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1、第二章 施工机械第一节 铲土运输机械土方施工中，常用的铲土运输机械有推土机、铲运机、平地机等。一、推土机推土机是路基土方工程施工中最常用的机械之一，它的特点是，所需作业面小，机动灵活，转移方便，短距离运土效率高，干湿地都可以独立工作，同时也可以配和其他机械施工，因此在土方工程机械化施工中得到广泛应用。（一） 推土机的分类推土机可按其行走方式、推土板的安装方式、操作系统及发动机功率进行分类。按行走装置形式分为履带式和轮胎式两类；按推土板安装方式分为固定式和回转式两种；按推土板的操纵方式分为机械式和液压式两种；按发动机功率分为小型（37kW以下）、中型（37250kW）、大型（大于250kW）三种
2、。（二） 适用范围推土机一拌用于季节性较强、工程量集中、施工条件差的施工环境。主要用于50100m短距离作业，如路基修筑、机坑开挖、平整场地、清除树根、堆积石渣等。并可为铲运机与挖装机械松土和助铲及牵引各种拖式工作装置等作业。国产推土机的适用范围见表2-1。履带推土机是使用最广泛的一种推土机，它适宜于级（土的工程分类详见第四章）以下土的推运。当推运级和级以上土和冻土时，必须先进松土。常见作业方式有直铲作业、侧铲作业、斜铲作业、松土器的劈开作业。2、提高推土机生产率的途径从推土机生产率的计算公式中可以看出，要提高生产率首先应缩短推土机作业时的循环时间，提高时间利用系数，降低运送中的漏损等。为了缩
3、短一个循环作业的时间，推土机在铲土时应充分利用发动机的功率以缩短铲土距离。合理选择运距，是送土和回程距离最短，并尽量创造下破铲土的条件。为了提高时间利用系数，应消除不必要的非生产时间，正确地进行施工组织，合理地选择机型，在施工中应针对各种施工条件采用正确合理的操作方法，如遇硬土应先翻松再推运，这样可以提高时间利用率。（四）国外推土机发展概况发动机向大功率柴油机发展。行走方式向轮胎式发展。铲刀操纵系统向液压发展。推土铲向回转式发展。采用模拟遥控装置。水路两用推土机。采用爆破推土。采用气垫作用的推土机。二、铲运机铲运机是一种适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
4、堑和大面积的平整场地等。由于它本身能完成铲装、运输和卸铺作业，并兼有一定的压实和平整能力。所以在公路工程施工中，铲运机是一种主要的土方施工机械。（一） 铲运机分类按铲斗容量分为：小容量（3m3以下）、中等容量（414m3）、大容量（1530m3）和特大容量（30m3以上）四种；按卸土方式分为强制式、半强制式和自由式三种；按操纵系统形式分为钢索滑轮式和液压操纵式两种；按行走方式分为：拖式、半拖式和自行式三种。国产铲运机产品分类见表2-2所示。产品型号一般由类、组、型代号与主参数代号两部分组成。（二） 铲运机的适用范围铲运机的适用范围主要取决于土质特性、运距、机器本身的性能和道路状况。铲运机是根据
5、运距、地形、土质来选用，其中经济运距和作业阻力是选择铲运机的主要依据。（四）国外铲运机发展概况目前国外铲运机正朝着大斗容量、大功率、高驶速的方向发展。采用新结构改进工作部件也是提高铲运机效率的重要途径之一。三、平地机平地机是一种装有以铲土刮刀为主，配备其它多种可换作业装置，进行刮平和整型连续作业的工程机械。平地机的铲土刮刀，较推土机的推土铲刀灵活，它能连续进行改变刮刀的平面角和倾斜角，使刮刀向一侧伸出，可以连续进行铲土、运土、大面积平地、挖沟、刮边坡等作业。平地机其它可换作业装置有耙子、推土铲刀、犁扬器、延长刮刀、扫雪器等。（一） 平地机的分类平地机有自行式及拖式两种，自行式使用最为普遍，按行
6、走轮数分为：四轮式及六轮式两种；按转向方式分为：前轮转向式、全轮转向式、后轮向架转向式、铰接式四种；按驱动论数分为：两轮驱动式、四轮驱动式及六轮驱动式三种。平地机按铲刀长度或发动机功率等分为轻、中、重型，见表2-7平地机按工作装置（铲刀）和行走装置的操纵方式可以分为机械操纵和液压操纵两种，平地机大多采用液压操纵。（二） 平地机的使用范围平地机是一种能够从事多种作业的土方工程机械，其主要用途有，从路线两侧取土、填筑不高于1m的路堤；修整路堤的横断面；旁刷边坡；开挖路槽和边沟，以极大面积平整等。此外，还可以在路基上拌和、摊铺路面材料；清除路肩上的杂草以及冬季道路除雪等。平地机是一种铲土、运土、卸土
7、同时进行的连续作业机械。主要工作装置是刮刀，它可以调整四种作业动作，即刮刀平面回转、刮刀左右端升降、刮刀左右引申和刮刀机外倾斜，来完成刮刀刀角铲土侧移、刮刀刮土侧移、刮刀刮土直移和机身外刮土等作业。第二节 挖掘机与装卸机一、挖掘机挖掘机在公路工程中是用于挖掘和装载土、石、砂砾和散粒材料的重要施工机械。按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。公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。（一） 丹斗挖掘机的分类单斗挖掘机按走行方式分为履带式、轮胎式、步履式和轨行式；按采用的动力不同分为内燃式和电动式等；按传动方式分为机械传动和液压传动（近年来，机械式逐步
8、被液压式所取代）；按适应工作环境分为适于高原地区、寒冷地区、沼泽地区等。我国单斗挖掘机型号标准，见表2-9。（二） 挖掘机的使用范围挖掘机是土石方工程施工的主要机械，它的特点是效率高、产量大，但机动性较差。因此选用大型挖掘机施工时要考虑地形条件、工程量的大小及运输条件等。在公路工程施工中，遇到开挖量较大的路堑和填筑路堤等大工程量时，选用挖掘机配合运输车辆组织施工是比较合理的。为了使挖掘机发挥最大效能，在使用挖掘机时应考虑最小工程量和最低工作面高度。在使用正铲挖掘机械时，工作面的最低高度如表2-10所列。使用正铲和拉铲挖掘机时最小工程量如表2-11所列，否则很不经近。如果工程量较小，但又必须使用
9、挖掘机施工时，可选用斗容量较小，机动性能的轮胎时全液压挖掘机。挖掘机的主要工作条件为：工作物为级土和松动后的级以上的土；可用于装卸和开挖爆破后的石方以及不大于斗容石块；机械传动的正铲挖掘机，其工作面只能在停机面以上，而机械传动的反铲挖掘机，其工作面只能在停机面以下，液压传动、液压操纵的正反铲挖掘机，其工作面不受这种限制。二、装载机装载机是一种工作效率较高的铲土运输机械，他兼有推土机和挖掘机两者的工作能力，可以进行铲掘、推运、整平、装卸和牵引等多种作业。其优点是适应性强，作业效率高，操纵简单，是一种发展较快的循环作业式机械。（一） 装载机的分类按工作装置不同可分为单斗式、挖掘装载式和斗轮式三种；
10、按动臂形式的不同可分为全回转式、半回转式和非回转式三种；按自身结构特点可分为刚性式和铰接式两种；按行走方式分为轮胎式与履带式两种。国产装载机产品分类和型号见表2-14。产品型号一般由类、组、型代号与主要参数代号两部分组成。（二） 装载机适用范围和条件装载机的适用范围主要取决于使用场所、土方料特性和工作环境，选用时应注意以下几点：1、 装载机的经济合理运距装载机在运距和道路坡度经常变化的情况下，如果整个采、装、运作业循环时间少于3min时，自铲自运是经济合理的。用轮胎式装载机代替挖掘机，与自卸汽车配合工作的合理运距见表2-15，它与设计年土石方生产量，设备斗容和装载量有关。加大装载机容量就可增加
11、合理运距。2、 装载机的斗容与自卸汽车车箱容积的匹配通常以24斗装满一车箱为宜，车箱长度要比装载斗宽大2575%，装载机铲斗45倾斜装载时，斗齿最低点的高度要比车箱侧壁高20cm1m。3、 充分发挥装载机的效率装载机作业循环时间，小型的不超过15s，大型的不超过20s，而且应考虑装载机走行与转弯速度。第三节 工程运输车辆一、工程运输车辆的类型在公路工程部门使用的轮胎式运输车辆的类型很多，可分为公路型和非公路型两大类。非公路型车辆的轴荷和总重均超过公路规定标准，应此不允许在正规公路上行驶。（一） 公路型车辆1、自卸汽车：其特点是靠自身的动力驱动车辆行驶，车箱是直接安装在汽车车架之上的。对于自卸汽
12、车的车箱，一般是向后倾翻卸料。按照转向方式，可分为偏转侧轮转向和铰接转向两种，后者是近年来逐渐发展起来的。采用铰接式转向机构的车辆，其转弯半径较小，具有良好的越野性能。2、牵引汽车和挂车：牵引是专门用来牵引挂车和半挂车作公路运输的。（二） 非公路型车辆非公路型车辆包括：后卸式或侧卸式重型自卸汽车；双轴牵引车拖带的底卸式或侧卸式半挂车；单轴牵引拖带的底卸式或后卸式半挂车。与公路型自卸式汽车相比较，非公路型车辆的后卸式重型自卸汽车，外形尺寸较大，车轴荷载不受公路轴载和总重的限制。第四节 压实机械路基路面施工中，采用专用的压实机械进行压实是施工的关键工序之一。压实效果的好坏，直接关系到工程质量的优劣
13、。一、压实机械的分类（一） 按压实力作用原理分为静作用碾压机械、振动碾压机械和夯实机械三种类型。1、静作用碾压机械静作用碾压机械是依靠机械自重的碾压力作用，利用滚轮在碾压层表面往复滚动，使被压实层产生一定程度的永久变形而达到压实目的。这类压实机械包括各种型号的光轮压路机、轮胎压路机、羊角压路机及各种拖式压滚等。2、振动碾压机械振动式碾压机械是利用专门的振动机构，以一定的频率和振幅振动，并通过滚轮往复滚动传递给压实层，使压实材料的颗粒在振动和静压力联合作用下发生振动位移而重新组合，使之提高密实度和稳定性，达到压实目的，这类机械包括各种拖式和自行式振动压路机。 3、夯实机械夯实机械又可分为冲击夯实
14、和振动夯实两种。冲击夯实是利用机械在运动过程中离开地面上升到一定高度，然后自由落下所产生的冲击力把材料层压实，这类机械包括各种内燃式和电动式夯土机等。振动夯实除具有冲击夯实实力外，还有振动力同时作用于被压实层，这类机械包括振动平板夯和快速冲击夯等。（二） 按走行方式分为拖式和自行式两类自行式压路机有下列各类型：自行式压路机（三） 按碾轮形状分为光轮、羊脚轮和充气胎轮三种光轮也有采用在其表面覆盖橡胶层的碾轮。国产压实机械的种类和型号编制方法如表2-19所列。二、使用范围（一） 光轮压路机光轮压路机是一种静作用压路机，按其重量可分为特轻型、轻型、重型和特重型五种。这种压路机由于单位线压力小，压实深
15、度浅，适用于一般的筑路工程。光轮压路机按其重量的应用范围见表2-20。（二） 羊脚（凸块）压路机羊脚（凸块）压路机有较大的单位压力（包括羊脚的挤压力），压实深度大而均匀，并能挤碎土块，因而有很好的压实效果和较高的生产率。它广泛用于粘性土的分层压实，但不适用于非粘性土及高含水量粘性土的压实。（三） 轮胎压路机轮胎压路机机动性好，便于运输，进行压实工作是土与轮胎同时变形，接触面积大，并有揉合的作用，压实效果好。适用于压实粘性土、非粘性土及沥青混合料的复压。（四） 振动压路机振动压路机单位线压力大，振动力影响深，因此压实深度较大，压实遍数相应减少。振动压路机种类繁多，应用广泛。光轮振动压路机最适用于压实非粘性土（砂土、砂砾）、碎石、块石及不同类型、不同厚度的沥青混合料面层。这种压路机在断开振动机构后还可作为静作用压路机来进行整平作业。羊脚（凸块）式振动压路机既可压实非粘性土，又可压实含水量不大的粘性土和细颗粒砂砾，以及碎石土。振动压路机的应用范围列于表2-21，压实后的实际最大铺层厚度列于表2-22。（五） 夯实机械夯实机械分振动夯实及冲击夯实，它们体积小，重量轻，主要用于狭窄工作面的铺层压实。振动夯用于非粘性砂质粘土、碎石、砾石
