簡(jiǎn)述水利工程中常用幾種土方開挖機(jī)械的作業(yè)特點(diǎn)

張 劍

（蚌埠市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，安徽 蚌埠 233040）

土方開挖是水利工作中的重要環(huán)節(jié)，工程的穩(wěn)定性和安全性直接關(guān)系到水利設(shè)施的使用壽命。通過研究土方開挖機(jī)械，可以實(shí)現(xiàn)精確的控制和操作，保證土方開挖的平整度和穩(wěn)定性，從而提高工程的質(zhì)量。

目前常用的土方開挖機(jī)械有單斗正鏟挖掘機(jī)、單斗反鏟挖掘機(jī)、抓斗挖掘機(jī)、連續(xù)作業(yè)挖掘機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等多種施工機(jī)械，其中單斗反鏟挖掘機(jī)、推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)的應(yīng)用較為廣泛。本文對(duì)這3 種常用土方開挖機(jī)械的作業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的敘述。

1 單斗反鏟挖掘機(jī)

單斗反鏟挖掘機(jī)是用鏟斗挖掘低于承機(jī)面的土料、其他物料或?qū)ν翆舆M(jìn)行剝離，并將開挖土料裝入運(yùn)輸機(jī)械或卸至堆料場(chǎng)的土方開挖機(jī)械。適用于建筑物的坑槽開挖、溝渠開挖、邊坡開挖及修整、料場(chǎng)開挖、圍堰開挖與填筑、部分水下開挖等任務(wù)。

1.1 單斗反鏟挖掘機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)

單斗反鏟挖掘機(jī)挖掘能力強(qiáng)、構(gòu)造通用性能好、能適應(yīng)不同作業(yè)要求；挖裝靈活、回轉(zhuǎn)速度大，移位方便，適應(yīng)能力強(qiáng)，能挖掘堅(jiān)硬土層，易控制開挖尺寸，生產(chǎn)效率高，有較強(qiáng)爬坡和自救能力。土料挖掘的施工作業(yè)特點(diǎn)是：“后退向下、強(qiáng)制切土”。主要用于挖掘承機(jī)面以下深度不大的土方，最大開挖深度和經(jīng)濟(jì)合理深度隨機(jī)型而異，常用機(jī)型最大挖土深度為4～6m，挖探2～4m 較為經(jīng)濟(jì)。

1.2 單斗反鏟挖掘機(jī)主要開挖方式

（1）端向開挖法：開挖時(shí)，挖掘機(jī)從溝的一端開始，沿溝中線倒退開挖，溝側(cè)棄土或外運(yùn)棄土。適用于一次成溝后退挖土，挖出土方隨即棄運(yùn)或就地取土的填筑作業(yè)等。

（2）側(cè)向開挖法：開挖時(shí)，挖掘機(jī)沿著溝側(cè)行駛，行走側(cè)棄土或外運(yùn)棄土。適用于開挖寬度小于挖掘半徑、溝坡較緩的橫挖土體，或需將棄土卸至溝邊較遠(yuǎn)距離的開挖作業(yè)等。

（3）多層接力開挖法：開挖時(shí)，兩臺(tái)或多臺(tái)挖掘機(jī)立于不同高程的承機(jī)面同時(shí)作業(yè)，下層挖掘機(jī)將開挖土方傳遞到上一層，上層挖掘機(jī)再傳遞至地表，由地表挖掘機(jī)進(jìn)行挖棄作業(yè)。上部可用大型反鏟，中、下層用大型或小型反鏟，進(jìn)行挖土和裝土，均衡連續(xù)作業(yè)。一般兩層挖土可挖深10m，三層可挖深15m 左右。適用于土質(zhì)較好、深10m 以上的大型基坑、溝槽和渠道的開挖作業(yè)。

2 推土機(jī)

推土機(jī)是以拖拉機(jī)或?qū)Ｓ脿恳嚍橹鳈C(jī)，利用前端推土板（鏟刀）進(jìn)行土方切運(yùn)的機(jī)械。它可以單獨(dú)進(jìn)行切土、推土和卸土工作，并可作為輔助機(jī)械配合其他土方機(jī)械施工。適用于路塹開挖、路堤修筑、填筑堤壩、場(chǎng)地平整、基坑開挖及溝槽回填等。當(dāng)自行式鏟運(yùn)機(jī)牽引力不足時(shí)，推土機(jī)還可作助鏟機(jī)，用推土板進(jìn)行頂推作業(yè)；推土機(jī)配備松土器，可翻松Ⅲ、Ⅳ級(jí)以上硬土、軟石或鑿裂層巖，配合鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行預(yù)松作業(yè)；可配合挖掘機(jī)作業(yè)，清理挖掘機(jī)作業(yè)余土和整理開挖工作面。

2.1 推土機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)

推土機(jī)機(jī)動(dòng)性能大、動(dòng)作靈活，能在較小的工作面上工作，行駛速度高、作業(yè)循環(huán)時(shí)間短、工作面轉(zhuǎn)移方便，適用于季節(jié)性較強(qiáng)、工程量集中、施工條件較差的施工環(huán)境。推土機(jī)進(jìn)行土方挖運(yùn)作業(yè)時(shí)包括切、運(yùn)、卸、回四個(gè)作業(yè)行程。切土?xí)r應(yīng)根據(jù)土料級(jí)別，盡量采用最大切深，切土距離盡量采用最短距離（一般為6～10m），減少推土機(jī)低速運(yùn)行時(shí)間，快速推運(yùn)至堆放點(diǎn)。推土機(jī)具有一定的爬坡能力，上坡30°左右、下坡不大于35°、橫坡不大于10°；兩臺(tái)以上推土機(jī)在同一地區(qū)作業(yè)時(shí)（非并鏟作業(yè)），前后距離應(yīng)大于8m，左右距離應(yīng)大于1.5m；嚴(yán)禁在陡坡上橫向行駛；在陡坡上縱向行駛時(shí)，不得拐死彎，防止側(cè)向傾翻。

2.2 推土機(jī)主要作業(yè)方式

（1）下坡推土法：在斜坡作業(yè)面上，推土機(jī)順下坡方向切土、堆運(yùn)，利用機(jī)械向下的重力作用切土，增大切土深度和運(yùn)土數(shù)量，提高生產(chǎn)效率。但坡度不宜超過15°，避免后退時(shí)爬坡困難。

（2）分堆集中、一次推送法：在硬質(zhì)土中，推土機(jī)切土深度不大，可將土料先推運(yùn)集中在一個(gè)或數(shù)個(gè)中間點(diǎn)，然后再整批推送至卸土區(qū)，這樣鏟刀前能保持滿載土料，縮短運(yùn)輸時(shí)間。堆積距離不宜大于30m，推土高度以2m 內(nèi)為宜。

（3）并列推土：在大面積場(chǎng)地平整時(shí)，用2～3臺(tái)推土機(jī)并列作業(yè)，以減少土料漏失量。鏟刀相距15～30cm，一般采用兩機(jī)并列推土，并列推土的運(yùn)距宜為20～60m。

（4）槽形推土：在開挖土層較厚、運(yùn)距較遠(yuǎn)的作業(yè)時(shí)，推土機(jī)重復(fù)多次在一條作業(yè)線上切土和推土，將地面逐漸切成一條切槽，再反復(fù)在切槽中進(jìn)行推土，以減少土料從鏟刀兩側(cè)散漏。槽的深度以1m 左右為宜，槽與槽之間的土埂寬約0.5m 為宜。

3 鏟運(yùn)機(jī)

鏟運(yùn)機(jī)是利用裝在前后輪之間的鏟斗，在行駛中進(jìn)行鏟削、裝載、運(yùn)輸、鋪卸土料循環(huán)作業(yè)的土方鏟運(yùn)機(jī)械。按行走方式一般分為履帶式鏟運(yùn)機(jī)和輪胎自行式鏟運(yùn)機(jī)兩類，適用于含水量25%以下的I～I(xiàn)II 類級(jí)別的土料鏟運(yùn)作業(yè)。履帶式鏟運(yùn)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距在500m 以內(nèi)，輪胎自行式鏟運(yùn)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距為800～1500m。適用于坡度在20°以內(nèi)的大面積土方挖、填、平整、壓實(shí)，大型基坑開挖和堤壩填筑等土方工程。

3.1 鏟運(yùn)機(jī)的作業(yè)特點(diǎn)

（1）履帶式鏟運(yùn)機(jī)：工作時(shí)由履帶式拖拉機(jī)牽引，具有接地比壓小、附著牽引大和爬坡能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但機(jī)動(dòng)性較差，在運(yùn)距短、坡度大和松軟潮濕地帶工程中普遍使用，高效率運(yùn)距宜為200～350m。

（2）輪胎自行式鏟運(yùn)機(jī)：由鏟斗車和低壓輪胎牽引車兩部分組成，并以鉸接方式相連，本身具有行走能力。具有結(jié)構(gòu)輕便、行駛速度高、可帶較大的鏟斗、越野性好等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)運(yùn)距長(zhǎng)、路面平坦、行駛阻力小時(shí)，可選用自行式鏟運(yùn)機(jī)。

3.2 鏟運(yùn)機(jī)主要開行路線

（1）橢圓形開行路線：從挖方到填方按橢圓形路線回轉(zhuǎn)，適合用于長(zhǎng)100m 內(nèi)基坑開挖、場(chǎng)地平整等工程使用。

（2）“8”字形開行路線：在地形起伏較大、施工地段狹長(zhǎng)的施工條件下，宜采用“8”字形線路，即裝土、運(yùn)土和卸土?xí)r按“8”字行運(yùn)行。一個(gè)循環(huán)完成兩次挖土和卸土作業(yè)，裝土和卸土沿直線開行，轉(zhuǎn)彎時(shí)剛好完成裝土或卸土，減少轉(zhuǎn)彎次數(shù)和空車行駛距離，提高生產(chǎn)率。同時(shí)一個(gè)循環(huán)中兩次轉(zhuǎn)變方向不同，可避免機(jī)械行駛部分單側(cè)磨損。

（3）大環(huán)形開行路線：從挖方到填方均按封閉的環(huán)形路線回轉(zhuǎn)。當(dāng)挖土和填土交替，而剛好填土區(qū)在挖土區(qū)的兩端頭時(shí)，則可采用大環(huán)形路線。

（4）連續(xù)開行路線：鏟運(yùn)機(jī)按直線進(jìn)行連續(xù)的鏟土、卸土作業(yè)，可消除跑空車現(xiàn)象，減少轉(zhuǎn)彎次數(shù)，同時(shí)還可將整個(gè)填方區(qū)域均勻壓實(shí)。適用于大面積場(chǎng)地整平，且填方和挖方輪次交替出現(xiàn)的地段。

3.3 鏟運(yùn)機(jī)主要作業(yè)方式

（1）下坡鏟土法：利用有利地形進(jìn)行下坡鏟土，利用鏟運(yùn)機(jī)的重力來增大牽引力，加深鏟斗鏟土深度，縮短裝土?xí)r間。最大坡度不超過20°，鏟土厚度以20cm 為宜。如果自然條件不允許，可在施工中逐步創(chuàng)造一個(gè)下坡鏟土的地形。

（2）溝槽鏟土法：在較堅(jiān)硬地段挖土?xí)r，采用預(yù)留土埂間隔鏟土，能讓鏟運(yùn)機(jī)在挖兩邊土槽的時(shí)候減少向外撒土的數(shù)量，挖土埂時(shí)增加了兩個(gè)自由面，阻力會(huì)縮小，提高鏟土效率。土梗的高度應(yīng)不大于300mm，寬度為不大于鏟運(yùn)機(jī)兩履帶間凈距為宜，作業(yè)時(shí)埂與槽交替開挖。

（3）助鏟法：在堅(jiān)硬的土體中，使用自行式鏟運(yùn)機(jī)，另配一臺(tái)推土機(jī)松土或在鏟運(yùn)機(jī)的后拖桿上進(jìn)行頂推，協(xié)助鏟土，可縮短鏟土?xí)r間。每3～4 臺(tái)鏟運(yùn)機(jī)配置一臺(tái)推土機(jī)助鏟。

4 結(jié)束語(yǔ)

土方開挖機(jī)械在水利工程建設(shè)中具有重要作用，可以有效提高施工效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、保證工程治理。合理選擇和組合施工機(jī)械，是土方開挖機(jī)械施工方案設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。土方開挖機(jī)械種類、規(guī)格繁多，各種機(jī)械又有著獨(dú)特的技術(shù)性能和作業(yè)范圍。在施工過程中土方開挖機(jī)械的選擇一般有多種方案，應(yīng)根據(jù)施工條件、工程進(jìn)度和工作面的參數(shù)選擇主要機(jī)械，然后根據(jù)主要機(jī)械的生產(chǎn)能力和性能選用配套機(jī)械，以充分發(fā)揮開挖機(jī)械的作用，確保施工的安全、高效和質(zhì)量