第五節(jié)土方工程的機(jī)械化施工

1、第五節(jié) 土方工程的機(jī)械化施工土方工程施工機(jī)械的種類繁多，有推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、平土機(jī)、松土機(jī)、單斗挖土機(jī)及多斗挖土機(jī)和各種碾壓、夯實(shí)機(jī)械等。在建筑工程施工中，以推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)和挖掘機(jī)應(yīng)用最廣，也具有代表性?，F(xiàn)將這幾種機(jī)械的性能、適用范圍及施工方法予以介紹。一：推土機(jī) 1： 推土機(jī)是土方工程施工的主要機(jī)械之一，是在履帶式拖拉機(jī)上安裝推土板等工作裝置而成的機(jī)械。常用推土機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)外形圖。液壓操縱推土板的推土機(jī)除了可以升降推土板外，還可調(diào)整推土板的角度，因此具有更大的靈活性。液壓操縱推土機(jī)外形圖 2：推土機(jī)操

2、縱靈活、運(yùn)轉(zhuǎn)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(yīng)用范圍較廣 3：推土機(jī)作業(yè)以切土和推運(yùn)土為主，切土?xí)r應(yīng)根據(jù)土質(zhì)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(jìn)的時(shí)間，然后直接推運(yùn)到預(yù)定地點(diǎn)。 上下坡度不得 超過(guò)35，橫坡不得超過(guò)10。幾臺(tái)推土機(jī)同時(shí)作業(yè)時(shí)，前后距離應(yīng)大于8m 3：推土機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)距在100m以內(nèi)，效率最高的運(yùn)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(jī)多次在一條作業(yè)線上工作，使地面形成一條淺槽，以減少?gòu)溺P刀兩側(cè)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(yùn)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(shí)爬坡困難。（3）并列推土。在大面積場(chǎng)地平整時(shí)，可采用多臺(tái)推土機(jī)并列作業(yè)。通常兩機(jī)并列推土可增大推土量1530，三機(jī)并列推土可增加3040。并列推土的運(yùn)距宜為2060m 槽形推土 下坡推土法并列推土二：鏟運(yùn)機(jī) 鏟運(yùn)機(jī)是一種能綜合完成全部土方施工工序(挖土、裝土、運(yùn)土、卸土和平土)的機(jī)械。按行走方式分為自行式鏟運(yùn)機(jī)和拖式鏟運(yùn)機(jī)兩種。常用的鏟運(yùn)機(jī)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(yùn)機(jī)外形圖 1：鏟運(yùn)機(jī)操縱簡(jiǎn)單，不受地形限制，能獨(dú)立工作

4、，行駛速度快，生產(chǎn)效率高。 2：鏟運(yùn)機(jī)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(shí)，大型基坑開挖和堤壩填筑等。 3：鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行路線和施工方法視工程大小、運(yùn)距長(zhǎng)短、土的性質(zhì)和地形條件等而定。其運(yùn)行路線可采用環(huán)形路線或8字路線。其中托式鏟運(yùn)機(jī)的適用運(yùn)距為80800m，當(dāng)運(yùn)距為200350m時(shí)效率最高。而自行式鏟運(yùn)機(jī)的適用運(yùn)距為8001500m。采用下坡鏟土、跨鏟法、推土機(jī)助鏟法等，可縮短裝土?xí)r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(jī) 挖掘機(jī)按行走方式分為履帶式和輪胎式兩種。按傳動(dòng)方式分為機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)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(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)還有拉鏟。使用較多的是正鏟與反鏟。挖掘機(jī)利用土斗直接挖土，因此也稱為單斗挖土機(jī)。1：正鏟挖掘機(jī)。正鏟挖掘機(jī)外形如圖示。挖土特點(diǎn)是：前進(jìn)向上，強(qiáng)制切土。它適用于開挖停機(jī)面以上的土方，且需與汽車配合完成整個(gè)挖運(yùn)工作。正鏟挖掘機(jī)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(jī)外形 正鏟的開挖方式根據(jù)開挖路線與汽車相對(duì)位置的不同分為：正向開挖、側(cè)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(shí)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(yùn)土機(jī)械配合的問(wèn)題，盡量減少回轉(zhuǎn)角度，縮短每個(gè)循環(huán)的延續(xù)時(shí)間。 2：反鏟挖掘機(jī)。 1）：反鏟適用于開挖一類至三類的砂土或粘土。挖土特點(diǎn)是：后退向下，強(qiáng)制切土。主要用于開挖停機(jī)面以下的土方，最大挖土深度46m，經(jīng)濟(jì)合理的挖土深度為24m。反鏟也需配備運(yùn)土汽車進(jìn)行運(yùn)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(cè)棄土或裝汽車運(yùn)走，也可采用溝側(cè)開挖法，即反鏟停于溝側(cè)，沿溝邊開挖，它可將土棄于距溝較遠(yuǎn)的地方，如裝車則回轉(zhuǎn)角度也小，但邊坡不易控制。3：拉鏟挖掘機(jī)。 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(diǎn)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(jī)面以下的土方，其工作狀況如圖示。 2）： 拉鏟挖土?xí)r，依靠土斗自重及拉索拉力切土，卸土?xí)r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(cè)開挖兩種。正鏟挖掘機(jī)外形(a)正向挖土、 反向卸土 (b)正向挖土、側(cè)向卸土 正鏟挖土機(jī)卸土方式反鏟挖掘機(jī)外形(a)溝端開挖 (b)溝側(cè)開挖 抓鏟挖掘機(jī)。抓鏟適用于開挖較松軟的土。挖土特點(diǎn)是：直上直下，自重切土，挖土力較小。對(duì)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(dòng)方式主要有機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種。抓鏟挖土?xí)r，通常立于基坑一側(cè)進(jìn)行，對(duì)較寬的基坑則在兩側(cè)或四側(cè)抓土。挖淤泥時(shí)抓斗易被淤泥“吸住”，應(yīng)避免起吊用力過(guò)猛，以防翻車。拉鏟工作狀況 抓鏟工作狀況四：土方機(jī)械的選擇與合理配置四：土方機(jī)械的選擇與合理配置1：土方機(jī)械的選擇 土方機(jī)械的選擇，通常應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)和技術(shù)條件提出幾種可行方案，然后進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，選擇效率高、綜合費(fèi)用低的機(jī)械進(jìn)行施工，一般選用土方施工單價(jià)最小的機(jī)械。在大型建設(shè)項(xiàng)目中，土方工程量很大，而當(dāng)時(shí)現(xiàn)有的施工機(jī)械的類型及數(shù)量常常有一定的限制，此時(shí)必須將現(xiàn)有機(jī)械進(jìn)行統(tǒng)籌分配，

9、以使施工費(fèi)用最小。一般可以用線性規(guī)劃的方法來(lái)確定土方施工機(jī)械的最優(yōu)分配方案。2：前面敘述了主要的挖土機(jī)械的性能和適用范圍，現(xiàn)綜合介紹選擇土方施工機(jī)械的要點(diǎn)如下： 1）當(dāng)?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(dāng)、平均運(yùn)距短(一般在1km以內(nèi))時(shí)，采用鏟運(yùn)機(jī)較為合適；如果土質(zhì)堅(jiān)硬或冬季凍土層厚度超過(guò)100150mm時(shí)，必須由其他機(jī)械輔助翻松再鏟運(yùn)。當(dāng)一般土的含水量大于25或粘土含水量超過(guò)30時(shí)，鏟運(yùn)機(jī)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(yùn)輸距離超過(guò)1000m，工程量較大且集中，一般可采用正(反)鏟挖掘機(jī)配合自卸汽車進(jìn)行施

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

11、位較高，又不采用降水措施，或土質(zhì)松軟，可能造成機(jī)械陷車時(shí)，則采用反鏟、拉鏟或抓鏟挖掘機(jī)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(yùn)距在60100m以內(nèi)時(shí)可用推土機(jī)。 (二)挖土機(jī)械配套計(jì)算 1挖土機(jī)數(shù)量確定 (臺(tái)) 式中 Q土方量(m3)； P挖土機(jī)生產(chǎn)率(m3臺(tái)班) ，可查定額手冊(cè)或按公式137計(jì)算； T工期(工作日)； C每天工作班數(shù)； K時(shí)間利用系數(shù)(0.80.9)。KCT1PQN (m3臺(tái)班) t挖土機(jī)每次作業(yè)循環(huán)延續(xù)時(shí)間(s)，W1100正鏟挖土機(jī)為2540s，W1100拉鏟挖土機(jī)為4560s； q挖土機(jī)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(shí)間利用系數(shù)，一般為0.70.9。BSCKKKqt36008P2自卸汽車配套計(jì)算式中 Ts自卸汽車每一工作循環(huán)的延續(xù)時(shí)間(min)； t1自卸汽車每次裝車時(shí)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(shí)土表觀密度，一般取1.7tm3； L運(yùn)土距離(m)； VC重車與空車的平均速度(mmin)；一般取2030kmh； t2卸車時(shí)間，一般為lmin； t3操縱時(shí)間(包括停放待裝、等車、讓車等)，取23min。1StTN32C1SttvL2tTSC1KKqQn(三) 開挖施工要點(diǎn)1應(yīng)根據(jù)地下水位、機(jī)械條件、進(jìn)度要求等合理選用施工機(jī)械 。2

13、土方開挖應(yīng)繪制土方開挖圖 。 3基底標(biāo)高不一時(shí)，可采取先整片挖至一平均標(biāo)高，然后再挖個(gè)別較深部位 。4基坑邊角部位，機(jī)械開挖不到之處，應(yīng)用少量人工配合清坡。 5挖掘機(jī)、運(yùn)土汽車進(jìn)出基坑的運(yùn)輸?shù)缆?，?yīng)盡量利用基礎(chǔ)一側(cè)或地下車庫(kù)坡道部位作為運(yùn)輸通道，以減少挖土量。 6軟土地基或在雨期施工時(shí)，大型機(jī)械在坑下作業(yè)，需鋪墊鋼板或鋪路基箱墊道。 7對(duì)某些面積不大、深度較大的基坑，應(yīng)盡量不開或少開坡道。 8機(jī)械開挖應(yīng)由深而淺，基底及邊坡應(yīng)預(yù)留一層200300mm厚土層用人工清底、修坡、找平 。9. 基坑挖好后，應(yīng)緊接著進(jìn)行下打釬驗(yàn)槽，盡量減少暴露時(shí)間 。第六節(jié)第六節(jié) 土方填筑與壓實(shí)土方填筑與壓實(shí) 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(shí)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(jī)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?xí)r，應(yīng)檢驗(yàn)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(yīng)盡量采用同類土填筑。當(dāng)采用土料的透水性不同時(shí)，不得摻雜亂倒，應(yīng)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(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，如設(shè)計(jì)無(wú)要求時(shí)，應(yīng)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(shí)要求的粘性土，可用作各層填

15、料； 3）碎塊草皮和有機(jī)質(zhì)含量大于8%的土，僅用于無(wú)壓實(shí)要求的填方； 4）淤泥和淤泥質(zhì)土一般不能用作填料，但在軟土或沼澤地區(qū)，經(jīng)過(guò)處理使含水量符合壓實(shí)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(huì)逐漸溶解流失，形成孔洞，影響土的密實(shí)性。 6）凍土、膨脹性土等不應(yīng)作為填方土料。三、填土壓實(shí)方法三、填土壓實(shí)方法 填土壓實(shí)方法有碾壓、夯實(shí)和振動(dòng)三種(一)碾壓法圖1-65 碾壓機(jī)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(dòng)的鼓筒或輪子的壓力壓實(shí)土壤。一切拖動(dòng)和自動(dòng)的碾壓機(jī)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(chǎng)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(lái)壓實(shí)粘性土壤；氣胎碾對(duì)土壤壓力較為均勻，故其填土質(zhì)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(shí)土層的厚度不大，但土層上部變得較密實(shí)，當(dāng)用輕型滾碾初碾后，再用重型滾碾碾壓，就會(huì)取得較好的效果。如直接用重型滾碾碾壓松土，則由于強(qiáng)烈的起伏現(xiàn)象，其碾壓效果較差。 (4) 用碾壓法壓實(shí)壤土?xí)r，鋪土應(yīng)均勻一致，碾壓遍數(shù)要一樣，碾壓方向應(yīng)從填土區(qū)的兩邊逐漸壓向中心，每次碾壓應(yīng)有1520cm的重疊。(二)夯實(shí)法 圖1-66

17、蛙式打夯機(jī)1夯頭；2夯架；3三角皮帶；4托盤 (1) 夯實(shí)法是利用夯錘自由下落的沖擊力來(lái)夯實(shí)土壤，主要用于小面積的回填土。夯實(shí)機(jī)具的類型較多，有木夯、石硪、蛙式打夯機(jī)、火力夯以及利用挖土機(jī)或起重機(jī)裝上夯板后的夯土機(jī)等。其中蛙式打夯機(jī)輕巧靈活，構(gòu)造簡(jiǎn)單，在小型土方工程中應(yīng)用最廣。 (2) 夯實(shí)法的優(yōu)點(diǎn)是，可以夯實(shí)較厚的土層，如重錘夯的夯實(shí)厚度可達(dá)11.5m，強(qiáng)力夯可對(duì)深層土壤夯實(shí)。但對(duì)木夯、石硪或蛙式打夯機(jī)等機(jī)具，其夯實(shí)厚度則較小，一般均在20cm以內(nèi)。 (三)振動(dòng)壓實(shí)法 圖1-67 平板振動(dòng)機(jī) (1) 振動(dòng)法是將重錘放在土層的表面或內(nèi)部，借助于振動(dòng)設(shè)備使重錘振動(dòng)，土壤顆粒即發(fā)生相對(duì)位移達(dá)到緊密

18、狀態(tài)。此法用于振實(shí)非粘性土壤效果較好。 (2) 近年來(lái)，又將碾壓和振動(dòng)法結(jié)合起來(lái)而設(shè)計(jì)和制造了振動(dòng)平碾、振動(dòng)凸塊碾等新型壓實(shí)機(jī)械。振動(dòng)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(dòng)凸塊碾則適用于亞粘土或粘土的大型填方。當(dāng)壓實(shí)爆破石渣或碎石類土?xí)r，可選用重815t的振動(dòng)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(chǎng)試驗(yàn)確定，一般為68遍。四、影響填方壓實(shí)效果的主要因素四、影響填方壓實(shí)效果的主要因素 影響土壤壓實(shí)效果的因素主要有：含水量、壓實(shí)功、每層鋪土厚度。 1.含水量 土中含水量對(duì)壓實(shí)效果的影響比較顯著?；靥钔梁窟^(guò)大、過(guò)小都難以夯壓密實(shí)。為此，要求回填土應(yīng)有最佳的含水量，也就是當(dāng)土壤在這種含水量的條件下壓實(shí)時(shí)，能獲得