任务一 认识土方施工机械

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任务一认识土方施工机械知识目标：

描述常用土方机械（推土机、铲运机、挖掘机、装载机、平地机、压路机）的种类、用途和作业方法。

技能目标：

能够合理选择土方机械，组织和实施路基施工。

土方工程施工主要包括土方的搬运、整平、落实等项目，其工序是：铲土、装土、运土、卸土、整平、洒水、落实。我们把完成土方的搬运、整平的机械统称为土方施工机械。目前应用较普遍的土方施工机械有推土机、铲运机、单斗挖掘机、装载机、平地机、工程运输车辆等。在路基施工过程中，采用专用的落实机械进行落实是施工的关键工序之一，落实效果的好坏，直接关系到工程质量的优劣。因此，落实机械也是路基施工中不可或缺的机械设备。下面分别简单介绍它们的基本状况。

一、推土机

（一）推土机的特点、用途及工作对象

推土机是以工业拖拉机或专用牵引车为主机，前端装有推土装置，依靠主机的顶推力，对土石方或散状物料进行切削或搬运的铲土运输机械，如图1-7-1。

特点：所需作业面小、机动灵活、转移便利、短距离运土效率高、干湿地都可以独立工作，同时也可以协同其他机械施工。

图1-7-1推土机

大型推土机加装松土器后还可以进行土石的劈松作业；加装多齿松土器可用于劈开较薄的硬土、冻土等；加装单齿松土器除能疏松硬土、冻土外，还可以劈松具有风化和有裂缝或节理发达的岩石。推土机的作业对象主要是：各级土、砂石料及风化岩石等。它适合于Ⅳ级以下土壤的推运；当推运Ⅳ级和Ⅳ级以上土壤和冻土时，必需先进行松土。

（二）推土机的工作行程

推土机属于循环作业式机械，铲土、运土、卸土、空驶回程四个过程构成推土机的一个工作循环，见图1-7-2。

（a）（b）（c）

图1-7-2推土机工作行程

（a）铲土；（b）运土；（c）卸土

二、铲运机

（一）铲运机的特点、用途和工作对象

铲运机的主要工作装置为一装有铲刀的土斗，通过操纵机构进行切土、运土、卸土等工作，如图1-7-10。

铲运机是一种使用范围很广的土方施工机械，主要用于较大运距的土方工程，如填筑路堤、开挖路垫、大面积的平整场地和浮土剥离等。由于它本身能完成铲装、运输和卸铺作业，并兼有一定的落实和平整能力，所以在马路工程大规模路基施工中，铲运机一种生产率高、经济效益好的理想土方运输机械。

图1-7-10铲运机

（二）铲运机的工作行程

铲运机也属于循环作业式机械，切土、运土、卸土构成铲运机的一个工作循环，见图1-7-11。

（a）（b）（c）

图1-7-11铲运机工作行程

（a）切土；（b）运土；（c）卸土

三、平地机

（一）平地机的特点和用途

平地机是一种装有以铲土刮刀为主，配备其他多种可换作业装置，进行土的切削、刮送和整平作业的施工机械，如图1-7-17所示。平地机的主要工作装置是一把带转盘的长刮刀。它由液压操纵，可进行左右两侧的升降、向左、右伸出和随着转盘作水平转动三种动作。当刮刀转到与机械的纵轴成一定的角度（此角称为刮土角），并下降刮刀使其一边或两边触地，随着机械的前进，刮刀一边或全长就铲出土壤。

图1-7-17平地机

在马路工程施工中，平地机可进行砂、砾石路面、路基路面的整形和维修、表层土或草皮的剥离、挖沟、修刮边坡等整平作业，还可完成材料的混合、回填、推移、摊平作业。平地机配以辅助装置如耙子、推土铲、松土器、变形刮刀、扫雪器，碾压滚等，还可以进一步提高其工作能力，故平地机在马路工程施工中应用十分广泛。

四、挖掘机

（一）挖掘机的特点和用途

挖掘机在马路工程中是用于挖掘和装载土、石、砂砾及散粒材料的重要施工机械。据统计，工程施工中约有60％以上的土石方量是靠挖掘机来完成的。在各类工程施工中，挖掘机主要用于完成以下工作：

①开挖建筑物或厂房基础；

②挖掘土料，剥离采矿场覆盖层；

③采石场、隧道内、地下厂房和堆料场中的装载作业；

④开挖沟渠、运河和疏浚水道；

⑤更换工作装置后，可进行混凝土浇筑、起重、安装、打桩、夯土等作业。

依照挖掘机的结构和工作原理不同，可分为单斗挖掘机和多斗挖掘机两大类。马路工程施工中以单斗挖掘机最为常见。故此处仅介绍单斗挖掘机，单斗挖掘机又分为正铲挖掘机（图1-7-22）、反铲挖掘机（图1-7-23）、拉铲挖掘机及抓铲挖掘机几种。

图1-7-22正铲挖掘机图1-7-23反铲挖掘机

单斗挖掘机根据其工作装置的不同，可适用于不同的工作场所。各类型挖掘机的应用范围、特点及作业简图如下表1-7-1。

挖掘机型式、特点、应用范围表1-7-1

五、装载机

（一）装载机的特点、用途及工作对象

装载机是一种在履带式拖拉机或轮式基础车上装有一个装载斗的循环作业式机械，如图1-7-24

所示。它主要用来铲、装、卸、运土与砂石一类散状物料，也可对岩石、硬土进行轻度铲掘作业，假使换不同工作装置，还可以扩大其使用范围，完成推土、起重、装卸其他物料的工作。故装载机是一种工作效率较高的铲装土运输机械，兼有推土机和挖掘机两者的工作能力。

装载机的作业对象主要是：各种土壤、砂石料、灰料及其他筑路用散粒状物料等。

图1-7-24装载机

装载机有轮胎式和履带式两类，前者以铰接式车架为主，具有质量小、速度快、机动灵活，行走时不破坏路面、维修便利等优点，广泛应用于马路、铁路、水利、矿山、港口等工程中。履带式装载机具有通过性好、稳定性强、牵引力大等优点，但由于速度低、不够机动灵活、制造成本高、行走时易破坏路面、转移工地需用平板车拖运等缺点，主要用在路面条件较差、隧道装渣和不经常移动的场合。

六、落实机械

（一）落实机械的特点

在建设马路时，路基土壤要使用落实机械进行分层落实。落实机械是一种利用机械自重、振动或冲击的方法，对被落实材料重复加载，战胜材料之间的粘聚力和内摩擦力，排出其内部的气体和水分，迫使材料颗粒之间产生位移，相互楔紧，增加密实度，使之达到一定的密实度和平整度的作业机械。

（二）落实机械的分类

1、落实机械按工作机构的作用原理分为以下几种主要类型：

a)静力作用碾压机械。碾压滚轮沿被压材料表面反复滚动，靠自重产生的静力作用，使被压层产生永久变形达到落实目的，这类落实机械包括各种型号的光轮压路机、轮胎压路机、羊脚压路机及各种拖式压路滚等。

b)振动作用碾压机械。碾轮沿被落实表面既作往复滚动，又利用偏心质量旋转产生的激振力，以一定的频率和振幅振动，使被压层同时受到碾轮的静压力和振动力的综合作用，给材料短时间的连续脉动冲击，这类机械包括各种拖式和自行式振动压路机。

c)夯实机械。夯实机械又分为夯实和振动夯实两类，前者是利用重物自重自一定高度落下，冲击被压层，使之被落实，这类机械包括各种内燃式和电动式夯土机等。振动夯实机械，除具有冲击夯实力外，还有一个附加的振动力同时作用于被落实层，这类机械包括振动平板夯和快速冲击夯等。

2、压路机按行走方式分为拖式和自行式两类。拖式一般由履带式拖拉机牵引；自行式碾压机械机动灵活，主要用于道路、建筑工程。

3、压路机按滚轮的外部结构可分为光轮、凸块轮、羊脚轮和充气轮胎式等。

（三）落实机械的作业范围与适用条件

1、静力作用压路机械

静力式压路机的工作过程就是沿工作面前进与后退反复地滚动。静力式压路机与振动压路机相比，落实功能有一定的局限性，落实厚度也受到一定限制，一般不超过20～50cm，且光面静力式压路机在落实作业中，简单产生“虚落实现象。

a)光轮压路机

光轮压路机的滚轮是圆柱形筒体，可为前后两个滚轮，即为双轮钢筒式静力压路机，如图1-7-25所示；后轮也可为两个装在同一根轴上直径较大的窄轮，即为三轮钢筒式静力压路机，如图1-7-26所示。以压路机滚轮分派质量的重力落实筑路材料铺层，而且滚轮可加砂或水等一定质量的配重，改变其滚轮线压力。

图1-7-25双轮钢筒式静力压路机图1-7-26三轮钢筒式静力压路机光轮压路机按工作质量可分为轻型、中型、重型和超重型四种

b)轮胎压路机

轮胎压路机如图1-7-27所示，这种压路机的机动性好，调运便利，落实作业时筑路材料与轮胎同时变形，全压力作用时间长，接触面积大，并有揉合作用，落实效果好，适用于落实粘性土及非粘性土，如粘土、砂粘土、砂土和砂砾土等。轮胎压路机不宜直接压碎石，由于碎石的犀利棱角和刃部对传输轮胎的使用寿命有不良影响。

c)羊脚压路机

羊脚压路机有较大的单位压力(包括羊脚的挤压力)。羊脚压轮能提高对粘土表面的作用力，且能破碎土层中坚硬的团块，落实深度大而均匀，因而有很好的落实效果和较高的生产率。羊脚压路机广泛应用于粘性土分层落实，而不适用于非粘性土和高含水量土的落实。

d)凸块式压路机

凸块式压路机具有圆柱形筒状的滚轮，在其上焊有多排对称状的凸块，与羊脚滚轮羊脚的结构布置相像，但凸块高度较低，个数较少。静力式凸块压路机最大工作质量可达40t，落实铺层厚度可达0．3m，这种压路机采用高速工作，凸块对被压材料产生附加冲击荷载，凸块对土壤也有挤压和揉合作用，它的生产率(m／h)寻常比羊脚压路机高，而且落实面层的质量比羊脚压路机更加均匀和密实，它适用于大型粘土工程及垃圾的落实，所以凸块压路机代替羊脚压路机已是一种趋势。

2、振动压路机

振动压路机可产生振动力，如图1-7-28所示。目前各种振动压路机的质量一般为静力式压路机的1～4倍，平均为2．5倍，振动压路机单位线压力大，振动影响深，因此落实深度增加，落实遍数相应减少。振动压路机最适合落实各种非粘性土壤、碎石、碎石混合料及各种沥青混凝土等，是马路、机场、海港、堤坝、铁路等建筑和筑路工程中不可缺少的落实设备。

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图1-7-27轮胎压路机图1-7-28振动压路机

振动压路机适用于高级路面的面层和基层落实，它落实面层的密实度和平整度超过静力式压路机，它对可碾压的水泥混凝土材料(RCC材料)也能很好的落实。

3、夯实机械

夯实机械分振动夯实机械和冲击夯实机械，它们体积小、质量小，主要用于狭窄工作面的土层、石渣的落实。振动夯用于非粘性土、砾石、碎石的落实，而冲击夯实机或夯实板则适用于粘土、砂质粘土和灰土的夯实作业。

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