲挖掘机工作面最小高度
工作面 高度 m 斗容量 m 土壤级别 Ⅰ～Ⅱ Ⅲ Ⅳ 0.5 － － 1.0 0.5 － 1.5 1.0 0.5 2.0 1.5 1.0 2.5 2.0 1.5 3.0 2.5 2.0 － 3.0 2.5
3
表 2-2
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
5.0
正铲、拉铲挖掘机最小工作量
重 庆 交 通 大 学 教 案 2 ○基本作业 10 沟侧开挖法 20 沟端开挖法 二、挖掘机施工作业 1．开挖路堑 1 ○正铲挖掘机开挖路堑
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路堑的深度在 5 m 以下时， 可采用全断面正向开挖； 当路堑深度超过 5 m 时， 应分层开挖。 2 ○反铲挖掘机开挖路堑 2．填筑路堤 三、挖掘机使用范围与生产率计算 1．挖掘机使用范围 1 ○工作物为Ⅰ～Ⅳ级土壤和松动后的Ⅴ级以上土壤和物料。 2 ○可用于装载和开挖爆破后的石方以及不大于斗容的石块。 3 ○在使用挖掘机时应考虑最小工程量和最低工作面高度。
各种铲运机的适用范围 类别
推式铲运机 自 行 式 铲 装 机 双发动机 普通装载式 链板装载式 10～30 9.5～6 50 34 200～2000 200～1000 200～1500 200～600 1:10～1:6 1:10～1:6 单发动机 普通装载式 链板装载式
表 2-1 经济运距（m） 一般
重 庆 交 通 大 学 教 案 优点：是运距短，工效高。 缺点：是急转弯多，铲运机易产生偏磨。 二、铲运机施工作业 1．填筑路堤 1 ○适用范围：
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取土距离应在路堤 100m 以外，而填筑高度在 2m 以上较为合理。2m 以下的 路堤最好采用推土机、铲运机联合作业，使两者各自发挥自己的优势。 2 ○分类： 为纵向和横向填筑两种。 2．开挖路堑 横向弃土开挖和纵向移挖作填。 三、铲运机使用范围与生产率计算 1．铲运机使用范围 1 ○中距离大规模土方工程，拖式经济运距为 100~800m，自行式经济运距为 800~2000m。 2 ○铲运机适用在Ⅰ、Ⅱ级土壤中工作，用铲运机铲装Ⅲ、Ⅳ级以上的土壤及 冻土时，必须事先进行预松。 3 ○不适宜在地下水位高的潮湿地区、岩石类地区进行作业。
Q 60AK L B t K T
（式 2-3）
式中： Q－平地机的生产率，m3/h ； A－刮刀每次铲削土壤的面积，m2 ； L－平地机每一工作行程的长度，m； φ －两行程之间重叠系数（1.15~1.7） ； KB－时间利用系数（0.85~0.9） ； KS －土壤松散系数； tT－平地机一个循环的时间，min。 四、提高生产率的途径 1. 尽可能减少调头次数； 2. 角度、切土深度和宽度视土壤性质而定； 3. 选用平地机联合作业。
表 2-3
土壤级别 Ⅰ～Ⅱ Ⅰ～Ⅱ Ⅲ Ⅰ～Ⅱ Ⅲ Ⅰ～Ⅱ
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重 庆 交 通 大 学 教 案 2．挖掘机生产率 生产率计算公式：
Q qn KH KB KS
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（式 2- 4）
式中：Q－挖掘机生产率，m3/h； q－铲斗几何容量，m3； KH－铲斗充满系数； Ks－土壤松散系数； KB－时间利用系数（0.7~0.85） 。 n－挖掘机每小时工作次数。 3．提高生产率的途径 1 ○施工组织设计方面。运输车辆应达到挖掘机生产能力的要求，而装载的容 量应为铲斗容量的整数倍。 2 ○施工技术操作过程方面。挖掘机驾驶员应具有熟练的操作技能，以缩短每 一个工作循环的时间。 3 ○挖掘机的技术状况，铲斗斗齿的锋利程度等，对挖掘机生产率都有影响。 4．挖掘机的施工生产组织 1 ○运输车辆就位——停靠方位； 2 ○设置汽车就位的进出通道； 3 ○运输车辆的选择——自卸车； 4 ○运输能力的组织设计——自卸车需要量的计算：传统计算法，排队论计算 法。
授课主要内容 第二章 路基土方机械施工 §2－1 推土机施工
1．定义 推土机是以履带式或轮式拖拉机牵引车为主机，再配置悬式铲刀的铲土运输 机械。 2．特点 ○所需作业面小，机动灵活； 1 ○转移方便，短距离运土效率高， 2 ○干湿地可以独立工作，也可配合其他机械施工。 3 一、推土机基本作业 1．工作过程 铲土、运土、卸土和空回。 2．作业效率的原则 铲土时应以最短时间、最短距离铲满土；运土时应尽量减少土壤漏损，使较