施工机械课件

《交通工程施工与组织》第一部分施工机械土木工程学院工程管理系第一节施工机械分类、选型与组合

一、施工机械的作用与分类施工机械是完成公路、铁路等工程作业的一种技术装备，是实现工程建设机械化的重要工具。

作用：提高机械化施工水平，加快工程进度，提高工程质量，缩短工期和减轻劳动强度，从而节省劳动力，提高劳动生产率，降低工程造价。

分类：种类繁多，型号复杂。

如：公路机械分为：挖掘机械、铲土运输机械、路面机械、压实机械等。（2）特殊性机械的选定

①有无可替代的其他施工方法②引进特殊机械后能否具备经营管理的能力，并充分发挥特效。③能否成为今后新施工方法的典型2.施工机械的组合原则①在规定施工期内，机械应完成给定的工作量②要充分利用主机的生产能力③主体机械与辅助机械以及运输工具之间，各机械的工作能力要保持平衡，使其得到合理地配合和使用。④全套机械设备最低经营费用要进行比较和核算。第二节土石方工程机械一、土方工程机械（一）推土机推土机（bulldozer）是由拖拉机驱动的机器,有一宽而钝的水平推铲用以清除土地、道路构筑物或类似的工作。

（二）铲运机铲运机是一种能综合完成挖土、运土、卸土、填筑、整平的机械。铲运机操作灵活，不受地形限制，不需特设道路，生产效率高。

铲运机按行走机构的不同可分为拖式铲运机和自行式铲运机。按铲运机的操作系统的不同，又可分为液压式和索式铲运机。铲运机的经济运距和行驶道路坡度是铲运机选型的重要依据之一。一般来说，运距短、坡度大、路面松软的情况下，以选择拖式铲运机为宜。如果运距较长、坡度大，采用双发动机驱动的自行式铲运机比较经济。路面较平坦则选用单发动机驱动的自行式铲运机较为经济。总之，铲运机适用于中等运距（100m~200m）和道路坡度不大条件下的大量土方转移工程，如果运距太短（100m以内），采用铲土机是不经济的，而采用推土机或轮胎式装载机自装自运较为适宜，运距太长（200m以上）则宜采用自卸式汽车、底卸式运土车较为经济。

挖掘机，又称挖掘机械，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。（三）挖掘机常见挖掘机的分类：①按驱动方式有内燃机驱动挖掘机和电力驱动挖掘机两种。其中电动挖掘机主要应用在高原缺氧与地下矿井和其它一些易燃易爆的场所。②按照行走方式的不同，挖掘机可分为履带式挖掘机和轮式挖掘机。③按照传动方式的不同，挖掘机可分为液压挖掘机和机械挖掘机。机械挖掘机主要用在一些大型矿山上。④按照用途来分，挖掘机又可以分为通用挖掘机，矿用挖掘机，船用挖掘机，特种挖掘机等不同的类别⑤按照铲斗来分，挖掘机又可以分为正铲挖掘机和反铲挖掘机。正铲挖掘机多用于挖掘地表以上的物料，反铲挖掘机多用于挖掘地表以下的物料。正铲挖掘机正铲挖掘机的特点是“前进向上，强制切土”。正铲挖掘力大，能开挖停机面以上的土，宜用于开挖高度大于2m的干燥基坑，但须设置上下坡道。正铲的挖斗比同当量的反铲的挖掘机的斗要大一些，可开挖含水量不大于27%的一至三类土，且与自卸汽车配合完成整个挖掘运输作业，还可以挖掘大型干燥土丘等。正铲挖土机的开挖方式根据开挖路线与运输车辆的相对位置的不同，挖土和卸土的方式有以下两种:正向挖土，侧向卸土；正向挖土，反向卸土。反铲挖掘机反铲式是我们见过最常见的，向后向下，强制切土。可以用于停机作业面以下的挖掘，基本作业方式有：沟端挖掘、沟侧挖掘、直线挖掘、曲线挖掘、保持一定角度挖掘、超深沟挖掘和沟坡挖掘等。

装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。如果换不同的工作装置，装载机还可以完成推土、起重、装卸其他物料的工作。在公路施工中主要用于路基工程的填挖，沥青和水泥混凝土料场的集料、装料等作业。由于它具有作业速度快，机动性好，操作轻便等优点，因而发展很快，成为土石方施工中的主要机械。

常用的单斗装载机，按发动机功率，传动形式，行走结构，装载方式的不同进行分类。1、按发动机功率：①功率小于74kw为小型装载机。②功率在74～147kw为中型装载机③功率在147～515kw为大型装载机④功率大于515kw为特大型装载机2、按传动形式：①液力—机械传动，冲击振动小，传动件寿命长，操纵方便，车速与外载间可自动调节，一般在中大型装载机多采用；②液力传动：可无级调速、操纵简便，但启动性较差，一般仅在小型装载机上采用；③电力传动：无级调速、工作可靠、维修简单、费用较高，一般在大型装载机上采用。

3、按行走结构：①轮胎式：质量轻、速度快、机动灵活、效率高、不易损坏路面、接地比压大、通过性差、但被广泛应用；②履带式：接地比压小，通过性好、重心低、稳定性好、附着力强、牵引力大、速度低、灵活性相对差、成本高、行走时易损坏路面。4、按装卸方式：①前卸式：结构简单、工作可靠、视野好，适合于各种作业场地，应用较广；②回转式：工作装置安装在可回转360度的转台上，侧面卸载不需要调头、作业效率高、但结构复杂、质量大、成本高、侧面稳性较差，适用于较侠小的场地。③后卸式：前端装、后端卸、作业效率高、作业的安全性欠好。

自卸汽车。又称为翻斗车、工程车，由汽车底盘、液压举升机构、取力装置和货厢组成。在土木工程中，常同挖掘机、装载机、带式输送机等联合作业，构成装、运、卸生产线，进行土方、砂石、松散物料的装卸运输。由于装载车厢能自动倾翻一定角度卸料，大大节省卸料时间和劳动力，缩短运输周期，提高生产效率，降低运输成本，并标明装载容积。是常用的运输机械。自卸汽车的主要技术参数是装载重量，并标明装载容积。新车或大修出厂车必须进行试运转，使车厢举升过程保持平稳。使用时各部位应按规定正确选用润滑油，大大节省卸料时间和劳动力，注意要按额定装载量装运，严禁超载。按底盘承载能力可分为轻卡系列自卸、中吨系列自卸和大吨位系列自卸；按驱动形式可分单桥自卸、双桥自卸、前四后八自卸、前四后十等不同系列车型；按卸载液压举升机构不同可分为单顶自卸和双顶自卸。

二、石方工程机械（一）松土器是将河底泥沙搅松的专用机具。如铰刀、斗轮铰刀、耙头、高压冲水器等。松土器分为挖掘机用松土器和推土机用松土器，挖掘机松土器也叫斗钩，推土机用松土器也叫尾钩，一般是单齿，也有二齿或三齿，挖掘切入力强。适用于硬土、次坚石、风化石的粉碎、分裂，以便于用挖斗进行挖掘及装载作业。

风动凿岩机

内燃凿岩机

稳定土拌和机稳定土拌和机（二）水泥混凝土设备混凝土水泥仓反转出料搅拌机大型混凝土搅拌机（三）沥青路面机械如沥青拌和站、摊铺机、压路机等。沥青混合料搅拌站该设备可生产沥青混合料、改性沥青混合料、彩色沥青混合料，完全满足修筑高速公路、等级公路、市政道路、机场、港口等的需要。隧道式水泥混凝土摊铺整平机主要用于隧道、桥面等水泥混凝土路面的摊铺、提浆、整平作业，操作简便，行走顺直等优点。

TZ-273型自行式水泥混凝土摊铺整平机

该机广泛用于宽幅（8-12m）水泥混凝土的路面一次成型作业第三节常备式结构及应用一、万能杆件二、贝雷梁三、军用梁四、钢管脚手架第四节起重机具、架桥机

一、起重机具扒杆、龙门架、浮吊、缆索起重机二、架桥机

盾构机

盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术，而且要按照不同的地质进行“量体裁衣”式的设计制造，可靠性要求极高。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时文撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。据了解，采用盾构法施工的掘进量占京城地铁施工总量的45%，目前共有17台盾构机为地铁建设效力。虽然盾构机成本高昂，但可将地铁暗挖功效提高8到10倍，而且在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。不过，大型盾构机技术附加值高、制造工艺复杂，国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产。

盾构机根据工作原理一般分为手掘式盾构，挤压式盾构，半机械式盾构（局部气压、全局气压），机械式盾构（开胸式切削盾构，气压式盾构，泥水加压盾构，土压平衡盾构，混合型盾构，异型盾构）。泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。土压平衡式盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。根据盾构机不同的分类，盾构开挖方法可分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。为了减少盾构施工对地层的扰动，可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层，然后在切口内进行土体开挖与运输。

a.敞开式开挖手掘式及半机械式盾构均为半敞开式开挖，这种方法适于地地质条件较好，开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施是能维持稳定的情况，其开挖一般是从顶部开始逐层向下挖掘。若土层较差，还可借用千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。采用敞开式开挖，处理孤立障碍物、纠偏、超挖均为其它方式容易。为尽量减少对地层的扰动，要适当控制超挖量与暴露时间。b.机械切削式开挖指与盾构直径相仿的全断面旋转切削刀盘开挖方式。根据地质条件的好坏，大刀盘可分为刀架间无封板及有封板两种。刀架间无封板适用于土质较好的条件。大刀盘开挖方式，在弯道施工或纠偏是不如敞开式开挖便于超挖。此外，清除障碍物也不如敞开式开挖。使用大刀盘的盾构，机械构造复杂，消耗动力较大。目前国内外较先进的泥水加压盾构、土压平衡盾构，均采用这种开挖方式。c.网格式开挖采用网格式开挖，开挖面由网格梁与格板分成许多格子。开挖面的支撑作用是由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力而产生的。当盾构推进是，土体就从格子里挤出来。根据土的性质，调节网格的开孔面积。采用网格式开挖时，在所有千斤顶缩回后，会产生较大的盾构后退现象，导致地表沉降，因此，在施工务必采取有效措施，防止盾构后退。d.挤压式开挖全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对地层有较大的扰动，在施工轴线时，应尽量避开地面建筑物。局部挤压时施工时，要精心控制出土量，以减少和控制地表变形。全挤压式施工时，盾构把四周一定范围内的土体挤密实。

盾构机问世至今已有近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。近30年来，通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定、控制地表隆起及塌陷在规定范围之内，刀具的使用寿命以及在密封条件下的刀具更换，对一些恶劣地质如高水压条件的处理技术等方面的探索和研究解决，使盾构机有了很快的发展。盾构机尤其是土压平衡式和泥水式盾构机在日本由于经济的快速发展及实际工程的需要发展很快。德国的盾构机技术也有独到之处，尤其是在地下施工过程中，保证密封的前提以及高达0.3MPa气压的情况下更