简述水利工程中常用几种土方开挖机械的作业特点

张 剑

（蚌埠市水利勘测设计院有限公司，安徽 蚌埠 233040）

土方开挖是水利工作中的重要环节，工程的稳定性和安全性直接关系到水利设施的使用寿命。通过研究土方开挖机械，可以实现精确的控制和操作，保证土方开挖的平整度和稳定性，从而提高工程的质量。

目前常用的土方开挖机械有单斗正铲挖掘机、单斗反铲挖掘机、抓斗挖掘机、连续作业挖掘机、推土机、装载机、铲运机等多种施工机械，其中单斗反铲挖掘机、推土机、铲运机的应用较为广泛。本文对这3 种常用土方开挖机械的作业特点进行简单的叙述。

1 单斗反铲挖掘机

单斗反铲挖掘机是用铲斗挖掘低于承机面的土料、其他物料或对土层进行剥离，并将开挖土料装入运输机械或卸至堆料场的土方开挖机械。适用于建筑物的坑槽开挖、沟渠开挖、边坡开挖及修整、料场开挖、围堰开挖与填筑、部分水下开挖等任务。

1.1 单斗反铲挖掘机的作业特点

单斗反铲挖掘机挖掘能力强、构造通用性能好、能适应不同作业要求；挖装灵活、回转速度大，移位方便，适应能力强，能挖掘坚硬土层，易控制开挖尺寸，生产效率高，有较强爬坡和自救能力。土料挖掘的施工作业特点是：“后退向下、强制切土”。主要用于挖掘承机面以下深度不大的土方，最大开挖深度和经济合理深度随机型而异，常用机型最大挖土深度为4～6m，挖探2～4m 较为经济。

1.2 单斗反铲挖掘机主要开挖方式

（1）端向开挖法：开挖时，挖掘机从沟的一端开始，沿沟中线倒退开挖，沟侧弃土或外运弃土。适用于一次成沟后退挖土，挖出土方随即弃运或就地取土的填筑作业等。

（2）侧向开挖法：开挖时，挖掘机沿着沟侧行驶，行走侧弃土或外运弃土。适用于开挖宽度小于挖掘半径、沟坡较缓的横挖土体，或需将弃土卸至沟边较远距离的开挖作业等。

（3）多层接力开挖法：开挖时，两台或多台挖掘机立于不同高程的承机面同时作业，下层挖掘机将开挖土方传递到上一层，上层挖掘机再传递至地表，由地表挖掘机进行挖弃作业。上部可用大型反铲，中、下层用大型或小型反铲，进行挖土和装土，均衡连续作业。一般两层挖土可挖深10m，三层可挖深15m 左右。适用于土质较好、深10m 以上的大型基坑、沟槽和渠道的开挖作业。

2 推土机

推土机是以拖拉机或专用牵引车为主机，利用前端推土板（铲刀）进行土方切运的机械。它可以单独进行切土、推土和卸土工作，并可作为辅助机械配合其他土方机械施工。适用于路堑开挖、路堤修筑、填筑堤坝、场地平整、基坑开挖及沟槽回填等。当自行式铲运机牵引力不足时，推土机还可作助铲机，用推土板进行顶推作业；推土机配备松土器，可翻松Ⅲ、Ⅳ级以上硬土、软石或凿裂层岩，配合铲运机进行预松作业；可配合挖掘机作业，清理挖掘机作业余土和整理开挖工作面。

2.1 推土机的作业特点

推土机机动性能大、动作灵活，能在较小的工作面上工作，行驶速度高、作业循环时间短、工作面转移方便，适用于季节性较强、工程量集中、施工条件较差的施工环境。推土机进行土方挖运作业时包括切、运、卸、回四个作业行程。切土时应根据土料级别，尽量采用最大切深，切土距离尽量采用最短距离（一般为6～10m），减少推土机低速运行时间，快速推运至堆放点。推土机具有一定的爬坡能力，上坡30°左右、下坡不大于35°、横坡不大于10°；两台以上推土机在同一地区作业时（非并铲作业），前后距离应大于8m，左右距离应大于1.5m；严禁在陡坡上横向行驶；在陡坡上纵向行驶时，不得拐死弯，防止侧向倾翻。

2.2 推土机主要作业方式

（1）下坡推土法：在斜坡作业面上，推土机顺下坡方向切土、堆运，利用机械向下的重力作用切土，增大切土深度和运土数量，提高生产效率。但坡度不宜超过15°，避免后退时爬坡困难。

（2）分堆集中、一次推送法：在硬质土中，推土机切土深度不大，可将土料先推运集中在一个或数个中间点，然后再整批推送至卸土区，这样铲刀前能保持满载土料，缩短运输时间。堆积距离不宜大于30m，推土高度以2m 内为宜。

（3）并列推土：在大面积场地平整时，用2～3台推土机并列作业，以减少土料漏失量。铲刀相距15～30cm，一般采用两机并列推土，并列推土的运距宜为20～60m。

（4）槽形推土：在开挖土层较厚、运距较远的作业时，推土机重复多次在一条作业线上切土和推土，将地面逐渐切成一条切槽，再反复在切槽中进行推土，以减少土料从铲刀两侧散漏。槽的深度以1m 左右为宜，槽与槽之间的土埂宽约0.5m 为宜。

3 铲运机

铲运机是利用装在前后轮之间的铲斗，在行驶中进行铲削、装载、运输、铺卸土料循环作业的土方铲运机械。按行走方式一般分为履带式铲运机和轮胎自行式铲运机两类，适用于含水量25%以下的I～III 类级别的土料铲运作业。履带式铲运机的经济运距在500m 以内，轮胎自行式铲运机的经济运距为800～1500m。适用于坡度在20°以内的大面积土方挖、填、平整、压实，大型基坑开挖和堤坝填筑等土方工程。

3.1 铲运机的作业特点

（1）履带式铲运机：工作时由履带式拖拉机牵引，具有接地比压小、附着牵引大和爬坡能力强等优点，但机动性较差，在运距短、坡度大和松软潮湿地带工程中普遍使用，高效率运距宜为200～350m。

（2）轮胎自行式铲运机：由铲斗车和低压轮胎牵引车两部分组成，并以铰接方式相连，本身具有行走能力。具有结构轻便、行驶速度高、可带较大的铲斗、越野性好等优点，当运距长、路面平坦、行驶阻力小时，可选用自行式铲运机。

3.2 铲运机主要开行路线

（1）椭圆形开行路线：从挖方到填方按椭圆形路线回转，适合用于长100m 内基坑开挖、场地平整等工程使用。

（2）“8”字形开行路线：在地形起伏较大、施工地段狭长的施工条件下，宜采用“8”字形线路，即装土、运土和卸土时按“8”字行运行。一个循环完成两次挖土和卸土作业，装土和卸土沿直线开行，转弯时刚好完成装土或卸土，减少转弯次数和空车行驶距离，提高生产率。同时一个循环中两次转变方向不同，可避免机械行驶部分单侧磨损。

（3）大环形开行路线：从挖方到填方均按封闭的环形路线回转。当挖土和填土交替，而刚好填土区在挖土区的两端头时，则可采用大环形路线。

（4）连续开行路线：铲运机按直线进行连续的铲土、卸土作业，可消除跑空车现象，减少转弯次数，同时还可将整个填方区域均匀压实。适用于大面积场地整平，且填方和挖方轮次交替出现的地段。

3.3 铲运机主要作业方式

（1）下坡铲土法：利用有利地形进行下坡铲土，利用铲运机的重力来增大牵引力，加深铲斗铲土深度，缩短装土时间。最大坡度不超过20°，铲土厚度以20cm 为宜。如果自然条件不允许，可在施工中逐步创造一个下坡铲土的地形。

（2）沟槽铲土法：在较坚硬地段挖土时，采用预留土埂间隔铲土，能让铲运机在挖两边土槽的时候减少向外撒土的数量，挖土埂时增加了两个自由面，阻力会缩小，提高铲土效率。土梗的高度应不大于300mm，宽度为不大于铲运机两履带间净距为宜，作业时埂与槽交替开挖。

（3）助铲法：在坚硬的土体中，使用自行式铲运机，另配一台推土机松土或在铲运机的后拖杆上进行顶推，协助铲土，可缩短铲土时间。每3～4 台铲运机配置一台推土机助铲。

4 结束语

土方开挖机械在水利工程建设中具有重要作用，可以有效提高施工效率、降低劳动强度、保证工程治理。合理选择和组合施工机械，是土方开挖机械施工方案设计中的重要内容。土方开挖机械种类、规格繁多，各种机械又有着独特的技术性能和作业范围。在施工过程中土方开挖机械的选择一般有多种方案，应根据施工条件、工程进度和工作面的参数选择主要机械，然后根据主要机械的生产能力和性能选用配套机械，以充分发挥开挖机械的作用，确保施工的安全、高效和质量