隨著土石方施工機械規模和能力的不斷增大,水利工程中土石方施工經歷了從人工施工到小型機械再到目前的大型機械施工的發展階段。其成本也經歷了一個從高到低的過程。土石方施工是屬于露天作業,故受工程環境、地質條件、氣候變化等不確定因素的影響很大,因而也決定了土石方施工機械選擇的復雜性。正確選擇機械設備是土石方施工的重要環節之一，不但關系到施工機械能否被合理使用，充分發揮其最大效能，而且直接關系到建設成本、施工工期和施工質量，因此，必須進行全面的分析比較，以達到經濟合理的目的。

1 根據施工內容和土石方機械的特點、用途選擇

施工內容是選擇土石方機械的主要依據，應嚴格按照施工內容及土石方機械用途進行選擇，改變其設計用途將影響施工效率，增大施工成本。對于找平表面、地面平整、場地清理、開道修路、短距離移除回填等工程選擇推土機；對于大面積土壤鏟運及平整工程選擇鏟運機；對于大型基坑、變坡、管槽開挖及水下開挖等工程根據現場施工條件及需要選擇正鏟或反鏟挖掘機；對于裝卸、散料、外運、回填土石方及拔除樹根等工程可選用裝載機。具體選擇時應對照各機械的特點及適用范圍進行。

1.1 推土機

操作靈活，運轉方便，需要的工作面小，可挖土、運土，易于轉移，行駛速度快，應用廣泛。

1.1.1 作業特點

（1）推平；

（2）運距100 m范圍內的堆土（效率最高為60 m）；

（3）開挖淺基坑；

（4）推送松散的硬土、巖石；

（5）回填、壓實；

（6）配合鏟運機助鏟；

（7）牽引；

（8）土石方挖后運出需配備裝土、運土設備。

1.1.2 適用范圍

（1）推一至四類土，推挖三、四類土，應用松土機預先翻松；

（2）找平表面，場地平整；

（3）短距離移挖作填，回填基坑（槽）、管溝并壓實；

（4）開挖深度不大于1.5 m的基坑（槽）；

（5）堆筑高1.5 m內的路基、堤壩；

（6）拖羊足碾；

（7）配合挖土機從事集中土石方、清理場地、修路開道等作業。

1.2 鏟運機

鏟運機操作簡單靈活，不受地形限制，不需特設道路，準備工作簡單，能獨立工作，不需其他機械配合就能完成鏟土、運土、卸土、填筑、壓實等工作，行駛速度快，易于轉移，需用勞力少，動力少，生產效率高。

1.2.1 作業特點

（1）大面積整平；

（2）開挖大型基坑、溝渠；

（3）運距800 m～1500 m內的挖運土（效率最高為200 m～350 m）；

（4）填筑路基、堤壩；

（5）回填壓實上方；

（6）坡度控制在20o以下。

1.2.2 適用范圍

（1）開挖含水率 27％以下的—～四類土；（2）大面積場地平整壓實；（3）運距 800m內的挖運土方；（4）開挖大型基坑（槽、管溝）、填筑路基等；但不適于礫石層、凍土地帶及沼澤地區使用；（5）開挖堅土時需用推土機助鏟，開挖三、四類土宜先用松土機預先翻松20 cm～40 cm；自行式鏟運機用輪胎行駛，適合于長距離，但開挖亦須用助鏟。

1.3 正鏟挖掘機

裝車輕便靈活，回轉速度快，移位方便；能挖掘堅硬土層，易控制開挖尺寸，工作效率高。

1.3.1作業特點

（1）開挖停機面以上土石方；

（2）工作面應在1.5 m以上；

（3）開挖高度超過挖土機挖掘高度時，可采取分層開挖；

（4）裝車外運；

（5）土石方外運應配備自卸汽車，工作面應有推土機配合平土、集中土石方進行聯合作業。

1.3.2適用范圍

（1）開挖含水量不大于27%的一～四類土和經爆破后的巖石與凍土碎塊；

（2）大型場地整平土石方；

（3）工作面狹小且較深的大型管溝和基槽路塹；

（4）獨立基坑；

（5）邊坡開挖。

1.4 反鏟挖掘機

操作靈活，挖土、卸土均在地面作業，不用開運輸道。

1.4.1 作業特點

（1）開挖地面以下深度不大的土石方；

（2）最大挖土深度4 m～6 m，經濟合理深度為1.5 m～3 m；

（3）可裝車和兩邊甩土、堆放；

（4）較大較深基坑可用多層接力挖土；

（5）土石方外運應配備自卸汽車，工作面應有推土機配合推到附近堆放。

1.4.2 適用范圍

（1）開挖含水量大的一～三類的砂土或粘土；

（2）管溝和基槽；

（3）獨立基坑；

（4）邊坡開挖。

1.5 裝載機

操作靈活，回轉移位方便、快速；可裝卸土石方和散料，行駛速度快。

1.5.1 作業特點

（1）開挖停機面以上土石方；

（2）輪胎式只能裝松散土石方，履帶式可裝較實土石方；

（3）松散材料裝車；

（4）吊運重物，用于鋪設管道；

（5）土石方外運需配備自卸汽車，作業面需經常用推土機平整并推松土石方。

1.5.2 適用范圍

（1）外運多余土石方；

（2）履帶式改換挖斗時，可用于開挖；

（3）裝卸土石方和散料；

（4）松散土的表面剝離；

（5）地面平整和場地清理等工作；

（6）回填土；

（7）拔除樹根。

2 根據土石方機械性能和施工現場條件選擇

若土石方機械長期低速、小負荷運轉，不僅機械的性能不能得到充分發揮，而且還會造成磨損加劇，使儲備磨耗小時數減少；若超速、超負荷運轉，將大大縮短機械的壽命，甚至發生事故，所以被選的土石方機械性能應與施工現場條件相適應。

2.1 與施工量大小及部位相適應

當工程量大而集中時，應優先選擇大型、專用履帶式機械；工程量小而分散時，應選擇中、小型和機動性好的輪式機械。如對于大體積集中土石方開挖應優先選擇大型正鏟挖掘機；對于深度不大的大面積基坑開挖，宜采用推土機或裝載機推土、裝土，用自卸汽車運土；對于面積較深的基坑多采用0.5 m3或1.0 m3斗容量的液壓正鏟挖掘機，上層土方也可用鏟運機或推土機進行；對于操作面狹窄，且有地下水，土體濕度大的工作面，可采用液壓反鏟挖掘機挖土，自卸汽車運土；當地下水位較深，采取不排水時，亦可分層用不同機械開挖，先用正鏟挖掘機挖地下水位以上土方，再用反鏟挖掘機挖地下水位以下的土方，用自卸汽車將土方運出。

2.2 與施工運距相適應

運送距離是選擇施工機械的主要依據，各種土石方機械都有合適的運距。如推土機的運距在100 m內較合適，運距在30 m～50 m內經濟效益最佳；運距在50 m～200 m內可選用裝載機；鏟運機可以獨立完成土方的挖、裝、運、卸及粗平壓實作業，是一種效率較高的鏟土運輸機械，運距在100 m～500 m內選用拖式鏟運機，運距在400 m～2000 m范圍內選用自行式鏟運機；運距在100 m～3000 m或更長時，選用挖掘機、裝載機與自卸車配合作業效益更好，自卸汽車的裝載容量應與挖裝機械相匹配，其容量宜取挖裝機械鏟斗斗容的3倍～6倍。

2.3 與土壤等級相適應

土壤狀態和性質是選擇施工機械的重要依據。土壤等級分為6類16個等級，一般三類Ⅳ級以下土壤可用機械直接開挖；四類V、Ⅵ、Ⅶ級要輔助爆破法才能開挖；而五類及六類則必須采用爆破法。

2.4 與地區氣候相適應

在低溫條件下使用的土石方機械，應考慮被選機械的有關系統或裝置的低溫性能；在高溫氣候條件下使用的土石方機械，應考慮被選機械的散熱能力；泥濘區域或雨季應選用濕地式機械，至少應選用履帶式機械或越野性能好的輪胎式機械。

3 根據其他條件選擇

兩種以上土石方機械都可完成同一任務時，應根據工程規模、運輸強度、地形和工作面條件等進行技術經濟比較后確定，盡量選用作業效率高、成本低的機種；若工程量較大、工期較長、而且電力供應能保障，為充分發揮機械效能和便于管理，宜選用較大功率的電動機械。

若在同一作業點有多種作業需要完成，為減少投入機械臺數和提高機械作業范圍，最好選用多功能土石方機械。而在同一個作業點實施同樣任務的土石方機械，應盡量選擇同一種類同一型號的機械，以便于管理、維護和油料、配件供應。

4 結論

總之，土石方機械化開挖應根據基礎形式、工程規模、開挖深度、地質、地下水情況、土石方量、運距、現場和機具設備條件、工期要求以及土石方機械的特點等合理選擇施工機械，以充分發揮機械效率，節省機械費用，加速工程進度。

岳玉文