随着土石方施工机械规模和能力的不断增大,水利工程中土石方施工经历了从人工施工到小型机械再到目前的大型机械施工的发展阶段。其成本也经历了一个从高到低的过程。土石方施工是属于露天作业,故受工程环境、地质条件、气候变化等不确定因素的影响很大,因而也决定了土石方施工机械选择的复杂性。正确选择机械设备是土石方施工的重要环节之一，不但关系到施工机械能否被合理使用，充分发挥其最大效能，而且直接关系到建设成本、施工工期和施工质量，因此，必须进行全面的分析比较，以达到经济合理的目的。

1 根据施工内容和土石方机械的特点、用途选择

施工内容是选择土石方机械的主要依据，应严格按照施工内容及土石方机械用途进行选择，改变其设计用途将影响施工效率，增大施工成本。对于找平表面、地面平整、场地清理、开道修路、短距离移除回填等工程选择推土机；对于大面积土壤铲运及平整工程选择铲运机；对于大型基坑、变坡、管槽开挖及水下开挖等工程根据现场施工条件及需要选择正铲或反铲挖掘机；对于装卸、散料、外运、回填土石方及拔除树根等工程可选用装载机。具体选择时应对照各机械的特点及适用范围进行。

1.1 推土机

操作灵活，运转方便，需要的工作面小，可挖土、运土，易于转移，行驶速度快，应用广泛。

1.1.1 作业特点

（1）推平；

（2）运距100 m范围内的堆土（效率最高为60 m）；

（3）开挖浅基坑；

（4）推送松散的硬土、岩石；

（5）回填、压实；

（6）配合铲运机助铲；

（7）牵引；

（8）土石方挖后运出需配备装土、运土设备。

1.1.2 适用范围

（1）推一至四类土，推挖三、四类土，应用松土机预先翻松；

（2）找平表面，场地平整；

（3）短距离移挖作填，回填基坑（槽）、管沟并压实；

（4）开挖深度不大于1.5 m的基坑（槽）；

（5）堆筑高1.5 m内的路基、堤坝；

（6）拖羊足碾；

（7）配合挖土机从事集中土石方、清理场地、修路开道等作业。

1.2 铲运机

铲运机操作简单灵活，不受地形限制，不需特设道路，准备工作简单，能独立工作，不需其他机械配合就能完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等工作，行驶速度快，易于转移，需用劳力少，动力少，生产效率高。

1.2.1 作业特点

（1）大面积整平；

（2）开挖大型基坑、沟渠；

（3）运距800 m～1500 m内的挖运土（效率最高为200 m～350 m）；

（4）填筑路基、堤坝；

（5）回填压实上方；

（6）坡度控制在20o以下。

1.2.2 适用范围

（1）开挖含水率 27％以下的—～四类土；（2）大面积场地平整压实；（3）运距 800m内的挖运土方；（4）开挖大型基坑（槽、管沟）、填筑路基等；但不适于砾石层、冻土地带及沼泽地区使用；（5）开挖坚土时需用推土机助铲，开挖三、四类土宜先用松土机预先翻松20 cm～40 cm；自行式铲运机用轮胎行驶，适合于长距离，但开挖亦须用助铲。

1.3 正铲挖掘机

装车轻便灵活，回转速度快，移位方便；能挖掘坚硬土层，易控制开挖尺寸，工作效率高。

1.3.1作业特点

（1）开挖停机面以上土石方；

（2）工作面应在1.5 m以上；

（3）开挖高度超过挖土机挖掘高度时，可采取分层开挖；

（4）装车外运；

（5）土石方外运应配备自卸汽车，工作面应有推土机配合平土、集中土石方进行联合作业。

1.3.2适用范围

（1）开挖含水量不大于27%的一～四类土和经爆破后的岩石与冻土碎块；

（2）大型场地整平土石方；

（3）工作面狭小且较深的大型管沟和基槽路堑；

（4）独立基坑；

（5）边坡开挖。

1.4 反铲挖掘机

操作灵活，挖土、卸土均在地面作业，不用开运输道。

1.4.1 作业特点

（1）开挖地面以下深度不大的土石方；

（2）最大挖土深度4 m～6 m，经济合理深度为1.5 m～3 m；

（3）可装车和两边甩土、堆放；

（4）较大较深基坑可用多层接力挖土；

（5）土石方外运应配备自卸汽车，工作面应有推土机配合推到附近堆放。

1.4.2 适用范围

（1）开挖含水量大的一～三类的砂土或粘土；

（2）管沟和基槽；

（3）独立基坑；

（4）边坡开挖。

1.5 装载机

操作灵活，回转移位方便、快速；可装卸土石方和散料，行驶速度快。

1.5.1 作业特点

（1）开挖停机面以上土石方；

（2）轮胎式只能装松散土石方，履带式可装较实土石方；

（3）松散材料装车；

（4）吊运重物，用于铺设管道；

（5）土石方外运需配备自卸汽车，作业面需经常用推土机平整并推松土石方。

1.5.2 适用范围

（1）外运多余土石方；

（2）履带式改换挖斗时，可用于开挖；

（3）装卸土石方和散料；

（4）松散土的表面剥离；

（5）地面平整和场地清理等工作；

（6）回填土；

（7）拔除树根。

2 根据土石方机械性能和施工现场条件选择

若土石方机械长期低速、小负荷运转，不仅机械的性能不能得到充分发挥，而且还会造成磨损加剧，使储备磨耗小时数减少；若超速、超负荷运转，将大大缩短机械的寿命，甚至发生事故，所以被选的土石方机械性能应与施工现场条件相适应。

2.1 与施工量大小及部位相适应

当工程量大而集中时，应优先选择大型、专用履带式机械；工程量小而分散时，应选择中、小型和机动性好的轮式机械。如对于大体积集中土石方开挖应优先选择大型正铲挖掘机；对于深度不大的大面积基坑开挖，宜采用推土机或装载机推土、装土，用自卸汽车运土；对于面积较深的基坑多采用0.5 m3或1.0 m3斗容量的液压正铲挖掘机，上层土方也可用铲运机或推土机进行；对于操作面狭窄，且有地下水，土体湿度大的工作面，可采用液压反铲挖掘机挖土，自卸汽车运土；当地下水位较深，采取不排水时，亦可分层用不同机械开挖，先用正铲挖掘机挖地下水位以上土方，再用反铲挖掘机挖地下水位以下的土方，用自卸汽车将土方运出。

2.2 与施工运距相适应

运送距离是选择施工机械的主要依据，各种土石方机械都有合适的运距。如推土机的运距在100 m内较合适，运距在30 m～50 m内经济效益最佳；运距在50 m～200 m内可选用装载机；铲运机可以独立完成土方的挖、装、运、卸及粗平压实作业，是一种效率较高的铲土运输机械，运距在100 m～500 m内选用拖式铲运机，运距在400 m～2000 m范围内选用自行式铲运机；运距在100 m～3000 m或更长时，选用挖掘机、装载机与自卸车配合作业效益更好，自卸汽车的装载容量应与挖装机械相匹配，其容量宜取挖装机械铲斗斗容的3倍～6倍。

2.3 与土壤等级相适应

土壤状态和性质是选择施工机械的重要依据。土壤等级分为6类16个等级，一般三类Ⅳ级以下土壤可用机械直接开挖；四类V、Ⅵ、Ⅶ级要辅助爆破法才能开挖；而五类及六类则必须采用爆破法。

2.4 与地区气候相适应

在低温条件下使用的土石方机械，应考虑被选机械的有关系统或装置的低温性能；在高温气候条件下使用的土石方机械，应考虑被选机械的散热能力；泥泞区域或雨季应选用湿地式机械，至少应选用履带式机械或越野性能好的轮胎式机械。

3 根据其他条件选择

两种以上土石方机械都可完成同一任务时，应根据工程规模、运输强度、地形和工作面条件等进行技术经济比较后确定，尽量选用作业效率高、成本低的机种；若工程量较大、工期较长、而且电力供应能保障，为充分发挥机械效能和便于管理，宜选用较大功率的电动机械。

若在同一作业点有多种作业需要完成，为减少投入机械台数和提高机械作业范围，最好选用多功能土石方机械。而在同一个作业点实施同样任务的土石方机械，应尽量选择同一种类同一型号的机械，以便于管理、维护和油料、配件供应。

4 结论

总之，土石方机械化开挖应根据基础形式、工程规模、开挖深度、地质、地下水情况、土石方量、运距、现场和机具设备条件、工期要求以及土石方机械的特点等合理选择施工机械，以充分发挥机械效率，节省机械费用，加速工程进度。

岳玉文