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水利水電工程主體工程施工

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土石方開(kāi)挖工程

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掌握土方開(kāi)挖技術(shù)

土的種類繁多，其分類方法也很多。廣義的土包含巖石和一般意義的土。按土的基本物質(zhì)組成分類有：巖石、碎石土、砂土、黏性土和人工填土。其中，巖石按照?qǐng)?jiān)固程度可分硬質(zhì)、軟質(zhì)；按照風(fēng)化程度可分為微風(fēng)化、中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化、殘積土。碎石土又有漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫、角礫。砂土可分為礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂和粉砂；按照其密實(shí)程度又有密實(shí)、中密、稍密和松散的砂土。黏性土也可分為黏土和粉質(zhì)黏土兩類；并根據(jù)其狀態(tài)分為堅(jiān)硬、硬塑、可塑、軟塑和流塑等黏性土。

一、土的工程分類

水利水電工程施工中常用土的工程分類，依開(kāi)挖方法、開(kāi)挖難易程度等，土分

類。開(kāi)挖方法上，用鐵鍬或略加腳踩開(kāi)挖的土為

I類；用鐵鍬，且需用腳踩開(kāi)挖的土為II類；用鎬、三齒耙開(kāi)挖或用鍬需用力加腳踩開(kāi)挖的土為III類；用鎬、三齒耙等開(kāi)挖的土為IV類。見(jiàn)表

2F313011。

二、開(kāi)挖方式

開(kāi)挖方式包括自上而下開(kāi)挖、上下結(jié)合開(kāi)挖、先河槽后岸坡開(kāi)挖和分期分段開(kāi)挖等。

三、開(kāi)挖方法

土方開(kāi)挖的方法主要有機(jī)械開(kāi)挖、人工開(kāi)挖等。

（一）機(jī)械開(kāi)挖

機(jī)械開(kāi)挖施工常用的機(jī)械有挖掘機(jī)、推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)和裝載機(jī)等。

．挖掘機(jī)

（1）單斗挖掘機(jī)三單斗挖掘機(jī)由工作裝置、行駛裝置和動(dòng)力裝置組成。按工作裝置不同有正鏟、反鏟、索鏟和抓鏟等。行駛裝置有履帶式、輪胎式兩種。動(dòng)力裝置可分為：內(nèi)燃機(jī)拖動(dòng)、電力拖動(dòng)和復(fù)合拖動(dòng)等。按操縱方式不同，單斗挖掘機(jī)可分為機(jī)械式（鋼索）和液壓操縱兩種。

1）正鏟挖掘機(jī)。正鏟挖掘機(jī)是土方開(kāi)挖中常用的一種機(jī)械。它具有穩(wěn)定性好、挖掘力大、查產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。適用于I一IV

類土及爆破石渣的挖掘。

正鏟挖掘機(jī)的挖土特點(diǎn)是：向前向上，強(qiáng)切土，主要挖掘停機(jī)面以上的掌子。按其與輸工具相對(duì)停留位置的不同，有側(cè)向開(kāi)挖和正向開(kāi)挖兩種方式（圖

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一

1)，采用側(cè)開(kāi)挖時(shí)，挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)角度小，生產(chǎn)效率高。

2）反鏟挖掘機(jī)。反鏟挖掘機(jī)是正鏟挖掘的一種換用裝置，一般斗容量較正鏟小，工循環(huán)時(shí)間比正鏟長(zhǎng)

8％一

％。其穩(wěn)定性及搶掘力均比正鏟小，適用于I一III類土。反鏟挖土特點(diǎn)是：向后向下，強(qiáng)制切土。主要挖翻停機(jī)面以下的掌子，多用于開(kāi)挖深度不大的基槽和水下石渣。其開(kāi)挖方式分溝端開(kāi)挖和溝側(cè)開(kāi)挖兩種，見(jiàn)圖

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一

2。

3）索鏟挖掘機(jī)。索鏟挖掘機(jī)適宜于開(kāi)挖停機(jī)面以下的掌子，其斗容量較大，多用于開(kāi)挖深度較大的基槽，溝渠和水下土石。

4）抓鏟挖掘機(jī)。抓鏟挖掘機(jī)可以挖掘停機(jī)面以上及以下的掌子。水利水電工程中常用于開(kāi)挖土質(zhì)比較松軟（I一II類土）、施工面狹窄而深的集水井、深井及挖掘探水中的物料，其挖掘深度可達(dá)

30m

以上。

（2）多斗挖掘機(jī)

多斗挖掘機(jī)是一種連續(xù)工作的挖掘機(jī)械，從構(gòu)造上可以分為鏈斗式和斗輪式兩種。

．推土機(jī)

推土機(jī)是一種在拖拉機(jī)上安裝有推土工作裝置（推土鏟）的常用的土方工程機(jī)械。它可以獨(dú)立完成推土、運(yùn)土及卸土三種作業(yè)。在水利水電工程中，它主要用于平整場(chǎng)地，開(kāi)挖基坑，推平填方及壓實(shí)，堆積土石料及回填溝槽等作業(yè)，宜用于

100m

以內(nèi)運(yùn)距、I一

III

類土的挖運(yùn)，但挖深不宜大于

.5

一

.0m，填高不宜大于

一

3m。

（1）推土機(jī)按行走裝置不同有履帶式和輪胎式兩類，履帶式在工程中應(yīng)用更為廣泛。按傳動(dòng)方式不同有機(jī)械式、液力機(jī)械式和液壓式三種。新型的大功率推土機(jī)多采用后兩種方式。按推土鏟安裝方式又可分為回轉(zhuǎn)式、固定式兩種。固定式推土鏟僅能升降，而回轉(zhuǎn)式推土鏟不僅能升降，還可以在三個(gè)方向調(diào)整一定的角度。固定式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用廣泛。

（2）推土機(jī)開(kāi)行方式基本是穿梭式的。為了提高推土機(jī)的生產(chǎn)效率，應(yīng)力求減少推土器兩側(cè)散失土料，一般可采用槽形開(kāi)挖，分段鏟土、集中推運(yùn)，多機(jī)并列推土及下坡推土等方法

．鏟運(yùn)機(jī)

鏟運(yùn)機(jī)是一種能綜合完成鏟土、裝土、運(yùn)土、卸土并能控制填土厚度等工序的土方工程機(jī)械。其斗容量從幾立方米到幾十立方米，適用于I一III級(jí)土，經(jīng)濟(jì)運(yùn)距為

一

500m

之間的鏟運(yùn)作業(yè)。水利工程中多用于平整場(chǎng)地、開(kāi)采土料、修筑渠道和路基等。當(dāng)對(duì)堅(jiān)土進(jìn)行鏟運(yùn)遇到困難時(shí)，應(yīng)先用松土器對(duì)土壤耙松后再鏟運(yùn)，當(dāng)土中含有大塊石或樹(shù)根，以及沼澤地區(qū)均不宜使用鏟運(yùn)機(jī)。鏟運(yùn)機(jī)按操縱方式分為液壓式和機(jī)械式兩類；按牽引方式可分為拖式和自行式兩類，按卸土方式可分為強(qiáng)制式、半強(qiáng)制式和自由式卸土三類。

．裝載機(jī)

裝載機(jī)是裝載松散物料的工程機(jī)械。它不僅可以對(duì)堆積的松散物料進(jìn)行裝、運(yùn)、卸作業(yè)和短距離的運(yùn)土。也可對(duì)巖石、硬土進(jìn)行輕度挖掘和推土作業(yè)，還可以進(jìn)行清理，刮平場(chǎng)地，起重、牽引等作業(yè)。配備相應(yīng)的工作裝置后又可完成松土，進(jìn)行圓木、管狀物料的挾持和裝卸工作。工作效率高，用途廣泛。裝載機(jī)按行走裝置分為輪式和履帶式兩種。我國(guó)輪式裝載機(jī)發(fā)展很快，應(yīng)用廣泛。按卸載方式可分為前卸式、后卸式、側(cè)卸式和回轉(zhuǎn)式四種，前卸式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用最廣。按額定載重量可分為小型（1t）、輕型（1

一

3t）、中型（4

—8t）、重型（10t）四種。

（二）人工開(kāi)挖

在不具備采用機(jī)械開(kāi)挖的條件下或在機(jī)械設(shè)備不足的情況下，一般采用人工開(kāi)挖。

處于河床或地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)開(kāi)挖，應(yīng)特別注意做好排水工作。在安排施工程序時(shí)，應(yīng)先挖出排水溝，然后再分層下挖。臨近設(shè)計(jì)高程時(shí)，應(yīng)留出

0.2~0.3m的保護(hù)層暫不開(kāi)挖，待上部結(jié)構(gòu)施工時(shí)，再予以挖除。對(duì)于呈線狀布置的工程（如溢洪道、渠道）宜采用分段施工的平行流水作業(yè)組織方式進(jìn)行開(kāi)挖。分段的長(zhǎng)度可按一個(gè)工作小組在一個(gè)工作班內(nèi)能完成的挖方量來(lái)考慮。

當(dāng)開(kāi)挖堅(jiān)實(shí)黏性土和凍土?xí)r，采用爆破松土與人工、推土機(jī)、裝載機(jī)等開(kāi)挖方式配洽，可顯著提高開(kāi)挖效率。

四、土方開(kāi)挖的一般技術(shù)要求

．合理布置開(kāi)挖工作面和出土路線。確定開(kāi)挖分層、分段，以便充分發(fā)揮人力、設(shè)備的生產(chǎn)能力，使開(kāi)挖效率達(dá)到最優(yōu)。

．合理選擇和布置出土地點(diǎn)和棄土地點(diǎn)。做好挖填方平衡，使得開(kāi)挖出來(lái)的土方盡歇來(lái)作為填方土料。

．開(kāi)挖邊坡，要防止塌滑，保證開(kāi)挖安全。

．地下水位以下土方的開(kāi)挖，應(yīng)根據(jù)施工方法的要求，切實(shí)做好排水工作。

五、渠道開(kāi)挖

渠道開(kāi)挖的施工方法有人工開(kāi)挖、機(jī)械開(kāi)挖等。選擇開(kāi)挖方法取決于技術(shù)條件、土壤種類、渠道縱橫斷面尺寸、地下水位等因素。渠道開(kāi)挖的土方多堆在渠道兩側(cè)用做渠堤。

（一）人工開(kāi)挖

在干地上開(kāi)挖渠道應(yīng)自中心向外，分層下挖，邊坡處可按邊坡比挖成臺(tái)階狀，待挖至設(shè)計(jì)深度時(shí)，再進(jìn)行削坡。必須棄土?xí)r，做到近挖遠(yuǎn)倒，遠(yuǎn)挖近倒，先平后高。受地下水影響的渠道應(yīng)設(shè)排水溝，開(kāi)挖方式有一次到底法和分層下挖法（圖

2F313011-3）。

（二）機(jī)械開(kāi)挖

機(jī)械開(kāi)挖主要有推土機(jī)開(kāi)挖和鏟運(yùn)機(jī)開(kāi)挖。

推土機(jī)開(kāi)挖渠道：采用推土機(jī)開(kāi)挖渠道，其開(kāi)挖深度不宜超過(guò)

.5

一

.0m，填筑堤頂高度不宜超過(guò)

一

3m，其坡度不宜陡于

1：2

。施工中，推土機(jī)還可平整渠底，清除植土層，修整邊坡，壓實(shí)渠堤等。

鏟運(yùn)機(jī)開(kāi)挖渠道：半挖半填渠道或全挖方渠道就近棄土?xí)r，采用鏟運(yùn)機(jī)開(kāi)挖最為有利。需要在縱向調(diào)配土方渠道，如運(yùn)距不遠(yuǎn)也可用鏟運(yùn)機(jī)開(kāi)挖。鏟運(yùn)機(jī)開(kāi)挖渠道的開(kāi)行方式有：環(huán)形開(kāi)行和，“

”字形開(kāi)行（圖2F313011

一

4）。當(dāng)渠道開(kāi)挖寬度大于鏟土長(zhǎng)度，而填土或棄土寬度又大于卸土長(zhǎng)度，可采用橫向環(huán)形開(kāi)行。反之，則采用縱向環(huán)形開(kāi)行，鏟土和填土位置可逐漸錯(cuò)動(dòng)，以完成所需斷面。當(dāng)工作前線較長(zhǎng)，填挖高差較大時(shí)，則應(yīng)采用“8

”字形開(kāi)行。遇到巖石渠段時(shí)，施工作業(yè)可采用鉆孔爆破配合挖掘機(jī)、裝載機(jī)及自卸汽車進(jìn)行。