6.3　土方开挖与运输

土方的开挖方法主要有人工开挖、机械开挖、爆破开挖等。在不具备机械开挖或机械设备不足的情况下，可用人工开挖。机械开挖具有较高的施工效率，土方工程挖运施工中常用的机械有挖掘机械、挖运组合机械、运输机械等。

6.3.1　挖掘机械

挖掘机械按工作装置的不同可分为单斗式或多斗式两类，单斗式挖掘机按工作装置的不同可分为正向铲、反向铲、索铲、抓铲等，多斗式挖掘机根据构造不同可分为链斗式、斗轮式、滚切式等三种。

6.3.1.1　单斗式挖掘机

（1）正向铲挖掘机。正向铲挖掘机具有稳定性好、挖掘力大、生产率高等优点，主要用于开挖停机面以上土方，也可挖掘停机面以下不深的土方，但不能用于水下开挖，可挖Ⅰ～Ⅳ级土。正向铲挖掘机有侧向开挖和正向开挖两种开挖方式，其中侧向开挖挖掘机回转角度小，生产率高。

（2）反向铲挖掘机。反向铲挖掘机适用于Ⅰ～Ⅲ级土，主要用于开挖停机面以下的土方，多用于开挖深度不大的基槽和水下石渣，按开挖方式分为沟端开挖和沟侧开挖两种。

（3）索铲挖掘机。索铲挖掘机又称拉铲挖掘机，适用于开挖停机面以下的土方，多用于开挖深度较大的基槽、沟渠和水下土方。索铲挖掘机有正向开行和侧向开行两种开挖方式。当挖方宽度较小时，采用正向开行；当挖方宽度较大，采用侧向开行。

（4）抓铲挖掘机。抓铲挖掘机可用于开挖停机面以上及以下的土方。水利工程中常用于开挖Ⅰ～Ⅱ级土，用于开挖施工面窄而深的集水井、深井及深水中的物料，其挖掘深度可达30m以上。

6.3.1.2　多斗式挖掘机

链斗式是由传动机械带动固定在传动链条上的土斗进行挖掘的，多用于挖掘河滩及水下砂砾料；斗轮式以固定在转动轮上的土斗进行挖掘，多用于挖掘陆地上的土料。

（1）链斗式采砂船。水利水电工程中常用的国产采砂船有120m3／h和250m3／h两种。采砂船是无自航能力的砂砾石采掘机械，当远距离移动时须靠拖轮拖带；近距离移动时（如开采时移动），可借助船上的绞车和钢丝绳移动。其配合的运输工具一般采用轨距为1435mm和762mm的机车牵引矿斗车（河滩开采）或与砂驳船配合（河床水下开采）使用。

（2）斗轮式挖掘机。斗轮式挖掘机的主要特点是斗轮转速较快，连续作业，生产率高。此外，斗轮臂倾角可以改变，且可回转360°，开挖范围大，可适应不同形状工作面的要求。

（3）滚切式挖掘机。滚切式挖掘机可通过刀齿对土壤的铣切挖出成型断面的沟槽，在水利工程中很少使用。

6.3.2　挖运组合机械

挖运组合机械是指由一种机械同时完成开挖、运输、卸土等任务，常用的有推土机、铲运机及装载机。

6.3.2.1　推土机

推土机在水利工程施工中应用很广，可用于平整场地、开挖基坑、推平填方、堆积土料、回填沟槽等。推土机的运距不宜超过60～100m，挖深不宜大于1.5～2.0m，填高不宜大于2.0～3.0m。

推土机的开行方式基本上是穿梭式的。为了提高推土机的生产率，一般可采用槽行开挖，分段铲土、集中推运，下坡推土，以及多机并列推土等方法。

6.3.2.2　铲运机

铲运机是一种能铲土、运土和填土的综合性土方工程机械，适用于挖方深度和填方高度均不大，开挖Ⅰ～Ⅱ级土（Ⅲ、Ⅳ级土需翻松），运距600～1500m的情况。

铲运机斗容小于6m3为小型；斗容为6～15m3为中型；斗容为15m3以上为大型。铲运机按操纵系统分为机械操纵和液压操纵两种；按牵引方式分为拖行式和自行式两种；按卸土方式分为自由卸土、强制卸土和半强制卸土三种。

铲运机的开行方式有环形和“8”字形两种。当挖填方靠近（如修渠道和路基等），且挖填方高差在1.5m以内时，常用环形开行，高差超过1.5m时，可采用“8”字形开行。

6.3.2.3　装载机

装载机是主要用于装载松散物料的工程机械，它不仅可对堆积的松散物料进行装、运、卸作业，也可对岩石、硬土进行轻度的铲掘工作，并能用于集渣、装载、推运、平整、起重、牵引等作业。

装载机按行走装置可分为轮胎式和履带式两种；按卸载方式可分为前卸式、后卸式、侧卸式和回转式四种；按额定载重量可分为小型（＜1t）、轻型（1～3t）、中型（4～8t）、重型（＞10t）四种。

6.3.3　运输机械

水利工程施工中常用运输机械有无轨运输、有轨运输和皮带机运输等。

6.3.3.1　无轨运输

土方运输一般采用自卸汽车，自卸汽车运输因其操纵灵活，机动性大，能适应各种复杂的地形。自卸汽车运输的运距一般不宜小于300m，重车上坡最大允许坡度为8%～10%，转弯半径不宜小于20m。

常用自卸汽车的吨位是10～35t。对于车型的选择，自卸汽车装载量应与装车机械斗容相匹配。一般合理装车斗数为3～5斗较适合。汽车容量太大，其生产率降低，反之挖装机械生产率减少。

对于施工道路，要求质量优良。加强经常性养护，可提高汽车运输能力和延长汽车使用年限。汽车道路的路面应按工程需要而定，一般多为泥结碎石路面，运输量及强度大的可采用混凝土路面。

对于运输线路的布置，一般是双线式和环形式。应依据施工条件，地形条件等具体情况确定，但必须满足运输量的要求。

6.3.3.2　有轨运输

有轨运输路基施工较难，效益较低，除窄轨运输有时用于隧洞出渣外，一般较少采用。窄轨铁路的轨距有1000mm、762mm、610mm几种。轨距1000mm和762mm的窄轨铁路可行驶3m3、6m3、15m3可倾翻的车厢，用机车牵引。轨距610mm的窄轨铁路可行驶1.5～1.6m3可倾翻的铁斗车，可用人力推运或电瓶车牵引。

标准轨（轨距1435mm）的运土总量一般不少于30万m3，运距不少于1km，坡度不宜大于2.5%，转弯半径不小于200m。标准轨道的牵引机车有蒸汽机车、内燃机车、电动机车三种，当工期长而有电力时，则选用电动机车较好。

铁路运输的线路布置方式有单线式、单线带岔道式、双线式和环形式四种。线路布置及车型应根据工程量的大小、运输强度、运距远近以及当地地形条件来选定。

6.3.3.3　皮带机运输

皮带机是一种连续式运输设备，适用于地形复杂，坡度较大，通过地形较狭窄和跨越深沟等情况；生产率高；特别适用于运输大量的粒状材料。

按皮带机能否移动，可分为固定式和移动式两种。固定式皮带机没有行走装置，多用于运距长而路线固定的情况。移动式皮带机则有行走装置，一般长5～15m，移动方便，适用于需要经常移动的短距离运输。按承托带条的托辊分，有水平和槽形两种形式，一般常用槽形。皮带宽度有300mm、400mm、500mm、650mm、800mm、1000mm、1200mm、1400mm、1600mm和1800mm等几种。其运行速度一般为1～2.5m／s。皮带机的允许坡度和运行速度，可参考表6.5。