什么是土石方开挖?

[拼音]：tushifang kaiwa

[外文]：earth-rock excavation

将土和岩石进行松动、 破碎、 挖掘并运出的工程。按岩土性质，土石方开挖分土方开挖和石方开挖。按施工环境是露天、地下或水下，分为明挖、洞挖和水下开挖。在水利工程中，土石方开挖广泛应用于场地平整和削坡，水工建筑物（水闸、 坝、 溢洪道、水电站厂房、泵站建筑物等）地基开挖，地下洞室（水工隧洞、地下厂房、各类平洞、竖井和斜井）开挖，河道、渠道、港口开挖及疏浚，填筑材料、建筑石料及混凝土骨料开采，围堰等临时建筑物或砌石、混凝土结构物的拆除等。

土石方开挖是工程初期以至施工过程中的关键工序。在施工前，需根据工程规模和特性，地形、地质、水文、气象等自然条件，施工导流方式和工程进度要求，施工条件以及可能采用的施工方法等，研究选定开挖方式。明挖有全面开挖、分部位开挖、分层开挖和分段开挖等。全面开挖适用于开挖深度浅、范围小的工程项目。开挖范围较大时，需采用分部位开挖。如开挖深度较大，则采用分层开挖，对于石方开挖常结合深孔梯段爆破（见深孔爆破）按梯段分层。分段开挖则适用于长度较大的渠道、溢洪道等工程。对于洞挖，则有全断面掘进、分部开挖和导洞法等开挖方式。

土石方开挖施工，包括松动、破碎、挖装、运输出渣等工序。石方开挖，除松软岩石可用松土器以凿裂法开挖外，一般需以爆破的方法进行松动、破碎。人工和半机械化开挖，使用锹镐、 风镐、 风钻等简单工具，配合挑抬或者简易小型的运输工具进行作业，适用于小型水利工程。有些灌溉排水沟渠的施工直接使用开沟机，可以一次成形。大中型水利工程的土石方开挖，多用机械施工。

（1）明挖。除使用各类凿岩、钻孔机械钻孔，进行爆破作业外，主要使用：挖掘机械，如各种单斗挖掘机（见图）或多斗挖掘机；铲运机械，如推土机、铲运机和装载机；有轨运输机械，如机车牵引矿车；无轨运输机械，如自卸汽车等。根据不同条件，采用各种配合方式，进行挖、装、 运、 卸等各项作业。要根据工程规模、施工条件，合理选用适宜的施工机械和相应的施工方法，特别要注意机械设备的配套协调，避免存在薄弱环节。在特定条件下，可采用水力开挖的方法开挖土方；也有采用爆破开挖的方法，即用抛掷爆破或扬弃爆破技术，不仅将土石破碎，并全部或部分地将其抛弃到设计边界以外。

（2）洞挖。一般常用钻孔爆破法掘进，用机械进行挖装、运卸作业；也可采用全断面隧洞掘进机开挖隧洞；在土质或松软岩层中可用盾构法施工（见隧洞开挖、地下厂房开挖）。

（3）水下开挖。可以采用索铲、抓斗等陆上开挖机械，但通常多使用各式挖泥船，配合拖轮、驳船等水上运输设备进行联合作业（见疏浚）。

在满足设计要求、工程质量、施工安全和工期要求等条件下，通过技术经济比较，进行施工方案的优化选择。编制施工方案时，一般应考虑：

（1）开挖方式和施工方法能满足开挖进度要求，与施工导流和混凝土浇筑等前后工序相衔接，并满足防洪和渡汛要求。

（2）根据水文、季节和施工条件，合理安排施工顺序，快速施工，均衡生产。

（3）根据开挖工程规模、土石特性、工作条件、施工方法，选择适用的施工机械设备，挖、装、运、卸各项设备要合理配套。

（4）因地制宜，安排好交通运输路线和施工总平面布置，以及风、 水、 电等系统。

（5）搞好土石方平衡调配，注意安排挖采结合、弃填结合，避免重复倒运。弃渣、弃土场地尽量少占农田，并尽可能造地还田。弃渣要避免侵占河道，避免阻碍行洪或抬高电站尾水位影响发电效益。

（6）做好施工排水措施，将妨碍施工作业和工程质量的雨水、地表水、地下水和施工废水排至场地以外，为工程创造良好的施工条件。

（7）按设计和施工技术规范的要求，保证施工质量。对施工中可能遇到的问题，如流砂现象、边坡稳定、隧洞塌方等，要进行技术分析，提出解决的措施。

（8）注意施工安全，按照安全、防火、环境保护、工业卫生等方面规程的规定，制定施工安全技术措施。

随着水利工程建设规模的日益发展，世界上一些大型工程的土石方开挖量常达到数千万立方米，甚至超过亿立方米，如巴基斯坦塔贝拉土石坝（坝体填筑量达1.2亿m³）和中国葛洲坝水利枢纽土石方开挖量均超过 1亿m³；巴西伊泰普水电站工程，土石方开挖量达6010万m³。因此一些发达国家土石方施工机械化水平日益向大型、高效方面发展，主要特点是：

（1）发展大容量、大功率、高效率的土石方施工机械，如10m³以上的挖掘机，100t级以上的自卸汽车；

（2）各工序所采用的机械配套成龙，容量、效率互相配合；

（3）广泛应用液压技术；

（4）采用电子技术和新材料，广泛应用自动控制技术；

（5）既注意发展一机多用的多功能机械，又注意发展专用机械；

（6）注意施工机械的维修和保养。

参考书目

U.兰格福斯、B.基尔斯特略著，《岩石爆破现代技术》翻译组译：《岩石爆破现代技术》，第3版，冶金工业出版社，北京，1983。（U.Langefors and B.Kihlstr╂m，The Modern Technique of Rock Blasting， Almqvist & Wiksell，Stockholm，1963.）