铲运机在路基土方工程中的应用.docx

铲运机在路基土方工程中的应用徐永杰，等:铲运机在路基土方工程中的应用？23-铲运机在路基土方工程中的应用徐永杰张长千2孙树贤（1,鲁东大学交通学院山东烟台264025;2济聊馆高速公路管理处）摘要铲运机是路基土方工程的主要施工机械之一，特别适用于I类和皿类土壤，中 长距离运输，填筑高度>2m的路堤或开挖深度>2m的路堑.在施工过程中，要根据 铲运机的适用范围，工程量和施工进度，选择最适宜的施工技术和作业方法，以达到提高作业效率，加快施工进度,节约施工成本的目的.关键词适用范围施工技术施工组织施工作业铲运机是一种自铲自运循环作业的土方工程机械，广泛应用于公路，铁路，矿山和农田建设等土方工程.据统计，在美国和俄罗斯铲运机完成的土方量占土方工程总量的40%和14%，可见铲运机在土方工程中占有非常重要地位.但是我国铲运机应用尚不普遍.为了提高土方机械化施工的整体水平，还应加大铲运机的研制和应用.目前在路基土方工程中，铲运机主要用于填筑高度>2m的路堤，开挖深度>2m的路堑.本文介绍铲运机在路基土方工程中的应用.1铲运机的适用范围1.1铲运机经济运距的选择铲运机因其铲斗在运输过程中呈半封闭状态，因此，其运距较长，尤其适用于中长距离运输的土方铲运作业，但不同类型的铲运机经济运距有差异，表1列举了各种铲运机的技术参数，供参考选用.1.2铲运机对土壤的适应性铲运机适宜于I,n类土壤的铲装作业，如遇m，^类土壤应预松或用推土机助铲.铲运机最适宜于含水量小于25%的砂性土和粘土，不适宜于徐永杰.男.副教授.在十燥的粉性土和潮湿的粘性土中作业，更不宜于在地下水位较高的湿地，沼泽地带及岩石地带作业.表1各种铲运机的技术参数表堆装容量/m经济运距/nl道路坡类别一股最大一般最佳度/%拖式铲运机 2.5 — 18.024.0100—500100— 30015—25单发一般铲装 10.0—30.050.020(^ 200000 一 15005—8自行动机链板铲装10.0— 30.035.0200一 lo00200— 6005— 8式铲运机骰发一般铲装 10.0—30.050.020卜2000200一 150010 一 15动机链板铲装 10.0 一 16.034.0200 一 lo0o20o 一 60010 一 151.3铲运机对地形的适应性铲运机最适宜在坡度为7.— 8.的坡地作业，坡度过大，不利于土壤进斗，坡度最大不超过 15..2铲运机的施工技术铲运机届循环作业的土方工程机械，其作业过 程包括铲装，运输，卸铺和返回.其中对铲运机作 业效率影响最大的是铲装过程.因此，铲运机应根 据地形，土质的不同.选择最适宜的施工技术.2.1根据土壤的充填情况决定斗门的开启程度 铲运机铲装时土壤的充填大致可分为三个阶段(1) 测点位置.整个隧道洞内每隔40m设置一组收敛点，每组包括左右导洞各两对测点，左 导洞布设于开挖底面线上2.14m和6.14m处，右 导洞布设于开挖底面线上6.O0m和9.80m处收 敛测点断面里程为K0+520，+480，+440，+4ll( m类，皿类围岩分界里程)，K0+360， +320，+280，+240各组测点布置在靠近工作 面0.5—2.0m的端面上.(2) 布设时间.位置较高的一对收敛点在爆破排烟完毕后立即布设并测其初值，位置较低的一 对收敛点在出磴完毕后立即布设并测其初值.4结语现场监控量测是一项技术含量较高的工作，它对工程设计的正确实施有着十分重要的作用，对大 跨扁平隧道更是如此.因此，现场监控量测应有详 尽的设计，对其整个程序作出明确的规定和标准， 保证现场监控量测达到指导施工，反馈信息的 目的.收稿日期:2005 一 o6— 27全国中文核心期刊路基工程2006年第1期(总第124期)（图1）,正确掌握铲斗斗门开度的大小，对铲装作 业影响很大.在开始铲土时，土层是沿着斗底向后 移动,充填铲斗后部（图la）,此时斗门开启60—70cm为宜;继续铲土，充填铲斗中部阶段（图 lb），各土层堆置在前一层的上面，土层堆高，曲 向前方，朝斗门的方向挤去，此时斗门开度应小 些约25—40em;为使土层继续挤入，使铲斗装 得更满，在充填结束阶段（图lc），则必须加大装 入压力，此时斗门应重新开大一些，约为35— 55cm.//[1/，.--//f（a）充填开始阶段（b）充填中间阶段（c）充填结束阶段 圈1土壤充填过程图2.2根据土壤等级和地形选取最佳铲装方法（1） 一般铲土法.铲运机在I，n级土壤施工，铲土开始时，应使铲刀以最大深度切人士中不 超过30cm，随着铲运机行驶阻力不断增加，当感 觉发动机转速变慢时，再逐渐减小铲土深度，直至 铲斗装满为止.此时铲运机形成的铲土道纵断面如 图2（a）所示.（2） 波浪式铲土法.铲运机在n，in级土壤 施工，铲土开始时，应使铲刀以最大深度切入土中，可利用铲运机快速返回时的惯性加快，加大切 土的深度，随着负荷逐渐增加，发动机转速降低， 相应地减小切土深度，如此反复若十次，直至铲斗 装满为止.其铲土道断面如图2（b）所示..一 1.虹..=]n j.i（a】一 ”股-铲fl装法（b）波浪式铲土法:一 ?返回或移位(3) 跨铲铲土法.若取土场较宽，较长，铲运机可采用交替错开铲土的方法，如图2(c)所 示.铲土时先在取土场的第一排铲土道取土 ,在两铲土道之间留出铲运机一半宽度的一条土现；第二 排铲土道的起点与第一排铲土道的起点相距约半个 铲土长度，其铲土方向对准第一排取土后留下的土 现.以后每排取土的方法，比照第一，二排的关系 进行.这种铲装法，从第二排起，每次铲土的前半 段铲土阻力将随着进斗土量的增加而减小，发动机 的负荷比较均衡.所以在发动机功率不变的情况 下，既缩短了铲装时间，乂提高了铲装效率，在硬 土中采用此法，可提高功率10%左右.(4) 下坡铲土法.下坡铲土法是利用铲运机的重力分力所产生的下坡推力使牵引力增加，从而 提高铲土效率，如图2(d)所示.铲土下坡角一 股为7.— 8.，最大不超过15.，若坡度过大会增加 土壤进斗的阻力，工效下降.此法不仅适用于有坡 度的地形，在平坦地段也可铲成下坡地形，如在平 地取土坑铲土，应先将一端铲低，然后保持一定的 坡度向后延伸，人为地创造下坡铲土的有利地形. ⑸硬土预松法.对于用级以上的冻土，硬 土，可用松土机预先进行疏松.松土机必须配合铲 运机的铲装作业逐层疏松，并使松土层深度与铲运 机切土深度相一致，以免因疏松过深而影响铲运机 的牵引力.(6)推土机助铲法.对于用级以上的冻土， 硬土，除了用松土机预先进行疏松外，还可在铲装 现场用推土机助铲.一般一台推土机可兼做3台铲 运机的顶推作业.用推土机为铲运机助铲，常见的 方法有折回助推法，穿梭助推法和并列助推法三 种，如图2(e)所示.3铲运机的施工组织3.1施工前的准备(1) 活理现场.将路堤表面和路堑顶面活皮, 活除表面草皮，庄稼，树丛和垃圾，伐树除根，并 将可利用的腐殖土堆积成堆，以便以后边坡绿化 之用.(2) 施工放样.利用测绘仪器在施工现场标定出路基填筑的边桩和路堑开挖的坡顶桩，并设立 施工参考基准.如图3所示.(a)填筑路堤施T程序(b)开挖路堑施］程序 图3施工作业程序图(3) 安排施工作业程序.铲运机在路基土方 徐永杰，等:铲运机在路基土方工程中的应用?25? 工程中主要用于填筑路堤和开挖路堑，施工前应根 据现场土质，地形，外业测量原始资料及设计资 料，在每个桩号处设计填筑，开挖横断面图，合理 安排好施工作业程序.如图3所示.(4) 合理选择铲运机的类型和数量.根据工程量和施工进度选择铲运机的类型和型号，目前国 内常用斗容量为6〜8m的铲运机;然后根据工程 总量，工期，土质，气象等条件，按不同土质，运 距的单项工程总量，算出所需铲运机的台数如⑴式.rJIV c(1)式中:q 单项工程总土方量，m;q 铲运机台班产量,.m;d——工作天数,d=工期中的日历天数一(停工天数+下雨停工天数+雨后停工天数+其它停工天数);每天台班数.其中铲运机台班产量按(2)式计算.q：(m,/a) (2),8式中:铲斗的几何容量,m;Ji}——时间利用系数.一般为0.75-0.80;Ji}——土壤充满系数，见表2;Ji}——土壤松散系数，一般为1.10 一 1.30;t——铲运机每一循环所用的时间，包括铲 装，运输，卸铺，回驶，换挡和换向所用总 时问,rain.表2铲运机铲斗的充满系数表3.2合理安排铲运机的运行线路铲运机施工作业应根据施工对象不同，合理选 择适宜的运行路线.在布置运行路线时，应考虑 ”挖近填远，挖远填近”的施工方法.这样施工可 创造下坡取土的条件，并可保持较平坦顺畅的运输 道路，以利铲运机的等速行驶.常用的运行路线有 有环形,"8"字形，"之”字形，穿梭式和螺旋 形等.4铲运机施工作业4.1填筑路堤铲运机填筑路堤一般采用纵向填筑，在施工中 应注意以下事项.(1) 按预先设计好的施工程序从路堤两侧开始，铺卸成层，逐渐向路堤中线靠近，并经常保持 两侧高于中部(填筑路堤两侧边缘时，应使铲斗 尽量放低，使卸下的土向边线推挤，从而保证两侧 高，中间低的状况)，以保证作业质量和安全，见 图 3(a).(2) 填筑路堤高度在2m以下时，应采用环 形运行路线；如运行地段较长时也可采用”之" 字形路线.当填筑高度>2m时,应采用"8"字 形作业路线，这样可使进出口的坡道平缓些.(3) 卸土时应将土均匀地分布于路堤上，并 使轮胎将所卸土方均能压到，以保证路基的压实 质量.(4) 当路基填筑到>1m时,应修筑进出口上，下坡通道，进出口间距一般为50—60m，上 坡道坡度为15%一 20%，下坡道极限坡度为 50%，宽度不小于工地最宽工程机械行驶宽度， 转弯半径不小于6m.4.2开挖路堑(1) 开挖路堑一般采用综合施工，图4为综 合作业方式的运行路线.(2) 开挖路堑应按预先设计好的施工程序如图3(b)，从路堑两边开始，分层分次开挖，以保 证边坡的质量，并利用开挖的土方填筑路堤.图4综合作业方式的运行路线图(单位:m)(3) 在开挖过程中，工程技术人员要利用测 绘仪器不时地复核边坡和路堑标高，防止超挖和欠 挖.否则，将增加边坡修整作业量.5结语铲运机适用于高度（或深度）大于2m,运距在1O0— 1500m的土方工程.在施工过程中，应根据地形，土质和运距进行施工组织设计，合理选 择铲运机的类型与数量.采用最适宜的施工技术和 作业方法，以达到提高作业效率，加快施工进度， 节约施工成本的目的.收稿日期:2005—10—26。