第五節(jié)土方工程的機械化施工

1、第五節(jié) 土方工程的機械化施工土方工程施工機械的種類繁多，有推土機、鏟運機、平土機、松土機、單斗挖土機及多斗挖土機和各種碾壓、夯實機械等。在建筑工程施工中，以推土機、鏟運機和挖掘機應用最廣，也具有代表性?，F(xiàn)將這幾種機械的性能、適用范圍及施工方法予以介紹。一：推土機 1： 推土機是土方工程施工的主要機械之一，是在履帶式拖拉機上安裝推土板等工作裝置而成的機械。常用推土機的發(fā)動機功率有45、75、90、120（kW）等數(shù)種。推土板有索式和液壓操縱兩種。圖示是液壓操縱的推土機外形圖。液壓操縱推土板的推土機除了可以升降推土板外，還可調整推土板的角度，因此具有更大的靈活性。液壓操縱推土機外形圖 2：推土機操

2、縱靈活、運轉方便、所需工作面較小、行駛速度快、能爬30左右的緩坡，因此應用范圍較廣 3：推土機作業(yè)以切土和推運土為主，切土時應根據(jù)土質情況 盡量采用最大切土深度在最短距離(610m)內(nèi)完成，以便縮短低 低速行進的時間，然后直接推運到預定地點。 上下坡度不得 超過35，橫坡不得超過10。幾臺推土機同時作業(yè)時，前后距離應大于8m 3：推土機經(jīng)濟運距在100m以內(nèi)，效率最高的運距為60m。為提高生產(chǎn)率，可采用下述方法：（1）槽形推土。推土機多次在一條作業(yè)線上工作，使地面形成一條淺槽，以減少從鏟刀兩側散漏。這樣作業(yè)可增加推土量1030。槽深以1m左右為宜，槽間土埂寬約0.5m。在推出多條槽后，再將土埂

3、推入槽內(nèi)，然后運出。（2）下坡推土。在斜坡上方順下坡方向工作。坡度不宜大于15，以免后退時爬坡困難。（3）并列推土。在大面積場地平整時，可采用多臺推土機并列作業(yè)。通常兩機并列推土可增大推土量1530，三機并列推土可增加3040。并列推土的運距宜為2060m 槽形推土 下坡推土法并列推土二：鏟運機 鏟運機是一種能綜合完成全部土方施工工序(挖土、裝土、運土、卸土和平土)的機械。按行走方式分為自行式鏟運機和拖式鏟運機兩種。常用的鏟運機斗容量為2m3、5m3、6m3、7m3等數(shù)種，按鏟斗的操縱系統(tǒng)又可分為鋼絲繩操縱和液壓操縱兩種。C36型自行式鏟運機外形圖 1：鏟運機操縱簡單，不受地形限制，能獨立工作

4、，行駛速度快，生產(chǎn)效率高。 2：鏟運機適于開挖一類至三類土，常用于坡度20以內(nèi)的大面積土方挖、填、平整、壓實，大型基坑開挖和堤壩填筑等。 3：鏟運機運行路線和施工方法視工程大小、運距長短、土的性質和地形條件等而定。其運行路線可采用環(huán)形路線或8字路線。其中托式鏟運機的適用運距為80800m，當運距為200350m時效率最高。而自行式鏟運機的適用運距為8001500m。采用下坡鏟土、跨鏟法、推土機助鏟法等，可縮短裝土時間提高土斗裝土量，以充分發(fā)揮其效率。(a)環(huán)形路線 (b)大環(huán)形路線 8字形路線1鏟土；2卸土三：挖掘機 挖掘機按行走方式分為履帶式和輪胎式兩種。按傳動方式分為機械傳動和液壓傳動兩種

5、。斗容量有0.2m3、0.4m3、1.0m3、1.5m3、2.5m3等多種，工作裝置有正鏟、反鏟、抓鏟，機械傳動挖掘機還有拉鏟。使用較多的是正鏟與反鏟。挖掘機利用土斗直接挖土，因此也稱為單斗挖土機。1：正鏟挖掘機。正鏟挖掘機外形如圖示。挖土特點是：前進向上，強制切土。它適用于開挖停機面以上的土方，且需與汽車配合完成整個挖運工作。正鏟挖掘機挖掘力大，適于開挖含水量小于27的一類土至四類土和經(jīng)爆破的巖石及凍土。1）：正鏟挖掘機外形 正鏟的開挖方式根據(jù)開挖路線與汽車相對位置的不同分為：正向開挖、側向裝土以及正向開挖、后方裝土兩種，前者生產(chǎn)率較高。正鏟的生產(chǎn)率主要決定于每斗的裝土量和每斗作業(yè)的循環(huán)延續(xù)

6、時間。為了提高其生產(chǎn)率，除了工作面高度必須滿足裝滿土斗的要求之外，還要考慮開挖方式和與運土機械配合的問題，盡量減少回轉角度，縮短每個循環(huán)的延續(xù)時間。 2：反鏟挖掘機。 1）：反鏟適用于開挖一類至三類的砂土或粘土。挖土特點是：后退向下，強制切土。主要用于開挖停機面以下的土方，最大挖土深度46m，經(jīng)濟合理的挖土深度為24m。反鏟也需配備運土汽車進行運輸，其外形如圖示。 2）：反鏟的開挖方式可以采用溝端開挖法，即反鏟停于溝端，后退挖土，向溝一側棄土或裝汽車運走，也可采用溝側開挖法，即反鏟停于溝側，沿溝邊開挖，它可將土棄于距溝較遠的地方，如裝車則回轉角度也小，但邊坡不易控制。3：拉鏟挖掘機。 1）：適

7、用于一類至三類的土，可開挖較大基坑(槽)和溝渠，挖取水下泥土，也可用于填筑路基、堤壩等。挖土特點是：后退向下，自重切土，其挖土深度和挖土半徑都很大。拉鏟能開挖停機面以下的土方，其工作狀況如圖示。 2）： 拉鏟挖土時，依靠土斗自重及拉索拉力切土，卸土時斗齒朝下，利用慣性，較濕的粘土也能卸凈。它的開挖方式也有溝端開挖和溝側開挖兩種。正鏟挖掘機外形(a)正向挖土、 反向卸土 (b)正向挖土、側向卸土 正鏟挖土機卸土方式反鏟挖掘機外形(a)溝端開挖 (b)溝側開挖 抓鏟挖掘機。抓鏟適用于開挖較松軟的土。挖土特點是：直上直下，自重切土，挖土力較小。對施工面狹窄而深的基坑、深槽、深井采用抓鏟可取得理想效果

8、。抓鏟還可用于挖取水中淤泥，裝卸碎石、礦碴等松散材料。抓鏟的傳動方式主要有機械傳動和液壓傳動兩種。抓鏟挖土時，通常立于基坑一側進行，對較寬的基坑則在兩側或四側抓土。挖淤泥時抓斗易被淤泥“吸住”，應避免起吊用力過猛，以防翻車。拉鏟工作狀況 抓鏟工作狀況四：土方機械的選擇與合理配置四：土方機械的選擇與合理配置1：土方機械的選擇 土方機械的選擇，通常應根據(jù)工程特點和技術條件提出幾種可行方案，然后進行技術經(jīng)濟分析比較，選擇效率高、綜合費用低的機械進行施工，一般選用土方施工單價最小的機械。在大型建設項目中，土方工程量很大，而當時現(xiàn)有的施工機械的類型及數(shù)量常常有一定的限制，此時必須將現(xiàn)有機械進行統(tǒng)籌分配，

9、以使施工費用最小。一般可以用線性規(guī)劃的方法來確定土方施工機械的最優(yōu)分配方案。2：前面敘述了主要的挖土機械的性能和適用范圍，現(xiàn)綜合介紹選擇土方施工機械的要點如下： 1）當?shù)匦纹鸱淮?、坡度?0以內(nèi)、挖填平整土方的面積較大、土的含水量適當、平均運距短(一般在1km以內(nèi))時，采用鏟運機較為合適；如果土質堅硬或冬季凍土層厚度超過100150mm時，必須由其他機械輔助翻松再鏟運。當一般土的含水量大于25或粘土含水量超過30時，鏟運機要陷車，必須將水疏干后再施工。 2）地形起伏大的山區(qū)丘陵地帶，一般挖土高度在3m以上，運輸距離超過1000m，工程量較大且集中，一般可采用正(反)鏟挖掘機配合自卸汽車進行施

10、工，并在棄土區(qū)配備推土機平整場地。當挖土層厚度在56m以上時，可在挖土段的較低處設置倒土漏斗，用推土機將土推入漏斗中，并用自卸汽車在漏斗下裝土并運走。漏斗上口尺寸為3.5m左右，由鋼框架支承，底部預先挖平以便裝車，漏斗左右及后側土壁應加以支護。也可以用挖掘機或推土機開挖土方并將土方集中堆放，再用裝載機把土裝到自卸汽車上運走。 3： 開挖基坑時，如土的含水量較小，可結合運距、挖掘深度，分別選用推土機、鏟運機或正鏟(或反鏟)挖掘機配以自卸汽車進行施工。當基坑深度在12m、基坑不太長時，可采用推土機；長度較大、深度在2m以內(nèi)的線狀基坑，可用鏟運機；當基坑較大、工程量集中時，可選用正鏟挖掘機。如地下水

11、位較高，又不采用降水措施，或土質松軟，可能造成機械陷車時，則采用反鏟、拉鏟或抓鏟挖掘機配以自卸汽車施工較為合適。移挖作填以及基坑和管溝的回填，運距在60100m以內(nèi)時可用推土機。 (二)挖土機械配套計算 1挖土機數(shù)量確定 (臺) 式中 Q土方量(m3)； P挖土機生產(chǎn)率(m3臺班) ，可查定額手冊或按公式137計算； T工期(工作日)； C每天工作班數(shù)； K時間利用系數(shù)(0.80.9)。KCT1PQN (m3臺班) t挖土機每次作業(yè)循環(huán)延續(xù)時間(s)，W1100正鏟挖土機為2540s，W1100拉鏟挖土機為4560s； q挖土機斗容量(m3)； Kc土的充盈系數(shù)，可取0.81.1； Ks土的最

12、初可松性系數(shù)； KB工作時間利用系數(shù)，一般為0.70.9。BSCKKKqt36008P2自卸汽車配套計算式中 Ts自卸汽車每一工作循環(huán)的延續(xù)時間(min)； t1自卸汽車每次裝車時間(min)，t1nt； n自卸汽車每車裝土次數(shù)：Ql自卸汽車的載重量(m3)； 實土表觀密度，一般取1.7tm3； L運土距離(m)； VC重車與空車的平均速度(mmin)；一般取2030kmh； t2卸車時間，一般為lmin； t3操縱時間(包括停放待裝、等車、讓車等)，取23min。1StTN32C1SttvL2tTSC1KKqQn(三) 開挖施工要點1應根據(jù)地下水位、機械條件、進度要求等合理選用施工機械 。2

13、土方開挖應繪制土方開挖圖 。 3基底標高不一時，可采取先整片挖至一平均標高，然后再挖個別較深部位 。4基坑邊角部位，機械開挖不到之處，應用少量人工配合清坡。 5挖掘機、運土汽車進出基坑的運輸?shù)缆罚瑧M量利用基礎一側或地下車庫坡道部位作為運輸通道，以減少挖土量。 6軟土地基或在雨期施工時，大型機械在坑下作業(yè)，需鋪墊鋼板或鋪路基箱墊道。 7對某些面積不大、深度較大的基坑，應盡量不開或少開坡道。 8機械開挖應由深而淺，基底及邊坡應預留一層200300mm厚土層用人工清底、修坡、找平 。9. 基坑挖好后，應緊接著進行下打釬驗槽，盡量減少暴露時間 。第六節(jié)第六節(jié) 土方填筑與壓實土方填筑與壓實 一、土料選

14、擇與填筑方法一、土料選擇與填筑方法碎石類土、砂土、爆破石渣及含水量符合壓實要求的粘性土均可作為填方土料。凍土、淤泥、膨脹性土及有機物含量大于8的土、可溶性硫酸鹽含量大于5的土均不能做填土。填方土料為粘性土時，應檢驗其含水量是否在控制范圍內(nèi)，含水量大的粘土不宜做填土用。 填方應盡量采用同類土填筑。當采用土料的透水性不同時，不得摻雜亂倒，應分層填筑，并將透水性較小的土料填在上層， 二、填土的要求 最好采用同類土壤填筑 填方土料應符合設計要求，如設計無要求時，應符合下列規(guī)定： 1）碎石類土、砂土和爆破石渣（粒徑不大于每層鋪厚的2/3）可用于表層下的填料； 2）含水量符合壓實要求的粘性土，可用作各層填

15、料； 3）碎塊草皮和有機質含量大于8%的土，僅用于無壓實要求的填方； 4）淤泥和淤泥質土一般不能用作填料，但在軟土或沼澤地區(qū)，經(jīng)過處理使含水量符合壓實要求后，可用于填方中的次要部位； 5）有水溶性硫酸鹽大于5%的土，不能用作回填土，在地下水作用下，硫酸鹽會逐漸溶解流失，形成孔洞，影響土的密實性。 6）凍土、膨脹性土等不應作為填方土料。三、填土壓實方法三、填土壓實方法 填土壓實方法有碾壓、夯實和振動三種(一)碾壓法圖1-65 碾壓機械(d)自行式平碾；(6)拖式羊腳碾 (1) 碾壓法是由沿著表面滾動的鼓筒或輪子的壓力壓實土壤。一切拖動和自動的碾壓機具，如平滾碾、羊足碾和氣胎碾等的工作都屬于同一原

16、理。 (2)碾壓法主要用于大面積的填土，如場地平整、路基、堤壩等工程。平滾碾適用于碾壓粘性和非粘性土壤；羊足碾只能用來壓實粘性土壤；氣胎碾對土壤壓力較為均勻，故其填土質量較好。 (3)按碾輪重量，平滾碾又分為輕型(重5t以下)、中型(重8t以下)和重型(重10t)三種。輕型滾碾壓實土層的厚度不大，但土層上部變得較密實，當用輕型滾碾初碾后，再用重型滾碾碾壓，就會取得較好的效果。如直接用重型滾碾碾壓松土，則由于強烈的起伏現(xiàn)象，其碾壓效果較差。 (4) 用碾壓法壓實壤土時，鋪土應均勻一致，碾壓遍數(shù)要一樣，碾壓方向應從填土區(qū)的兩邊逐漸壓向中心，每次碾壓應有1520cm的重疊。(二)夯實法 圖1-66

17、蛙式打夯機1夯頭；2夯架；3三角皮帶；4托盤 (1) 夯實法是利用夯錘自由下落的沖擊力來夯實土壤，主要用于小面積的回填土。夯實機具的類型較多，有木夯、石硪、蛙式打夯機、火力夯以及利用挖土機或起重機裝上夯板后的夯土機等。其中蛙式打夯機輕巧靈活，構造簡單，在小型土方工程中應用最廣。 (2) 夯實法的優(yōu)點是，可以夯實較厚的土層，如重錘夯的夯實厚度可達11.5m，強力夯可對深層土壤夯實。但對木夯、石硪或蛙式打夯機等機具，其夯實厚度則較小，一般均在20cm以內(nèi)。 (三)振動壓實法 圖1-67 平板振動機 (1) 振動法是將重錘放在土層的表面或內(nèi)部，借助于振動設備使重錘振動，土壤顆粒即發(fā)生相對位移達到緊密

18、狀態(tài)。此法用于振實非粘性土壤效果較好。 (2) 近年來，又將碾壓和振動法結合起來而設計和制造了振動平碾、振動凸塊碾等新型壓實機械。振動平碾適用于填料為爆破碎石渣、碎石類土、雜填土或輕亞粘土的大型填方；振動凸塊碾則適用于亞粘土或粘土的大型填方。當壓實爆破石渣或碎石類土時，可選用重815t的振動平碾，鋪土厚度為0.61.5m，先靜壓、后碾壓，碾壓遍數(shù)由現(xiàn)場試驗確定，一般為68遍。四、影響填方壓實效果的主要因素四、影響填方壓實效果的主要因素 影響土壤壓實效果的因素主要有：含水量、壓實功、每層鋪土厚度。 1.含水量 土中含水量對壓實效果的影響比較顯著。回填土含水量過大、過小都難以夯壓密實。為此，要求回填土應有最佳的含水量，也就是當土壤在這種含水量的條件下壓實時，能獲得