常用土方施工机械

土方工程施工机械的种类繁多,常用的有推土机、铲运机、装载机、平土机、松土机、单斗挖土机、多斗挖土机和各种碾压、夯实机械等.这里着重介绍推土机、铲运机、单斗挖土机。

1.推土机

推土机是土方工程施工的主要机械之一,按行走的方式,可分为履带式推土机和轮胎式推土机.履带式推土机附着力强,爬坡性能好,适应性强;轮胎式推土机行驶速度快,灵活性好;如图1-16所示。

图1-16 推土机的外形

推土机适应于场地清理和平整,开挖深度在1.5m以内的基坑、填平沟坑,也可配合铲运机和挖土机工作.推土机可推挖一至三类土,经济运距100m以内,效率最高为40~60m。

为提高生产效率,常采用下坡推土法、槽形推土法和并列推土法等施工方法,如图1-17所示,在运距较远而土质又比较坚硬时,对于切土深度不大的,可采用多次铲土、分批集中、再一次推送的施工方法。

图1-17 推土施工方法

(a)下坡推土法;(b)槽形推土法;(c)并列推土法

2.铲运机

铲运机是一种能够独立完成铲土、运土、卸土、填筑、整平的土方机械.铲运机按行走机构可分为自行式铲运机和拖式铲运机两种,如图1-18、图1-19所示.自行式铲运机适用于运距为800~3500m的大型土方工程施工,以运距为800~1500m时,生产效率最高.拖式铲运机适用于运距为80~800m的土方工程施工,以运距在200~350m时,生产效率最高。

图1-18 拖式铲运机

图1-19 自行式铲运机

铲运机的开行路线对提高生产效率影响很大,应根据挖填区的分布情况,并结合具体条件,选择合理的开行路线.根据实践,铲运机的开行路线有以下几种:

(1)环形路线.施工地段较短,地形起伏不大的挖、填工程,适宜采用环形路线,如图1-20(a)、(b)所示.当挖土和填方交替,而挖填之间距离又较短时,则可采用大环形路线,如图1-20(b)所示,大环形路线的优点是循环完成多次铲土和卸土,从而减少了铲运机的转弯次数,提高了工作效率。

(2)“8”字形路线.在地形起伏较大,施工地段狭长的情况下,宜采用“8”字形路线,如图1-20(c)所示.它适用于填筑路基、场地平整工程.铲运机在坡地行走或工作时,上下纵坡坡角不宜超过25°,横坡不宜超过6°,不能在陡坡上急转弯,工作时应避免转弯铲土,以免铲刀受力不均引起翻车事故.当铲运机铲土接近设计标高时,为了正确控制标高,宜沿平整场地区域每隔10m左右配合水准仪抄平,先铲出一条标准槽,以此为准使整个区域平整到设计要求。

图1-20 铲运机开行路线

(a)小环形路线;(b)大环形路线;(c)“8”字形路线

3.单斗挖土机

单斗挖土机是基坑(槽)土方开挖常用的一种机械.依其工作装置的不同可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种,如图1-21所示。

图1-21 单斗挖土机工作简图

(a)正铲挖土机;(b)反铲挖土机;(c)拉铲挖土机;(d)抓铲挖土机

(1)正铲挖土机。

1)正铲挖土机的挖土特点是:前进向上,强制切土.它适用于开挖停机面以上的一至三类土,且需与运土汽车配合完成整个挖运任务.开挖大型基坑时需设坡道,挖土机在坑内作业,适宜在土质较好、无地下水的地区工作,当地下水位较高时,应采取降低地下水位的措施,把基坑水疏干。

2)正铲挖土机挖、卸土方式.根据挖掘机与运输工具相对位置的不同,正铲挖土机挖土和卸土的方式分为以下两种:

①正向挖土、侧向卸土.即挖土机向前进方向挖土,运输工具在挖土机一侧开行、装土,如图1-22(a)、(b)所示,两者可不在同一工作面(运输工具可停在挖土机平面上或高于停机平面).这种开挖方式,卸土时挖土机旋转角度小于90°,不仅提高了挖土效率,又可避免汽车倒开和转弯多的缺点,因而在施工中常采用此方法。

②正向挖土、后方卸土.即挖土机向前进方向挖土,运输工具停在挖土机的后面装土,如图1-22(c)所示,两者在同一工作面(即挖土机的工作空间)上.这种开挖方式挖土高度较大,但由于卸土时必须旋转较大角度,且运输车辆要倒车开入,影响挖土机生产率,故只宜用于基坑(槽)宽度较小,而开挖深度较大的情况。

图1-22 正铲挖土机挖、卸土方式

(a)、(b)正向挖土,侧向卸土;(c)正向挖土,后方卸土

(2)反铲挖土机。

1)反铲挖土机的挖土特点是:后退向下,强制切土.其挖掘力比正铲小,能开挖停机面以下的一至三类土(机械传动反铲只宜挖一至二类土).适用于一次开挖深度在4m左右的基坑、基槽和管沟,也可适用于地下水位较高的土方开挖;在深基坑开挖中,依靠止水挡土结构或井点降水,反铲挖土机通过下坡道,采用台阶式接力方式挖土也是常用方法。

2)反铲挖土机的开挖方式.反铲挖土机的开挖方式有沟端开挖和沟侧开挖两种。

①沟端开挖.如图1-23(a)所示,即挖土机在基坑(槽)或管沟的一端,向后倒退挖土,开行方向与开挖方向一致,汽车停在两侧装土.其优点是挖土方便,挖土宽度和深度较大,单侧装土时宽度为2.3R,两侧装土时宽度为1.7R.深度可达最大挖土深度H.当基坑(槽)宽度超过1.7H时,可分次开行开挖或以“之”字形路线开行开挖.当开挖大面积的基坑时,可分段开挖或多机同挖.当开挖深槽时,可采用分段分层开挖。

②沟侧开挖.如图1-23(b)所示,即挖土机在基坑(槽)一侧挖土、开行.由于挖土机移动方向与挖土方向垂直,所以,其稳定性较差,挖土宽度和深度也较小,且不能很好地控制边坡.但当土方需就近堆放在坑(沟)旁时,此方法可弃土于距坑(沟)较远的地方。

图1G23 反铲挖土机开挖方式

(a)沟端开挖;(b)沟侧开挖

1—反铲挖土机;2—自卸汽车;3—充土堆

(3)拉铲挖土机。

1)拉铲挖土机特点.拉铲挖土机用于开挖停机面以下的一、二类土.它工作装置简单,可直接由起重机改装.其特点是铲斗悬挂在钢丝绳下而不需刚性斗柄,土斗借自重使斗齿切入土中,开挖深度和宽度均较大,常用于开挖大型基坑、沟槽和水下开挖等;与反铲挖土机相比,拉铲挖土机的挖土深度、挖土半径和卸土半径均较大,但开挖的精确性较差,且大多将土弃于土堆,如需卸在运输工具上,则操作技术要求较高,且效率降低。

2)拉铲挖土机开行路线.拉铲挖土机的开行路线与反铲挖土机开行路线相同。

①沟端开挖法.如图1-24所示,拉铲停在沟端,倒退着沿沟纵向开挖.开挖宽度可以是机械挖土半径的两倍,能两面出土,汽车停放在一侧或两侧,装车角度小,坡度较易控制,并能开挖较陡的坡.适用于就地取土、填筑路基及修筑堤坝等。

②沟侧开挖法.如图1-25所示,拉铲停在沟侧沿沟横向开挖,沿沟边与沟平行移动,如沟槽较宽,可在沟槽的两侧开挖.本法开挖宽度和深度均较小,一次开挖宽度约等于挖土半径,且开挖边坡不易控制.适用于开挖土方就地堆放的基坑、槽以及填筑路堤等工程采用。

图1-24 沟端开挖

图1-25 沟侧开挖

(4)抓铲挖土机.抓铲挖土机是在挖土机臂端用钢索装一抓斗,也可由履带式起重机改装.它可用以挖掘停机面以下的一、二类土,宜用于挖掘独立柱基的基坑,沉井及开挖面积较小、深度较大的沟槽或基坑,特别适宜于水下挖土,如图1-26所示。