土方工程机械.docx

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土方工程机械

　土方工程机械化施工

土方工程施工机械的种类繁多，有推土机、铲运机、平土机、松土机、单斗挖土机及多斗挖土和各类碾压、夯实机械等。

而在土木工程施工中，尤以推土机、铲运机和单斗挖土机应用最广，也具有代表性。

现将这几种类型机械的性能、适用范围及施工方式予以介绍。

.1　推土机施工

.　推土机的适用范围

推土机（图.1），按铲刀的操纵机构不同可分为索式和液压式两种。

索式推土机的铲刀系借其本身自重切入土中，因此在硬土中切土深度较小。

液压式推土机使铲刀强制切入土中，故切土深度较大；另外，还可调整铲刀的切土角度，灵活性大，是目前经常使用的一种推土机。

推土机的特点是：

构造简单，操纵灵活，运转方便，所需工作面较小，功率较大，行驶速度快，易于转移，能爬30°的缓坡。

适用于挖土深度不大的场地平整，铲除腐植土并输送到周围的弃土区；开挖深度不大于的基坑；回填基坑和沟槽；堆筑高度在之内的路基、堤坝；平整其他机械卸置的土堆；推送松散的硬土、岩石和冻土；配合铲运机进行助铲；配合挖土机施工，为挖土机清理余土和制造工作面。

另外，将铲刀卸下后，还能牵引其他无动力的土方施工机械，如拖式铲运机、松土机、羊足碾等，进行土方其他施工进程的施工。

推土机的运距宜在100m之内，当推运距离为40～60m时，最能发挥其工作效能。

图1　推土机

.　提高推土机生产率的方式

为了提高推土机的生产率，必需增大铲刀前的土壤体积，减少推土进程中土壤的散失，缩短切土、运土回程等每一工作循环的延续时刻。

为此，经常使用的施工方式有：

（1）下坡推土

推土机顺地面坡势沿下坡方向推土，借助机械往下的重力作用，可增大铲刀切土深度和运土数量，可提高推土性能力和缩短推土时刻，一样可提高生产率30％～40％。

但推土坡度应在之内。

（2）并列推土

关于大面积的施工区，可用2～3台推土机并列推土。

推土时两铲刀相距15～30cm；倒车时，别离按前后顺序退回。

如此，能够减少土的散失而增大推土量，能提高生产率15％～30％。

但平均运距不宜超过50～75cm，亦不宜小于20m；且推土机数量不宜超过3台，不然倒车不便，行驶不一致，反而阻碍生产率的提高。

（3）分批集中，一次推送

当运距较远而土质又比较坚硬时，由于切土的深度不大，宜采纳多次铲土，分批集中，一次推送。

以便在铲刀前维持满载，有效地利用推土机的功率，缩短运土时刻。

（4）槽形推土

当运距远，挖土层较厚时，利用前次推土的槽形推土，可大大减少土壤散失，从而增大推土量。

另外，关于推运疏松土壤，且运距较大时，还应在铲刀双侧装置档板，以增加铲刀前土壤的体积，减少土壤向双侧散失。

在土层较硬的情形下，那么可在铲刀前面装置活动松土齿，当推土机倒退回程时，即可将土翻松。

如此，即可减少切土时阻力，从而可提高切土运行速度。

.2　铲运机施工

铲运机有自行式铲运机和拖式铲运机两种。

自行式铲运机（图2）的行驶和工作都靠本身的动力设备，不需要其他机械的牵引和操纵。

拖式铲运机是由拖沓机牵引，工作时亦靠拖沓机上的卷扬机或油泵进行操纵，因此，拖式铲运机以又分为液压式或索式两种。

图2C3－6型自行式铲运机外形图

.　铲运机的适用范围

铲运机的特点是：

能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等工作。

对行驶道路要求较低，行驶速度快，操纵灵活，运转方便，生产率高。

它适用于大面积场地平整，开挖大型基坑、沟槽，和填筑路基、堤坝等工程。

铲运机可铲含水量不大于27％的松土和一般土，但不适于在砾石层、冻土地带和沼泽区工作。

当铲运较坚硬的土壤时，宜先用松土机把土翻松～，以减少机械磨损，提高生产率。

在土木工程中，常利用的铲运机的铲斗容量为～8m3；自行式铲运机的经济运距为800～1500m，最大可达3500m；拖工铲运机的运距以600m为宜，当运距为200～350m时效率最高，若是采纳双联铲运或挂大斗铲运时，其运距可增加到1000m。

运距愈低，因此，在计划铲运机的运行线路时，应力求符合经济运距的要求。

.　铲运机的运行线路

铲运机的运行线路，对提高生产效率阻碍专门大，应依照填、挖方区的分部情形及具体条件进行合理选择。

一样有以下两种形式：

（1）环形线路

关于地形起伏不大，而施工地段又较短（50～100m）和填方不高（～）的路堤、基坑及场地平整工程宜采纳图3（a）所示的环形线路。

当填、挖交替，且彼此之间的距离又不大时，那么可采纳图3（b）所示的环形线路。

如此，可进行多次铲土和卸土，从而减少了铲运机转弯次数，相应提高了工作效率。

图3　环形线路

（a）环行线路；（b）大环行线路

采纳环形线路时，铲运机应每隔一按时刻按顺、反时针的方向互换行驶，以避免长期沿一侧转弯，致使机件的单侧磨损。

（2）“8”字形线路

在地形起伏较大，施工地段狭长的情形下，宜采纳“8”字形线路（图4）。

因这种运行线路，铲运机在上下坡时是斜向行驶，因此坡度平缓；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刻，提高生产率。

图4“8”字形线路

尚需指出，铲运机应幸免在转弯时铲土，不然，铲刀受力不均易引发翻车事故。

因此，为了充分发挥铲运机的效有，保让能在直线段上铲土并装满土斗，要求铲土区应有足够的最小铲土长度。

.　提高铲运机生产率的方法

（1）下坡铲土

利用机械重力的水平分力来加大切土深度和缩短铲土时刻；但纵坡不得超过25o，横坡不大于5o，铲运机不能在陡坡上急转弯，以避免翻车。

（2）挖近填远，挖远填近

即挖土先从距离填土区最近一端开始，由近而远；填土那么从距离挖土区最远一端开始，由远而近。

如此，即可使铲运机始终在合理的运距内工作，又可制造下坡铲土的条件。

（3）推土机助铲

在较坚硬的土层顶用推土机助铲，可加大铲刀切削力、切土深度和铲土速度。

助铲间歇，推土机可兼作松土、平整工作。

（4）双联铲运法

当拖式铲运机的动力有富裕时，可在拖沓机后面串联两个铲斗进行双联铲运。

对坚硬土层，可用双联单铲，即一个土斗铲满后，再铲另一土斗；对松软土层，那么可用双联双铲，即两个土斗同的铲土。

（5）挂大斗铲运

在土质松软地域，可改挂大型铲土斗，以充分利用拖沓机的牵引力来提高工效。

（6）跨铲法

即预留土埂，距离铲土，以减少土壤散失；铲除土埂时，又可减少铲土阻力，加速速度。

.3　单斗挖土机施工

单斗挖土机有正铲、反铲、拉铲和抓铲等数种（图5），用以挖掘基坑、沟槽、清理和平整场地；改换工作装置后，还可进行装卸、起重、打桩等其他作业，是工程建设中经常使用的机械设备。

图5　单斗挖土机工作装置的类型

（a）正铲；（b）反铲{}；（c）拉铲；（d）抓铲

单斗挖土机有液压传动和机械传动两种。

液压传动能无级速范围大；快速作历时惯性小，而且可作高速度反转；传动平稳，能够减少强烈的冲击和振动；结构简单，机身轻，尺寸小；附有不同的装置，能一机多用，工效高，经济成效好；操作省力，易实现自动化操纵。

因此，为了实现土方工程施工机械化，必需大力进展和采纳大中小型、多功能的液压挖掘机。

.　正铲挖土机

（1）正铲的性能

正铲挖土机因一样只用于开挖停机面以上的土壤，因此只适宜在土质较好、无地下水的地域工作。

图6所示，即为正铲单斗液压挖土机的简图及要紧工作运动状态。

其机身能够回转360o，动臂能够起落，斗柄能够伸缩，铲斗能够转动，当改换工作装置后还能够进行其他施工作业。

表所示为国产两种正铲液压挖土机的要紧技术性能，图7为其工作尺寸与开挖断面之间的关系例如。

图6　正铲单斗液压挖土机的要紧工作运动状态　　　　　　　　　　　　图7　液压正铲工作尺寸

1－行走；2－回转；3－动臂起落；4－斗柄伸缩；5－铲斗转动

正铲液压挖土机的要紧技术性能　　表

技术参数

符号

单位

WY100

WY100

铲斗容量

最大挖土斗径

最大挖土高度

最大挖土深度

最大卸土高度

q

R

H

H

H1

m3

m

m

m

m

（2）正铲挖土和卸土的方式

依照挖土机与运输工具的相对位置不同，正铲挖土和卸土的方式有以下两种：

①正向挖土、后方卸土（图8（a））

即挖土机向前进方向挖土，运输车辆停在它的后面装土。

采纳此法挖土工作面较大，但挖土机卸土时回转角大，运输车辆要倒车开入，运输不方便，故一样很少采纳。

只有当基坑宽度较小，而深度较大的情形下，才采纳这种方式。

②正向挖土、侧向卸土（图8（b））

即挖土机向前进方向挖土，运输车辆停在侧面卸土（可停在停机面上或高于停机面）。

此法应用较广，因挖土机卸土时回转角小，运输方便，故其生产率高。

图8　正铲挖土机和卸土方式　　　　　　　图9　正铲开挖基坑

（a）正向挖土反向卸土；（b）正向挖土侧向卸土　　　　一、二、3－通道断面及开挖顺序

（3）正铲挖土机的工作面及开行通道

挖土机在停机点所能开挖的土方面称为工作面，一样称“掌子”。

工作面大小和形状，取决于机械的性能、挖土和卸土的方式，和土壤性质等因素。

依照工作面的大小和基坑的断面，即可布置挖土机的开行通道。

例如：

当基坑开挖的深度小，而面积大时，那么只需布置一层通道即可（图9）。

第一次开行采纳正向挖土，后方卸土；第二、三次都用正向挖土、侧向卸土，一次挖到底。

进出口通道的位置一样可设在基坑的两头，其坡度为1:

7～1:

10。

当基坑宽度稍大于工作面的宽度时，为了减少挖土机的开行通道，即可采纳加宽工作面的方式（图），这时正铲按之字形线路开行。

当基坑的深度较大时，那么通道可布置成多层，如下图，即为三层通道的布置。

图　加宽工作面　　　　　　　　　　　　　　图　三层通道布置

一、二、3－通道

.　反铲挖土机

（1）反铲挖土机的性能及适用范围

　　反铲挖土机是开挖停机面以下的土壤，不需设置进出口通道。

适用于开挖小型基坑、基槽和管沟，尤其适用于开挖独立柱基，和泥泞的或地下水位较高的土壤。

表和图为两种反铲液压挖土机的性能及工作尺寸。

反铲液压挖土机的要紧技术性能　　　表

技术参数

符号

单位

WY100

WY100

铲斗容量

最大挖土斗径

最大挖土高度

最大挖土深度

最大卸土高度

q

R

H

H

H2

m3

m

m

m

m

图　液压反铲工作尺寸

（2）反铲挖土机的开行方式

反铲挖土机的开行方式有沟端开行和沟侧开行两种。

①沟端开行（图）

挖土机在基槽一端挖土，开行方向与基槽开挖方向一致。

其优势是挖土方便，挖的深度和宽度较大。

当开挖大面积的基坑时，可采纳图所示的分段开挖方式。

②沟侧开行（图）

图　反铲沟端开行　　　　图　反铲分段开挖基坑　　　　图　反铲沟侧开行

即挖土机在沟槽一侧挖土，由于挖土机移动方向与挖土方向相垂直，因此稳固性较差，而且挖的深度和宽度均较小。

但当土方可就近堆在沟旁时，此法能弃土于距沟较远的地址。

.　拉铲挖土机

拉铲挖土机的工作装置简单，可直接由起重机改装，其特点为铲斗悬挂在钢丝绳下而无刚性的斗柄上。

由于拉铲支杆较长，铲斗在自重作用下落至地面时，借助于自身的机械能可使斗齿切入土中，故开挖的深度和宽度均较大，经常使用以开挖沟槽、基坑和地下室等。

也可开挖水下和沼泽地带的土壤。

拉铲挖土机的开行方式和反铲一样，有沟端开行和沟侧开行两种（图（a）、（b））。

但这两种开挖方式都有边坡留土较多的缺点，需要大量人工清理。

如挖土宽度较小又要求沟壁整齐时，那么可采纳三角形挖土法（图（c）），即挖土机的停机点彼此交织地位于基坑边坡的下沿线上，每停一点在平面上挖去一个三角形的土壤。

这种方式可使边坡余土大大减少，而且由于挖、卸土时回转角度较小，因此生产亦较高。

图（a）、（b）

.　抓铲挖土机

抓铲挖土机一样由正、反铲液压挖土机改换工作装置（去掉铲斗换上抓斗，图）而成，或由履带式起重机改装。

可用以挖掘独立柱基的基坑和沉井，和其他的挖方工程，最适宜于进行水中挖土。

.4　土方工程综合机械化施工

土方工程综合机械化施工，确实是以土方工程中某一施工进程为主导，按其工程量大小、土质条件及工期要求，适量选择完成该施工进程的土方机械；并以此为依据，合理地配备完成其他辅助施工进程的机械，做到土方工程各施工进程均实现机械化施工。

主导机械与辅导机械所配备的数量及生产率，应尽可能和谐一致，以充分发挥施工机械的效能。

例如：

大型基坑的开挖，当弃土的距离较远时，可选择正铲、反铲或拉铲挖土，以自卸汽车配合运土。

这时就应以挖土机的生产率为依据。

结合运输车辆的载重量、行驶速度、运距等因素来确信运输车辆的数量。

运输车辆的数量要保证挖土性能持续工作，且本身又无停歇等候装车现象。

也确实是当一辆汽车装满土后，又立刻有一辆汽车开来进行装土。

又如，在进行场地平整时，那么可依照地形条件、工程量、工期等要求，全面组织铲运机（或推土机、挖土机）来开挖土壤；用松土机来松土、装载机装土、自卸汽车运土；用推土机平整土壤；用碾压机械进行压实。

关于独立的柱基，那么可用小型液压轮胎式的抓铲或反铲挖土机挖土，配以自卸汽车或装载机和机动翻斗车运土。

土方工程除实现综合机械化外，还应以流水式组织施工，以充分发挥机械效能，加速工程进度。