单斗挖掘机

出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《建筑工程施工实用技术手册》第23页（3643字）

单斗挖掘机是在土方工程挖掘中应用广泛的施工机械，其种类非常多，可以根据工作需要更换其工作装置。按传动方式不同，可分为机械传动和液压传动两种；按行走方式不同，可分为履带式和轮胎式两种；按其工作装置不同，可分为正铲挖掘机、反铲挖掘机、拉铲挖掘机和抓铲挖掘机，如图1－25所示。

图1－25 单斗挖掘机示意图

(a)正铲挖掘机；(b)反铲挖掘机；(c)拉铲挖掘机；(d)抓铲挖掘机

单斗挖掘机是以铲斗作为作业装置进行间歇循环式作业，其特点是挖掘能力强，生产效率高，结构通用性好，能适应多种作业的要求，但行驶速度慢，机动性较差。在运距超过100m、工程量又较大时，以挖掘机配以自卸汽车作为运土工具进行开挖土方较为合理、经济。

单斗挖掘机的铲斗容量有0．1m³、0．2m³、0．4m³、0．5m³、0．8m³、1．0m³、1．6m³和2．0m³多种。

单斗挖掘机不同的工作装置，其适用范围是不同的。在由单斗挖掘机参加的土方作业施工中，单斗挖掘机通常是处于主导施工机械的地位，所以应使挖掘机充分发挥它的效能。在确定使用挖掘机时，应考虑其经济的最小工程量和最小工作面高度，其要求如表1－12和表1－13所示。

表1－12 正铲挖掘机工作面最小高度

注：表中数字为正铲挖掘机的铲斗容量(m³)。

表1－13 正铲、拉铲挖掘机最小工程量表

(一)正铲挖掘机

正铲挖掘机适用于开挖停机面以上的一至四类土、经爆破后的岩石和冻土，与汽车配合能完成土方的挖运任务。但土的含水量应小于27%，土块粒径应小于铲斗口宽度的1／3。正铲挖掘机的挖掘能力大，生产效率高，因不便于转移，一般用于大型土方工程的施工。

工程实践证明：机械传动的正铲挖掘机只能挖掘停机坪上方的土方，液压传动的正铲挖掘机可开挖停机坪以下的土方，其最小作业面和最小工程量，可参考表1－12和表1－13。

在采用正铲挖掘机施工时，其作业面高度不能过高，以免出现塌方而造成事故。最大作业面高度一般不得超过作业面最小高度的两倍。岩石炸碎后的尺寸不宜超过斗内部最小尺寸的一半，且采用的铲斗容量应大于0．5m³。

正铲挖掘机的挖土方式有正向工作面挖土和侧向工作面挖土两种。挖土机的工作面是指挖土机挖土时的工作空间，其轮廓尺寸由挖土机的工作性能及运输方式决定。

开挖土丘时最好采用侧向工作面进行，使运输车辆停在机身的侧面，与挖土机的开行路线平行，如图1－26a所示。这样，挖土机回转90°以内就可以卸土，既提高了挖卸土的效率，又可避免汽车倒车和转弯过多的缺点。

图1－26 正铲挖掘机工作示意图

(a)正向开挖、侧向装土；(b)正向开挖、后方装土1－正铲挖掘机；2－自卸汽车

开挖建筑物基坑时最好采用正向工作面进行，如图1－26b所示，并尽量采用最宽工作面，使汽车便于倒车装土和运土。对于开挖较深的基坑，还可以分层进行开挖。

正铲挖掘机的主要技术性能，主要包括铲斗容量、最大挖土半径、最大挖土高度、最大挖土深度和最大卸土高度等。图1－27所示，为液压传动正铲挖掘机工作尺寸与开挖断面之间的关系。在建筑工程中常用的正铲液压挖掘机有WY－100型、WY－60型等，其主要技术性能如表1－14所示。

图1－27 液压传动正铲挖掘机工作尺寸

表1－14 常用正铲液压挖掘机的主要技术性能

(二)反铲挖掘机

反铲挖掘机适用于挖掘停机面以下一至三类的土方，主要用于开挖基坑(槽)或管沟，也可用于地下水位较高的土方开挖。反铲挖掘机的挖掘方式有沟端开挖和沟侧开挖两种。

1．沟端开挖。沟端开挖是挖掘机停在基坑(槽)的端部，一边挖土一边后退，汽车停在两侧装土，如图1－28a所示。当基坑宽度超过1．7倍挖掘机的有效挖土半径时，可分几次开行进行开挖。这种开挖方式挖土比较方便，挖土的深度和宽度均比较大。

图1－28 反铲挖掘机的作业方式

(a)沟端开挖；(b)沟侧开挖

1－反铲挖掘机；2－自卸汽车；3－弃土堆

2．沟侧开挖。沟侧开挖是挖掘机停在基坑(槽)的一侧工作，边挖边平行于基坑(槽)移动，如图1－28b所示。挖出的土可用汽车运走，也可弃于距基坑(槽)较远处。这种开挖方式挖土的深度和宽度均比较小，而且由于挖掘机的移动方向与挖土方向相垂直，所以稳定性比较差。因此，一般只在无法采用沟端开挖或所挖出的土不需运走时采用。

反铲挖掘机的工作特点是土斗自上向下强制切土，随挖随行或后退，主要用于开挖停机面以下的土壤，不需要设置进出口通道，其挖土深度和宽度取决于动劈与斗柄的长度。图1－29所示，为液压传动反铲挖掘机工作尺寸与开挖断面之间的关系。

图1－29 液压反铲挖掘机工作示意图

反铲挖掘机的主要技术性能，主要包括铲斗体积、最大挖土半径、最大挖土高度、最大挖土深度和最大卸土高度等。在建筑工程中常用的反铲液压挖掘机有WY－40型、WY－60型等，其主要技术性能如表1－15所示。

表1－15 常用反铲液压挖掘机的主要技术性能

(三)拉铲挖掘机

拉铲挖掘机的土斗用钢丝绳悬挂在挖掘机的长臂上，挖土时土斗在自重的作用下落到地面切入土中，其工作示意图如图1－30所示。其挖土的特点是：后退向下，自重切土，随挖随行或后退。由于其土斗悬吊在钢丝绳下而无刚性斗柄，动臂又比较长，施放土斗切土时，可利用土斗的惯性将其甩出动臂半径范围外，所以其挖土深度和挖土半径都比较大，能开挖停机面以下的一、二类土，但不如反铲挖掘机灵活准确，适用于开挖大型基坑及水下挖土、填筑路基、修筑堤坝等。

图1－30 拉铲挖掘机工作示意图

拉铲挖掘机的作业方式基本与反铲挖掘机相似，也可分为沟端开挖和沟侧开挖，这两种开挖方式都有边坡留土较多的缺点，需要大量的人工进行清理。如果挖土宽度较小又要求沟壁整齐时，可采用三角形拉土法，拉铲按“之”字形移位，与开挖沟槽边缘成45°角左右。此法拉铲的回转角度小，边坡开挖整齐，生产效率较高。

在建筑工程上常用的拉铲挖掘机主要有W1－50型和W1－100型，它们的工作性能有铲斗体积、动臂长度、动臂倾角、最大卸土高度、最大卸土半径、最大挖土半径、侧面挖土深度和正面挖土深度等，如表1－16所示。

表1－16 常用的拉铲挖掘机的工作性能

(四)抓铲挖掘机

抓铲挖掘机是在挖掘机的臂端用钢丝绳悬吊一个抓斗而组成，结构非常简单，它在工作时土斗直上直下，利用自重切土抓取。由于其挖掘能力很低，生产效率不高，所以只能开挖一、二类土，主要适用于开挖深基坑的松土，也可用于窄而深的基槽或水中淤泥。抓铲挖掘机的挖掘半径取决于主机型号、动臂长度及仰角，可挖深度主要取决于所用的钢索长度，其工作示意图如图1－31所示。

图1－31 抓铲挖掘机工作示意图