簡述水利工程中常用幾種土方開挖機械的作業特點

張 劍

（蚌埠市水利勘測設計院有限公司，安徽 蚌埠 233040）

土方開挖是水利工作中的重要環節，工程的穩定性和安全性直接關系到水利設施的使用壽命。通過研究土方開挖機械，可以實現精確的控制和操作，保證土方開挖的平整度和穩定性，從而提高工程的質量。

目前常用的土方開挖機械有單斗正鏟挖掘機、單斗反鏟挖掘機、抓斗挖掘機、連續作業挖掘機、推土機、裝載機、鏟運機等多種施工機械，其中單斗反鏟挖掘機、推土機、鏟運機的應用較為廣泛。本文對這3 種常用土方開挖機械的作業特點進行簡單的敘述。

1 單斗反鏟挖掘機

單斗反鏟挖掘機是用鏟斗挖掘低于承機面的土料、其他物料或對土層進行剝離，并將開挖土料裝入運輸機械或卸至堆料場的土方開挖機械。適用于建筑物的坑槽開挖、溝渠開挖、邊坡開挖及修整、料場開挖、圍堰開挖與填筑、部分水下開挖等任務。

1.1 單斗反鏟挖掘機的作業特點

單斗反鏟挖掘機挖掘能力強、構造通用性能好、能適應不同作業要求；挖裝靈活、回轉速度大，移位方便，適應能力強，能挖掘堅硬土層，易控制開挖尺寸，生產效率高，有較強爬坡和自救能力。土料挖掘的施工作業特點是：“后退向下、強制切土”。主要用于挖掘承機面以下深度不大的土方，最大開挖深度和經濟合理深度隨機型而異，常用機型最大挖土深度為4～6m，挖探2～4m 較為經濟。

1.2 單斗反鏟挖掘機主要開挖方式

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

（2）側向開挖法：開挖時，挖掘機沿著溝側行駛，行走側棄土或外運棄土。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距離的開挖作業等。

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

2 推土機

推土機是以拖拉機或專用牽引車為主機，利用前端推土板（鏟刀）進行土方切運的機械。它可以單獨進行切土、推土和卸土工作，并可作為輔助機械配合其他土方機械施工。適用于路塹開挖、路堤修筑、填筑堤壩、場地平整、基坑開挖及溝槽回填等。當自行式鏟運機牽引力不足時，推土機還可作助鏟機，用推土板進行頂推作業；推土機配備松土器，可翻松Ⅲ、Ⅳ級以上硬土、軟石或鑿裂層巖，配合鏟運機進行預松作業；可配合挖掘機作業，清理挖掘機作業余土和整理開挖工作面。

2.1 推土機的作業特點

推土機機動性能大、動作靈活，能在較小的工作面上工作，行駛速度高、作業循環時間短、工作面轉移方便，適用于季節性較強、工程量集中、施工條件較差的施工環境。推土機進行土方挖運作業時包括切、運、卸、回四個作業行程。切土時應根據土料級別，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），減少推土機低速運行時間，快速推運至堆放點。推土機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°；兩臺以上推土機在同一地區作業時（非并鏟作業），前后距離應大于8m，左右距離應大于1.5m；嚴禁在陡坡上橫向行駛；在陡坡上縱向行駛時，不得拐死彎，防止側向傾翻。

2.2 推土機主要作業方式

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

（2）分堆集中、一次推送法：在硬質土中，推土機切土深度不大，可將土料先推運集中在一個或數個中間點，然后再整批推送至卸土區，這樣鏟刀前能保持滿載土料，縮短運輸時間。堆積距離不宜大于30m，推土高度以2m 內為宜。

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

（4）槽形推土：在開挖土層較厚、運距較遠的作業時，推土機重復多次在一條作業線上切土和推土，將地面逐漸切成一條切槽，再反復在切槽中進行推土，以減少土料從鏟刀兩側散漏。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 鏟運機

鏟運機是利用裝在前后輪之間的鏟斗，在行駛中進行鏟削、裝載、運輸、鋪卸土料循環作業的土方鏟運機械。按行走方式一般分為履帶式鏟運機和輪胎自行式鏟運機兩類，適用于含水量25%以下的I～III 類級別的土料鏟運作業。履帶式鏟運機的經濟運距在500m 以內，輪胎自行式鏟運機的經濟運距為800～1500m。適用于坡度在20°以內的大面積土方挖、填、平整、壓實，大型基坑開挖和堤壩填筑等土方工程。

3.1 鏟運機的作業特點

（1）履帶式鏟運機：工作時由履帶式拖拉機牽引，具有接地比壓小、附著牽引大和爬坡能力強等優點，但機動性較差，在運距短、坡度大和松軟潮濕地帶工程中普遍使用，高效率運距宜為200～350m。

（2）輪胎自行式鏟運機：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。具有結構輕便、行駛速度高、可帶較大的鏟斗、越野性好等優點，當運距長、路面平坦、行駛阻力小時，可選用自行式鏟運機。

3.2 鏟運機主要開行路線

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

（2）“8”字形開行路線：在地形起伏較大、施工地段狹長的施工條件下，宜采用“8”字形線路，即裝土、運土和卸土時按“8”字行運行。一個循環完成兩次挖土和卸土作業，裝土和卸土沿直線開行，轉彎時剛好完成裝土或卸土，減少轉彎次數和空車行駛距離，提高生產率。同時一個循環中兩次轉變方向不同，可避免機械行駛部分單側磨損。

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

（4）連續開行路線：鏟運機按直線進行連續的鏟土、卸土作業，可消除跑空車現象，減少轉彎次數，同時還可將整個填方區域均勻壓實。適用于大面積場地整平，且填方和挖方輪次交替出現的地段。

3.3 鏟運機主要作業方式

（1）下坡鏟土法：利用有利地形進行下坡鏟土，利用鏟運機的重力來增大牽引力，加深鏟斗鏟土深度，縮短裝土時間。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，可在施工中逐步創造一個下坡鏟土的地形。

（2）溝槽鏟土法：在較堅硬地段挖土時，采用預留土埂間隔鏟土，能讓鏟運機在挖兩邊土槽的時候減少向外撒土的數量，挖土埂時增加了兩個自由面，阻力會縮小，提高鏟土效率。土梗的高度應不大于300mm，寬度為不大于鏟運機兩履帶間凈距為宜，作業時埂與槽交替開挖。

（3）助鏟法：在堅硬的土體中，使用自行式鏟運機，另配一臺推土機松土或在鏟運機的后拖桿上進行頂推，協助鏟土，可縮短鏟土時間。每3～4 臺鏟運機配置一臺推土機助鏟。

4 結束語

土方開挖機械在水利工程建設中具有重要作用，可以有效提高施工效率、降低勞動強度、保證工程治理。合理選擇和組合施工機械，是土方開挖機械施工方案設計中的重要內容。土方開挖機械種類、規格繁多，各種機械又有著獨特的技術性能和作業范圍。在施工過程中土方開挖機械的選擇一般有多種方案，應根據施工條件、工程進度和工作面的參數選擇主要機械，然后根據主要機械的生產能力和性能選用配套機械，以充分發揮開挖機械的作用，確保施工的安全、高效和質量