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1、二建水利水电工程实务精讲,第20讲,水利水电工程技术2F313010:土石方开挖工程（一）2 F3 13000 水利水电工程主体工程施工 2F313010 土石方开挖工程 2F313011 驾驭土方开挖技术 土的种类繁多，其分类方法也许多。广义的土包含岩石和一般意义的土。按土的基本物质组成分类有：岩石、碎石土、砂土、黏性土和人工填土。其中，岩石根据坚实程度可分硬质、软质；根据风化程度可分为微风化、中风化、强风化、全风化、残积土。碎石土又有漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾。砂土可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂；根据其密实程度又有密实、中密、稍密和松散的砂土。黏性土也可分为黏土和粉质黏土两类；
2、并依据其状态分为坚硬、硬塑、可塑、软塑和流塑等黏性土。一、土的工程分类 水利水电工程施工中常用土的工程分类，依开挖方法、开挖难易程度等，土分 4 类。开挖方法上，用铁锹或略加脚踩开挖的土为 I类；用铁锹，且需用脚踩开挖的土为II类；用镐、三齿耙开挖或用锹需用力加脚踩开挖的土为III类；用镐、三齿耙等开挖的土为IV类。见表 2F313011 。 二、开挖方式 开挖方式包括自上而下开挖、上下结合开挖、先河槽后岸坡开挖和分期分段开挖等。 三、开挖方法 土方开挖的方法主要有机械开挖、人工开挖等。（一）机械开挖 机械开挖施工常用的机械有挖掘机、推土机、铲运机和装载机等。 1 挖掘机 （ 1 ）单斗挖掘机
3、三单斗挖掘机由工作装置、行驶装置和动力装置组成。按工作装置不同有正铲、反铲、索铲和抓铲等。行驶装置有履带式、轮胎式两种。动力装置可分为：内燃机拖动、电力拖动和复合拖动等。按操纵方式不同，单斗挖掘机可分为机械式（钢索）和液压操纵两种。 1 ）正铲挖掘机。正铲挖掘机是土方开挖中常用的一种机械。它具有稳定性好、挖掘力大、查产率高等优点。适用于I一IV 类土及爆破石渣的挖掘。正铲挖掘机的挖土特点是：向前向上，强切土，主要挖掘停机面以上的掌子。按其与输工具相对停留位置的不同，有侧向开挖和正向开挖两种方式（图 2F313011 一 1 ) ，采纳侧开挖时，挖掘机回转角度小，生产效率高。2 ）反铲挖掘机。反
4、铲挖掘机是正铲挖掘的一种换用装置，一般斗容量较正铲小，工循环时间比正铲长 8一 30 。其稳定性及抢掘力均比正铲小，适用于I一III类土。反铲挖土特点是：向后向下，强制切土。主要挖翻停机面以下的掌子，多用于开挖深度不大的基槽和水下石渣。其开挖方式分沟端开挖和沟侧开挖两种，见图 2F313011 一 2 。 3 ）索铲挖掘机。索铲挖掘机相宜于开挖停机面以下的掌子，其斗容量较大，多用于开挖深度较大的基槽，沟渠和水下土石。 4 ）抓铲挖掘机。抓铲挖掘机可以挖掘停机面以上及以下的掌子。水利水电工程中常用于开挖土质比较松软（I一II类土）、施工面狭窄而深的集水井、深井及挖掘探水中的物料，其挖掘深度可达
5、30m 以上。 ( 2 ）多斗挖掘机 多斗挖掘机是一种连续工作的挖掘机械，从构造上可以分为链斗式和斗轮式两种。 2 推土机 推土机是一种在拖拉机上安装有推土工作装置（推土铲）的常用的土方工程机械。它可以独立完成推土、运土及卸土三种作业。在水利水电工程中，它主要用于平整场地，开挖基坑，推平填方及压实，积累土石料及回填沟槽等作业，宜用于 100m 以内运距、I一 III 类土的挖运，但挖深不宜大于 1 . 5 一 2 . 0m ，填高不宜大于 2 一 3m 。 ( 1 ）推土机按行走装置不同有履带式和轮胎式两类，履带式在工程中应用更为广泛。按传动方式不同有机械式、液力机械式和液压式三种。新型的大功
6、率推土机多采纳后两种方式。按推土铲安装方式又可分为回转式、固定式两种。固定式推土铲仅能升降，而回转式推土铲不仅能升降，还可以在三个方向调整肯定的角度。固定式结构简洁，运用广泛。 ( 2 ）推土机开行方式基本是穿梭式的。为了提高推土机的生产效率，应力求削减推土器两侧散失土料，一般可采纳槽形开挖，分段铲土、集中推运，多机并列推土及下坡推土等方法 3 铲运机 铲运机是一种能综合完成铲土、装土、运土、卸土并能限制填土厚度等工序的土方工程机械。其斗容量从几立方米到几十立方米，适用于I一III级土，经济运距为 100 一 500m 之间的铲运作业。水利工程中多用于平整场地、开采土料、修筑渠道和路基等。当对
7、坚土进行铲运遇到困难时，应先用松土器对土壤耙松后再铲运，当土中含有大块石或树根，以及沼泽地区均不宜运用铲运机。铲运机按操纵方式分为液压式和机械式两类；按牵引方式可分为拖式和自行式两类，按卸土方式可分为强制式、半强制式和自由式卸土三类。 4 装载机 装载机是装载松散物料的工程机械。它不仅可以对积累的松散物料进行装、运、卸作业和短距离的运土。也可对岩石、硬土进行轻度挖掘和推土作业，还可以进行清理，刮平场地，起重、牵引等作业。配备相应的工作装置后又可完成松土，进行圆木、管状物料的挟持和装卸工作。工作效率高，用途广泛。装载机按行走装置分为轮式和履带式两种。我国轮式装载机发展很快，应用广泛。按卸载方式可
8、分为前卸式、后卸式、侧卸式和回转式四种，前卸式结构简洁，应用最广。按额定载重量可分为小型（ < 1t ）、轻型（ 1 一 3t ）、中型（ 4 8t）、重型（ > 10t ）四种。 （二）人工开挖 在不具备采纳机械开挖的条件下或在机械设备不足的状况下，一般采纳人工开挖。处于河床或地下水位以下的建筑物基础开挖，应特殊留意做好排水工作。在支配施工程序时，应先挖出排水沟，然后再分层下挖。接近设计高程时，应留出 0.20.3m 的爱护层暂不开挖，待上部结构施工时，再予以挖除。对于呈线状布置的工程（如溢洪道、渠道）宜采纳分段施工的平行流水作业组织方式进行开挖。分段的长度可按一个工作小组在一个
9、工作班内能完成的挖方量来考虑。当开挖坚实黏性土和冻土时，采纳爆破松土与人工、推土机、装载机等开挖方式配洽，可显著提高开挖效率。四、土方开挖的一般技术要求 1 合理布置开挖工作面和出土路途。确定开挖分层、分段，以便充分发挥人力、设备的生产实力，使开挖效率达到最优。 2 合理选择和布置出土地点和弃土地点。做好挖填方平衡，使得开挖出来的土方尽歇来作为填方土料。 3 开挖边坡，要防止塌滑，保证开挖平安。 4 地下水位以下土方的开挖，应依据施工方法的要求，切实做好排水工作。 五、渠道开挖 渠道开挖的施工方法有人工开挖、机械开挖等。选择开挖方法取决于技术条件、土壤种类、渠道纵横断面尺寸、地下水位等因素。渠
10、道开挖的土方多堆在渠道两侧用做渠堤。（一）人工开挖 在干地上开挖渠道应自中心向外，分层下挖，边坡处可按边坡比挖成台阶状，待挖至设计深度时，再进行削坡。必需弃土时，做到近挖远倒，远挖近倒，先平后高。受地下水影响的渠道应设排水沟，开挖方式有一次究竟法和分层下挖法（图 2F313011-3 ）。 （二）机械开挖 机械开挖主要有推土机开挖和铲运机开挖。 推土机开挖渠道：采纳推土机开挖渠道，其开挖深度不宜超过 1 . 5 一 2 . 0m ，填筑堤顶高度不宜超过 2 一 3m ，其坡度不宜陡于 1：2 。施工中，推土机还可平整渠底，清除植土层，修整边坡，压实渠堤等。铲运机开挖渠道：半挖半填渠道或全挖方渠道就近弃土时，采纳铲运机开挖最为有利。须要在纵向调配土方渠道，如运距不远也可用铲运机开挖。铲运机开挖渠道的开行方式有：环形开行和，“ 8 ”字形开行（图2F313011 一 4 ）。当渠道开挖宽度大于铲土长度，而填土或弃土宽度又大于卸土长度，可采纳横向环形开行。反之，则采纳纵向环形开行，铲土和填土位置可渐渐错动，以完成所需断面。当工作前线较长，填挖高差较大时，则应采纳“8 ”字形开行。遇到岩石渠段时，施工作业可采纳钻孔爆破协作挖掘机、装载机及自卸汽车进行。