建筑機械與垂直運輸機械-建筑機械（建筑工程安全管理）

建筑機械與垂直運輸設(shè)施

土方機械是土方工程機械化施工所用機械和設(shè)備的總稱。用以進(jìn)行鏟、挖、運、卸、填、壓等作業(yè)。常用的土方機械有：挖掘機，裝載機、推土機、鏟運機和各種碾壓夯實機械設(shè)備。本章簡要介紹單斗挖掘機、推土機和裝載機。樁工機械是進(jìn)行樁基礎(chǔ)工程施工的機械設(shè)備。本章簡單介紹常用的柴油打樁錘、打樁架和鉆孔機。§4.1單斗挖掘機

單斗挖掘機是用單個鏟斗開挖和裝載土石方的挖掘機械。它可以單獨地進(jìn)行建筑物基礎(chǔ)的開挖，還可以配合運輸車輛進(jìn)行遠(yuǎn)距離卸土。

一、單斗挖掘機的類型1、按行走裝置的型式?？煞譃槁膸?、輪胎式、汽車式、步履式等。最常用的是履帶式和輪胎式。履帶式挖機(圖10—1)與地面附著面積大，壓強小，重心低，穩(wěn)定性好。應(yīng)用最廣。輪胎式挖掘機行駛速度快，機動性好，可在一般城市道路上行駛。2、按傳動方式，可分為機械式、液壓式和混合式。

液壓式挖掘機具有挖掘力大、傳動性能好、工作平穩(wěn)、能實現(xiàn)無級調(diào)速且調(diào)速范圍大，操作靈活、省力，易實現(xiàn)自動控制，機構(gòu)布置合理緊湊等優(yōu)點。因此，現(xiàn)在生產(chǎn)的中小型單斗挖掘機幾乎都采用液壓傳動。液壓挖掘機的主要缺點是加工精度高，裝配、維修保養(yǎng)的技術(shù)要求較高，液壓油的粘度受溫度影響較大，易漏油。3、按用途分，有專用型和通用型兩種。專用型挖掘機一般只有一種工作裝置，進(jìn)行專一作業(yè)，適用于礦山、隧道、深并等挖掘、裝載作業(yè)。通用型挖掘機是多功能、多用途的機械。它具有多種可以更換的工作裝置，可根據(jù)不同的施工需要進(jìn)行合理選用。4、按工作裝置型式分，有反鏟、正鏟、抓鏟、裝載、起重等型式(圖10—2)。反鏟挖掘方向朝向機身、用于挖掘停機面以下的土壤，工作靈活，使用最廣，是液壓挖掘機中的基本工作裝置型式。正鏟挖掘方向向前(離開機身)、主要用于挖掘停機面以上的土壤或裝載松散材料，大型礦用挖掘機多用正鏟。抓鏟主要用于小面積深挖．如挖并、深坑等。二、單斗挖掘機的基本

組成與作業(yè)過程單斗(反鏟)液壓挖掘機由工作裝置Ⅰ、行走裝置Ⅱ、上部轉(zhuǎn)臺Ⅲ三大部分組成。動力裝置、傳動操縱機構(gòu)和輔助設(shè)施均裝在上部轉(zhuǎn)臺上。反鏟工作裝置由鏟斗1、斗杠2、動臂3、連桿4、鏟斗液壓缸5、斗桿液壓缸6、動臂液壓缸7等組成。這些部件之間的聯(lián)系以及動臂與轉(zhuǎn)臺、動臂液壓缸與轉(zhuǎn)臺的聯(lián)系全部采用鉸接，通過液壓缸活塞桿的伸縮來實現(xiàn)作業(yè)過程的各種動作。其作業(yè)過程是：

操縱斗桿與鏟斗液壓缸(活塞桿伸出)使鏟斗切削土壤并裝土；斗裝滿時，操縱動臂液壓缸(活塞桿伸出)，使動臂連同鏟斗升到卸土高度，并同時操縱上部轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)至卸土位置，操縱斗桿與鏟斗液壓缸(活塞桿回縮)使鏟斗反轉(zhuǎn)并卸土；操縱上部轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)到挖掘位置，并同時操縱動臂液壓缸(活塞桿回縮)使動臂鏟斗下降至挖掘面進(jìn)行下一作業(yè)循環(huán)。每一作業(yè)循環(huán)均由以上所述的挖掘裝斗一提升回轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)斗卸土一空斗返回四個工序所組成，當(dāng)挖掘機挖完一段土后，整機移動一段距離，以便繼續(xù)作業(yè)。因此單斗挖掘機是一種周期循環(huán)作業(yè)的自行式土方機械。三、單斗挖掘機的特點及生產(chǎn)率單斗挖掘機的主要特點是：(1)挖掘力大?？梢酝冖艏?指硬黃土、含石塊的粘土等)及Ⅳ級以下的土壤和爆破后的巖石；(2)一機多用，使用范圍大。更換相應(yīng)的工作裝置后，可進(jìn)行挖、裝、填、夯、抓、刨、吊、鉆等多種作業(yè)。土方工程通用型挖掘機，其可換工作裝置多達(dá)70余種。(3)生產(chǎn)率高。挖土作業(yè)時，一臺斗容量為1m3的單斗挖掘機，臺班生產(chǎn)率相當(dāng)于300-400名工人的日工作量。單斗挖掘機的生產(chǎn)率Q可按下式計算式中V——單斗的幾何容量(m3)T——每一工作循環(huán)時間(s)；K1——土的松散系數(shù)，K1=1.1—1.4；K2——鏟斗充盈系數(shù)，常取0.8—1.13K3——工作循環(huán)時間的利用系數(shù)，一般取0.7—0.9?！?.2推土機推土機是以拖拉機或?qū)Ｓ脿恳嚍橹鳈C，并在其前端裝上推土裝置的施工機械。主要進(jìn)行推運土方和石碴、平整場地、填溝壓實等作業(yè)。還可清除樹根，給鏟運機助鏟和須松土，以及牽引各種拖式土方機械等作業(yè)。

一、推土機的類型1、推土機按行走裝置型式，分為履帶式(圖10—3)和輪胎式(圖10—4)兩類。履帶式推土機的履帶板有多種形式，以適應(yīng)不同地面上行走，按履帶接地比壓大小，又分為高比壓推土機(接地比壓98kPa以上，用于石質(zhì)地面行走)、中比壓推土機(接地比壓58kPa。96kPa，普通推土機)和低比壓推土機(接地比壓10kPa一29．5kPa，濕地或沼澤地推土機)。輪胎推土機大多采用寬基輪胎，全輪驅(qū)動，以提高牽引性能并改善通過性能，其接地比壓為200kPa一350kPa。由于履帶式推土機接地比壓小，附著牽引性好，后端還可以裝松土齒耙、鉸盤相反鏟裝置等，故目前應(yīng)用廣泛。2、按傳動方式可分為機械傳動、液力機械傳動、全液壓傳動三種。液力機械傳動已逐漸代替機械傳動。由于引進(jìn)國外制造技術(shù)，全液壓傳動也得到發(fā)展。3、按發(fā)動機功率可分為小型、中型、大型、特大型四種等級。國產(chǎn)推土機多是中型和大型。目前世界上最大型的推土機功率為735.5kw，最小為5.15kw。二、推土機的工作裝置和作業(yè)過程推土機的主要工作裝置是推土裝置。推土裝置分為固定式和回轉(zhuǎn)式兩種(圖10-5、圖10-6)。固定式推土刀與主機縱向軸線固定為900角，只能正向推土，故又稱直鏟式。回轉(zhuǎn)式推土刀可在水平面內(nèi)向左或向右回轉(zhuǎn)一個角度，約250，還可在垂直平面內(nèi)相對水平面轉(zhuǎn)動0-900。回轉(zhuǎn)式推土刀向左或向右偏斜，作業(yè)時，刀前碎土沿著推土刀表面斜向移動而卸于一側(cè)，故又稱斜鏟式。

圖10—5和圖10-6所示為液壓操縱的固定式推土裝置和回轉(zhuǎn)式推土裝置，將此裝置安裝在主機前端即可工作。頂推架1末端相升降液壓缸3上端均與主機鉸接。升降液壓缸用來操縱推土刀升降。下降時，在液壓缸的作用下，使刀片8強制切入土中。只要同時調(diào)節(jié)左右兩側(cè)斜撐桿2，就可改變推土刀的切削角。在回轉(zhuǎn)式推土裝置中，同時改變左右兩側(cè)撐桿2、6在頂推架上的支點位置、推土刀就在水平面內(nèi)向左或向右轉(zhuǎn)動一角度，形成斜鏟，實現(xiàn)側(cè)向卸土。作業(yè)過程：推土機作業(yè)時，將推土刀切入土中，依靠主機的前進(jìn)動力，鏟起一層土壤，并堆積在推土板前，待逐漸堆滿后，略提起推土刀，使刀刃貼著地面報移碎土、將土推運到卸土處，提刀卸土，然后倒車或調(diào)頭返回鏟土處。在運土過程中，由于土壤會從推土刀兩端流失，故其經(jīng)濟運距一般在100m以內(nèi)。為了減少土壤從推土刀兩端流失，直鏟式推土刀兩端焊有側(cè)板?！?.3裝載機

裝載機在建筑施工中主要用于裝松散土和短距離運土，也可用作松軟土的表層剝離、地面的平整和松散材料的收集清理工作。它與自卸汽車配合作業(yè)，具有較高的生產(chǎn)率。分類：

裝載機按行走裝置不同，可分為輪胎式、履帶式兩種。輪胎式裝載機(圖10-7)機動靈活，行駛速度快，并可在一定距商內(nèi)自鏟自運，因而得到廣泛應(yīng)用。按傳動形式可分為機械傳動、電傳動．液壓傳動和液力機械傳動四種，液力機械傳動是目前裝載機普遍采用的一種型式。組成：裝載機一般由發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、工作裝置、行走機構(gòu)、操縱系統(tǒng)、機架和機身等部分組成。

裝載機的工作裝置如圖10—8所示。它由鏟斗1、連桿2、動臂3、搖臂4等組成。它們互相鉸接，形成連桿機構(gòu)，以實現(xiàn)作業(yè)動作。通過轉(zhuǎn)斗液壓缸5帶動搖臂和連桿使鏟斗轉(zhuǎn)動，以便鏟斗在最好的角度鏟土和翻轉(zhuǎn)卸土。動管的另一端鉸接在機架上，通過動臂液壓缸6推動動臂轉(zhuǎn)動，使動臂帶動鏟斗下降至鏟土位置或升高至卸土位置。

裝載機進(jìn)行裝卸作業(yè)的過程是：機械駛近料堆，放下動臂、鏟斗插入料堆，待插入一定深度后轉(zhuǎn)斗裝滿，舉升動臂至運輸高度，倒車調(diào)頭，駛向卸料地點，提臂至卸料位置，鏟斗傾翻卸料，再返回裝料處進(jìn)行下一循環(huán)。每一循環(huán)均包括鏟裝、運載、卸料、返回四個工序?！?.4樁工機械樁工機械是用于完成預(yù)制樁的打入、沉入、壓入、拔出或灌注樁的成孔等作業(yè)的機械。樁工機械按其工作原理可分為沖擊式、振動式、靜壓式和成孔灌注式四類。常用的樁工機械有柴油打樁錘、振動樁錘、靜力壓樁機、各種鉆孔機以及與樁錘配套使用的各種打樁架等。樁錘與樁架合在一起稱為打樁機。一、筒式柴油打樁錘

筒式柴油打樁錘(簡稱柴油錘)是根據(jù)單缸二沖程柴油發(fā)動機的原理設(shè)計制造的打樁設(shè)備，應(yīng)用最廣泛。圖10—9所示為柴油錘的結(jié)構(gòu)示意圖。它主要由氣缸2、上活塞1、下活塞4、燃油泵3和導(dǎo)向裝置8等組成。整個打樁錘置于樁5上進(jìn)行工作。上活塞(即沖擊體，其下端呈球形)在氣缸2中作上下往復(fù)運動。氣缸下部有固定的下活塞，下活塞除了封住氣缸下端外，其上端面還有凹形球碗，以貯柴油，并且承受上活塞的沖擊力，故又稱砧子。樁帽6是個緩沖墊，保護(hù)樁頭，以免把樁頭打壞。圖10-9筒式柴油打樁錘的結(jié)構(gòu)示意圖1——上活塞2——氣缸3——燃油泵4——下活塞5——樁6——樁帽7——吸、排氣口8——導(dǎo)向裝置

柴油錘的一個重要特點是：地層越硬，上活塞彈跳得越高，這樣就自動調(diào)節(jié)了沖擊力。其缺點是：軟地層打樁時，固反跳力不大，工作往往中斷，需要重新啟動；此外打斜樁效果較差；還有，打樁時的振動，噪音和廢氣對空氣的污染問題有待解決。柴油錘的工作原理：

當(dāng)上活塞在重力作用下降落時，燃油泵把適量燃油噴入下活塞凹形球碗中；上活塞繼續(xù)下落，封閉吸排氣口，壓縮空氣；當(dāng)上活塞打擊在下活塞上部時，對樁進(jìn)行沖擊使樁下沉；同時凹形球碗中的燃油受沖擊而霧化，與氣缸內(nèi)受壓縮的高溫氣體混合燃燒產(chǎn)生爆發(fā)力，又給樁一個下沉力，使樁再度下沉，并使上活塞向上跳動；上活塞上升時，經(jīng)吸排氣口進(jìn)行排氣吸氣，燃油泵吸入適量燃油；當(dāng)上活塞上升失去動能時，便又靠自重下落，進(jìn)行排氣，重復(fù)上述過程。由此可知，柴油錘打樁時，是利用上活塞下落的沖擊力和柴油燃燒一爆發(fā)力使樁下沉。

二、打樁架

打樁架是和打樁錘配套使用的設(shè)備。其主要作用是懸掛各種樁錘、鉆機以及起吊樁、料斗，并給樁錘導(dǎo)向等。打樁架按其移動方式不同，可分為軌道式、履帶式、步履式等形式。如圖10-10所示，履帶式打樁架是以通用型履帶起重機為主機，以起重機吊臂懸掛樁架立柱，在起重機底盤與立柱之間用一個支撐架，以保持立柱穩(wěn)定。為了調(diào)整立柱的垂直度，下部支撐架18上轉(zhuǎn)有立柱垂直度調(diào)整螺母19。為了便于運輸，立柱由若干立柱節(jié)組成。立柱上有樁錘導(dǎo)軌，用于沉樁導(dǎo)向。立柱頂部有滑輪組，用以提升樁錘或吊鉤。

這種樁架的優(yōu)點：是機動性好，安裝簡便、改裝容易，可由起重機改裝成打樁架，又可由打樁架改為起重機，所以是一機多用。缺點：橫向承載能力較弱。三、鉆孔機

鉆孔機是鉆孔灌注樁、鉆孔打入預(yù)制樁的成孔設(shè)備。根據(jù)地質(zhì)條件的不同，采用的鉆機和鉆頭也不同。常用的有螺旋鉆孔機、潛水鉆孔機、轉(zhuǎn)盤鉆孔機等。螺旋鉆孔機按鉆桿長短分為長螺旋式(鉆桿長度在10m以上)和短螺旋式；按其行走機構(gòu)不同可分為汽車式和履帶式。圖10—11所示為汽車式長螺旋鉆孔機的構(gòu)造簡圖。它主要由機頭、鉆桿、鉆頭、鉆架和汽車底盤等組成。其中機頭又主要由電動機、減速器、機頭架等組成。鉆桿是一根焊有螺旋葉片的無縫鋼管。螺旋葉片的外徑就是樁孔直徑。長螺旋鉆桿大多分段制作，再用法蘭連接。鉆