任务三 土方开挖
一、施工准备
土方开挖前需要做好下列准备工作。
1．场地清理
施工区域内障碍物要调查清楚，制订方案，并征得主管部门意见和同意，拆除影响施工的建筑物、构筑物；拆除和改造通信和电力设施、自来水管道、煤气管道和地下管道；迁移树木。
2．排除地面积水
尽可能利用自然地形和永久性排水设施，采用排水沟、截水沟或挡水坝等措施，把施工区域内的雨雪自然水、低洼地区的积水及时排除，使场地保持干燥，便于土方工程施工。
3．测设地面控制点
大型场地的平整，利用经纬仪、水准仪，将场地设计平面图的方格网在地面上测设固定下来，各角点用木桩定位，并在桩上注明桩号、施工高度数值，便于施工。
4．修筑临时设施
修好临时道路、电力、通信及供水设施，以及生活和生产用临时房屋。
二、开挖方式
1．点式开挖
厂房的柱基或中小型设备基础坑，因挖土量不大，基坑坡度小，机械只能在地面上作业，一般多采用反铲挖土机（见图1.12（c））和抓铲挖土机（见图1.12（d））。抓铲挖土机能挖一、二类土和较深的基坑；反铲挖土机适于挖四类以下土和深度在4m以内的基坑。
图1.12 单斗挖土机的类型
2．线式开挖
大型厂房的柱列基础和管沟基槽截面宽度较小，有一定长度，适于机械在地面上作业。一般多采用反铲挖土机（见图1.12（b））。如基槽较浅，又有一定的宽度，土质干燥时也可采用推土机直接下到槽中作业，但基槽需有一定长度并设上下坡道。
3．面式开挖
有地下室的房屋基础、箱形和筏式基础、设备与柱基础密集，采取整片开挖方式时，除可用推土机、铲运机进行场地平整和开挖表层外，多采用正铲挖土机（见图1.12（a））、反铲挖土机或拉铲挖土机开挖。用正铲挖土机工效高，但需有上下坡道，以便运输工具驶入坑内，还要求土质干燥；反铲和拉铲挖土机可在坑上开挖，运输工具可不驶入坑内；即使坑内土潮湿也可以作业，但工效比正铲挖土机低。
三、开挖方法
1．推土机施工
推土机由拖拉机和推土铲刀组成。按铲刀的操纵机构不同，推土机分为钢索式和液压式两种。目前常用的主要是液压式，如图1.13所示。
推土机能够单独完成挖土、运土和卸土工作，具有操作灵活，运转方便，所需工作面小，行驶速度快，易于转移等特点。
推土机经济运距在100m以内，效率最高的运距在60m。为提高生产效率，可采用槽形推土、下坡推土及并列推土等方法。
图1.13 T-L180型推土机外形图
2．铲运机施工
铲运机是一种能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、场地平整的土方施工机械。按行走方式分为牵引式铲运机和自行式铲运机（见图1.14），按铲斗操纵系统可分为液压操纵和机械操纵两种。
铲运机对道路要求较低，操纵灵活，具有生产效率较高的特点。它使用在一至三类土中直接挖、运土。经济运距在600～1500m，当运距在800m效率最高。常用于坡度在20°以内的大面积场地平整、大型基坑开挖及填筑路基等，不适用于淤泥层、冻土地带及沼泽地区。
为了提高铲运机的生产效率，可以采取下坡铲土、推土机推土助铲等方法，缩短装土时间，使铲斗的土装得较满。铲运机在运行时，根据填、挖方区分布情况，结合当地具体条件，合理选择运行路线，可提高生产率。一般有环形路线和“8”字形路线两种运行路线。
图1.14 CL7型自行式铲运机
1—驾驶室 2—前轮 3—中央框架 4—转角油缸 5—辕架 6—提斗油缸 7—斗门 8—铲斗 9—斗门油缸 10—后轮 11—尾架
3．单斗挖土机施工
（1）正铲挖土机挖土
正铲挖土机的土斗自下向上切土、生产效率高、挖掘力大，可直接开挖停机面以上的一至四类土和经爆破的岩石、冻土。其工作面的高度不应小于1.5m，否则一次起挖不能装满铲斗，会降低工作效率。根据挖土与配套的运输工具相对位置不同，正铲挖土机的挖土和卸土方式有以下两种。
① 正向挖土、后方卸土。挖土机沿前进方向挖土，运输工具在挖土机后面装土（见图1.15（a）），俗称正向开挖法。这种开挖方式的挖土高度较大、工作面左右对称，但卸土时动臂回转角度大，且运土车辆要倒车开入，生产效率较低，故只宜用于工作面狭隘、小且较深的基坑开挖作业。
② 正向挖土、侧向卸土。挖土机沿前进方向挖土，运输工具在挖土机一侧开行、装土（见图1.15（b）），也称侧向开挖法。这种作业方式，挖土机卸土时动臂回转角度小，生产率高且汽车行驶方便，使用较广。
图1.15 正铲挖土机开挖方式
1—正铲挖土机 2—自卸汽车
由于正铲挖土机作业于坑下，无论采用哪种卸土方式，都应先开进出口坡道，坡道的坡度为1∶（7~10）。
（2）反铲挖土机挖土
反铲挖土机的土斗自上向下切土，再强力向后掏土，随挖随行或后退，其挖掘力比正铲挖土机小，主要用于停机面以下的一至三类土。由于机身和装土均在地面上操作，所以适用于开挖深度不大的基坑、基槽、沟渠及含水量大或地下水位高的土壤。对于较大较深的基坑可采用多层接力法开挖。
反铲挖土机的基本作业方式有沟端开挖法和沟侧开挖法两种，如图1.16所示。
图1.16 反铲挖土机开挖方式
1—反铲挖土机 2—自卸汽车 3—弃土堆
四、土方开挖机械选择
在土方工程施工中合理选择土方机械，充分发挥机械性能，并使各种机械相互配合使用，以加快施工进度，提高施工质量，降低工程成本，具有十分重要的意义。
1．场地平整
场地平整包括土方的开挖、运输、填筑和压实等工序。地势较平坦、含水量适中的大面积平整场地，选用铲运机较适宜；地形起伏较大，挖方、填方量大且集中的平整场地，运距在1000m以上时，可选择正铲挖土机配合自卸汽车进行挖土、运土，在填方区配备推土机平整及压路机碾压施工；挖填方高度不大，运距在100m以内时，采用推土机施工，灵活、经济。
2．基坑开挖
单个基坑和中小型基础基坑，多采用抓铲挖土机和反铲挖土机开挖。抓铲挖土机适用于一、二类土质和较深的基坑，反铲挖土机适于四类以下土质，深度在4m以内的基坑。
3．基槽、管沟开挖
在地面上开挖具有一定截面、长度的基槽或沟槽，挖大型厂房的柱列基础和管沟，宜采用反铲挖土机挖土。如果水中取土或开挖土质为淤泥，且坑底较深，则可选择抓铲挖土机挖土。如果土质干燥，槽底开挖不深，基槽长30m以上，可采用推土机或铲运机施工。
4．整片开挖
基坑较浅，开挖面积大，且基坑土干燥，可采用正铲挖土机开挖。若基坑内土体潮湿，含水量较大，则采用拉铲或反铲挖土机作业。
5．柱基础基坑、条形基础基槽开挖
对于独立柱基础的基坑及小截面条形基础基槽，可采用小型液压轮胎式反铲挖土机配以翻斗车来完成浅基坑（槽）的挖掘和运土。