浅析土方机械化施工

6-1-8 土方机械化施工6-1-8-1 土方机械的选择土方机械化开挖应根据基础形式、工程规模、开挖深度、地质、地下水情况、土方量、运距、现场和机具设备条件、工期要求以及土方机械的特点等合理选择挖土机械，以充分发挥机械效率，节省机械费用，加速工程进度。

土方机械化施工常用机械有：推土机、铲运机、挖掘机（包括正铲、反铲、拉铲、抓铲等）装载机等，一般常用土方机械的选择可参考表6-47。

常用土方机械的选择表6-47一般讲，深度不大的大面积基坑开挖，宜采用推土机或装载机推土、装土，用自卸汽车运土；对长度和宽度均较大的大面积土方一次开挖，可用铲运机铲土、运土、卸土、填筑作业；对面积较深的基础多采用或斗容量的液压正铲挖掘机，上层土方也可用铲运机或推土机进行；如操作面狭窄，且有地下水，土体湿度大，可采用液压反铲挖掘机挖土，自卸汽车运土；在地下水中挖土，可用拉铲，效率较高；对地下水位较深，采取不排水时，亦可分层用不同机械开挖，先用正铲挖土机挖地下水位以上土方，再用拉铲或反铲挖地下水位以下土方，用自卸汽车将土方运出。

6-1-8-2 常用土方机械1．推土机常用推土机型号及技术性能见表6-48。

常用推土机型号及技术性能表6-482．铲运机常用铲运机型号及技术性能见表6-49。

铲运机的技术性能和规格表6-493．挖掘机（1）正铲挖掘机常用液压正铲挖掘机的型号及技术性能见表6-50。

液压挖掘机主要技术性能与规格表6-50（2）反铲挖掘机常用液压反铲挖掘机的型号及技术性能见表6-50。

（3）抓铲挖掘机常用抓铲挖掘机型号及技术性能见表6-51。

抓铲挖掘机型号及技术性能表6-514．装载机常用铰接式轮胎装载机型号及技术性能见表6-52。

铰接式轮胎装载机主要技术性能与规格表6-52注：1．WZ2A型带反铲，斗容量，最大挖掘深度，挖掘半径，卸料高度。

2．转向方式均为铰接液压缸。

6-1-8-3 土方机械基本作业方法1．推土机（1）作业方法推土机开挖的基本作业是铲土、运土和卸土三个工作行程和空载回驶行程。

铲土时应根据土质情况，尽量采用最大切土深度在最短距离（6~10m）内完成，以便缩短低速运行时间，然后直接推运到预定地点。

回填土和填沟渠时，铲刀不得超出土坡边沿。

上下坡坡度不得超过35°，横坡不得超过10°。

几台推土机同时作业，前后距离应大于8m。

（2）提高生产率的方法1）下坡推土法在斜坡上，推土机顺下坡方向切土与堆运（图6-15），借机械向下的重力作用切土，增大切土深度和运土数量，可提高生产率30%~40%，但坡度不宜超过15°，避免后退时爬坡困难。

图6-15 下坡推土法2）槽形挖土法推土机重复多次在一条作业线上切土和推土，使地面逐渐形成一条浅槽（图6-16）,再反复在沟槽中进行推土，以减少土从铲刀两侧漏散，可增加10%~30%的推土量。

槽的深度以1m左右为宜，槽与槽之间的土坑宽约50m。

适于运距较远，土层较厚时使用。

图6-16 槽形推土法3）并列推土法用2~3台推土机并列作业（图6-17）,以减少土体漏失量。

铲刀相距15~30cm，一般采用两机并列推土，可增大推土量15%~30%。

适于大面积场地平整及运送土用。

图6-17 并列推土法4）分堆集中，一次推送法在硬质土中，切土深度不大，将土先积聚在一个或数个中间点，然后再整批推送到卸土区，使铲刀前保持满载（图6-18）。

堆积距离不宜大于30m，推土高度以2m内为宜。

本法能提高生产效率15%左右。

适于运送距离较远、而土质又比较坚硬，或长距离分段送土时采用。

图6-18 分堆集中，一次推送法5）斜角推土法将铲刀斜装在支架上或水平放置，并与前进方向成一倾斜角度（松土为60°，坚实土为45°）进行推土（图6-19）。

本法可减少机械来回行驶，提高效率，但推土阻力较大，需较大功率的推土机。

适于管沟推土回填、垂直方向无倒车余地或在坡脚及山坡下推土用。

图6-19 斜角推土法6）之字斜角推土法推土机与回填的管沟或洼地边缘成“之”字或一定角度推土（图6-20）。

本法可减少平均负荷距离和改善推集中土的条件，并可使推土机转角减少一半，可提高台班生产率，但需较宽的运行场地。

适于回填基坑、槽、管沟时采用。

图6-20 之字斜角推土法（a）、（b）之字形推土法；（c）斜角推土法7）铲刀附加侧板法对于运送疏松土壤，且运距较大时，可在铲刀两边加装侧板，增加铲刀前的土方体积和减少推土漏头量。

2．铲运机（1）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空载回驶行程。

在施工中，由于挖填区的分布情况不同，为了提高生产效率，应根据不同施工条件（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。

开行路线有如下几种：1）椭圆形开行路线从挖方到填方按椭圆形路线回转（图6-21a）。

作业时应常调换方向行驶，以避免机械行驶部分的单侧磨损。

适于长100m内，填土高内的路堤、路堑及基坑开挖、场地平整等工程采用。

2）“8”字形开行路线装土、运土和卸土时按“8”字形运行，一个循环完成两次挖土和卸土作业（图6-21b）。

装土和卸土沿直线开行时进行，转弯时刚好把土装完或倾卸完毕，但两条路线间的夹角α应小于60°。

本法可减少转弯次数和空车行驶距离，提高生产率，同时一个循环中两次转变方向不同，可避免机械行驶部分单侧磨损。

适于开挖管沟、沟边卸土或取土坑较长（300~500m）的侧向取土、填筑路基以及场地平整等工程采用。

图6-21 椭圆形及“8”字形开行路线（a）椭圆形开行路线；（b）-“8”字形开行路线1-铲土；2-卸土；3-取土坑；4-路堤3）大环形开行路线从挖方到填方均按封闭的环形路线回转。

当挖土和填土交替，而刚好填土区在挖土区的两端时，则可采用大环形路线（图6-22a），其优点是一个循环能完成多次铲土和卸土，减少铲运机的转弯次数，提高生产效率，本法亦应常调换方向行驶，以避免机械行驶部分的单侧磨损。

适于工作面很短（50~100m）和填方不高（~）的路堤、路堑、基坑以及场地平整等工程采用。

4）连续式开行路线铲运机在同一直线段连续地进行铲土和卸土作业（图6-22b）。

本法可消除跑空车现象，减少转弯次数，提高生产效率，同时还可使整个填方面积得到均匀压实。

适于大面积场地整平填方和挖方轮次交替出现的地段采用。

图6-22 大环形及连续式开行路线（a）大环形开行路线；（b）连续式开行路线1-铲土；2-卸土5）锯齿形开行路线铲运机从挖土地段到卸土地段，以及从卸土地段到挖土地段都是顺转弯，铲土和卸土交替地进行，直到工作段的末端才转180°弯，然后再按相反方向作锯齿形开行（图6-23）。

本法调头转弯次数相对减少，同时运行方向经常改变，使机械磨损减轻。

适于工作地段很长（500m以上）的路堤、堤坝修筑时采用。

图6-23 锯齿形开行路线1-铲土；2-卸土6）螺旋形开行路线铲运机成螺旋形开行，每一循环装卸土两次（图6-24）。

本法可提高工效和压实质量。

适于填筑很宽的堤坝或开挖很宽的基坑、路堑。

图6-24 螺旋形开行路线（2）提高生产率的方法1）下坡铲土法铲运机顺地势（坡度一般3°~9°）下坡铲土（图6-25），借机械往下图6-25 下坡铲土运行重量产生的附加牵引力来增加切土深度和充盈数量，可提高生产率25%左右，最大坡度不应超过20°，铲土厚度以20cm为宜，平坦地形可将取土地段的一端先铲低，保持一定坡度向后延伸，创造下坡铲土条件，一般保持铲满铲斗的工作距离为15~20cm。

在大坡度上应放低铲斗，低速前进。

适于斜坡地形大面积场地平整或推土回填沟渠用。

2）跨铲法在较坚硬的地段挖土时，采取预留土埂间隔铲土（图6-26）。

土埂两边沟槽深度以不大于、宽度在以内为宜。

本法铲土埂时增加了两个自由面，阻力减少，可缩短铲土时间和减少向外撒土，比一般方法可提高效率。

适于较坚硬的土铲土回填或场地平整。

图6-26 跨铲法1-沟槽；2-土埂A-铲斗宽；B-不大于拖拉机履带净距3）交错铲土法铲运机开始铲土的宽度取大一些，随着铲土阻力增加，适当减少铲土宽度，使铲运机能很快装满土（图6-27）。

当铲第一排时，互相之间相隔铲斗一半宽度，铲第二排土则退离第一排挖土长度的一半位置，与第一排所挖各条交错开，以下所挖各排均与第二排相同。

适于一般比较坚硬的土的场地平整。

图6-27 交错铲土法A-铲斗宽4）助铲法在坚硬的土体中，使用自行铲运机，另配一台推土机在铲运机的后拖杆上进行顶推，协助铲土（图6-28），可缩短每次铲土时间，装满铲斗，可提高生产率30%左右，推土机在助铲的空余时间，可作松土和零星的平整工作。

助铲法取土场宽不宜小于20m，长度不宜小于40m，采用一台推土机配合3~4台铲运机助铲时，铲运机的半周程距离不应小于250m，几台铲运机要适当安排铲土次序和开行路线，互相交叉进行流水作业，以发挥推土机效率。

适于地势平坦、土质坚硬、宽度大、长度长的大型场地平整工程采用。

图6-28 助铲法1-铲运机铲土；2-推土机助铲5）双联铲运法铲运机运土时所需牵引力较小，当下坡铲土时，可将两个铲斗前后串在一起，形成一起一落依次铲土、装土（又称双联单铲）（图6-29）。

当地面较平坦时，采取将两个铲斗串成同时起落，同时进行铲土，又同时起斗开行（称为双联双铲），前者可提高工效20%~30%，后者可提高工效约60%。

适于较松软的土，进行大面积场地平整及筑堤时采用。

图6-29 双联铲运法3．挖掘机（1）正铲挖掘机1）作业方法正铲挖掘机的挖土特点是：“前进向上，强制切土”。

根据开挖路线与运输汽车相对位置的不同，一般有以下两种：①正向开挖，侧向装土法正铲向前进方向挖土，汽车位于正铲的侧向装车（图6-30a、b）。

本法铲臂卸土回转角度最小（＜90°）。

装车方便，循环时间短，生产效率高。

用于开挖工作面较大，深度不大的边坡、基坑（槽）、沟渠和路堑等，为最常用的开挖方法。

②正向开挖，后方装土法正铲向前进方向挖土，汽车停在正铲的后面（图6-30c）。

本法开挖工作面较大，但铲臂卸土回转角度较大（在180°左右），且汽车要侧向行车，增加工作循环时间，生产效率降低（回转角度180°，效率约降低23%，回转角度130°，约降低13%）。

用于开挖工作面较小、且较深的基坑（槽）、管沟和路堑等。

图6-30 正铲挖掘机开挖方式（a）、（b）正向开挖，侧向装土；（c）正向开挖，后方装土正铲经济合理的挖土高度见表6-53。

正铲开挖高度参考数值（m）表6-53挖土机挖土装车时，回转角度对生产率的影响数值，参见表6-54。

影响生产效率参考表表6-542）提高生产率的方法①分层开挖法将开挖面按机械的合理高度分为多层开挖（图6-31a）；当开挖面高度不能成为一次挖掘深度的整数倍时，则可在挖方的边缘或中部先开挖一条浅槽作为第一次挖土运输的线路（图6-31b），然后再逐次开挖直至基坑底部。