CN109083152A - 一种机械开挖边坡的施工方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机械开挖边坡的施工方法，包括步骤：利用测绘设备进行施工放样以获取开挖线；利用斗齿外侧固设有铲土板的挖掘设备在接收控制设备发送的操作指令后沿开挖线挖掘待掘边坡至预设高程以获取粗掘边坡；利用铲土板修整压实粗掘边坡以获取标准边坡。挖掘设备根据控制装置发送的操作指令进行边坡挖掘，以补偿人工作业引起的误差并减轻人工作业的强度；挖掘设备的铲土板挖掘至预设高程，部分取代人工作业，既省时又省力；铲土板能将待掘边坡挖掘至粗掘边坡后直接修整压实至标准边坡，也能省时省力。因此，本发明所提供的机械开挖边坡的施工方法有利于提升挖掘精度和挖掘效率。本发明还提供一种机械开挖边坡的施工系统。

Description

一种机械开挖边坡的施工方法及系统

技术领域

本发明涉及边坡挖掘技术领域，特别涉及一种机械开挖边坡的施工方法及系统。

背景技术

鉴于我国属于多山国家，在架设高速公路、行车隧道、火车铁轨等行车道路时，为了节省成本、缩短行车距离，这些行车道路不得不穿过山体或绕山体侧设置。为了防止土体、岩体坠落，在行车道路的两侧通常需设置具有一定坡度的边坡。由于边坡挖掘存在工程体量大、精度要求高等特点，使得优化边坡的挖掘方式就显得尤为必要。

现有的边坡挖掘通常采用机械与人工配合的方式进行施工作业，具体地，先利用挖掘机等挖掘设备将边坡挖掘至距离设计高程20-30cm处，由于挖掘机的斗齿与土体或岩体之间是点切削，导致斗齿对边坡的下层土基产生较大的扰动，为保证边坡的挖掘精度，在达到距离高程20-30cm处时，再利用人工进行精确挖掘，最后再利用人工或夯土设备拍平、夯实边坡，以便边坡达到验收标准。

显然，现有采用机械与人工配合的方式挖掘边坡，使得边坡的挖掘精度及挖掘效率相对较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种机械开挖边坡的施工方法及系统，有利于提升挖掘精度和挖掘效率。

其具体方案如下：

本发明提供一种机械开挖边坡的施工方法，包括步骤：

S1：利用测绘设备进行施工放样以获取开挖线；

S2：利用斗齿外侧固设有铲土板的挖掘设备在接收控制设备发送的操作指令后沿所述开挖线挖掘待掘边坡至预设高程以获取粗掘边坡；

S3：利用所述铲土板修整压实所述粗掘边坡以获取标准边坡。

优选地，还包括步骤：

S4：利用测绘设备检测所述标准边坡是否到达验收标准；如果是，则合格；如果否则进入步骤S3，直至验收合格。

本发明还提供一种机械开挖边坡的施工系统，包括测绘设备、挖掘设备和控制设备，其中，

所述测绘设备用于施工放样以获取开挖线；

所述挖掘设备的斗齿的外侧固设有铲土板，用于沿所述开挖线挖掘待掘边坡至预设高程以获取粗掘边坡并修整压实所述粗掘边坡以获取标准边坡；

所述控制设备用于向所述挖掘设备发送操作指令以使所述挖掘设备执行与所述操作指令相关的动作。

优选地，所述挖掘设备还包括：

固设于所述斗齿与所述铲土板之间、用于限定所述铲土板相对于所述斗齿相对位置的限位板。

优选地，所述限位板上设有用于检测所述限位板倾斜角度的水平仪。

优选地，所述铲土板朝向地面的一侧设有切削刃。

优选地，所述铲土板相对于所述切削刃一侧设有推土刃。

优选地，所述限位板与铲土板可拆卸地固连为一体。

相对于背景技术，本发明提供一种机械开挖边坡的施工方法，先利用测绘设备进行施工放样以获取开挖线，再利用斗齿外侧固设有铲土板的挖掘设备在接收控制设备发送的操作指令后沿所述开挖线挖掘待掘边坡至预设高程以获取粗掘边坡，最后再利用所述铲土板修整压实所述粗掘边坡以获取标准边坡。

在整个挖掘过程中，所述挖掘设备根据所述控制装置发送的操作指令进行边坡挖掘，相对于现有的人工控制所述挖掘设备进行边坡挖掘而言，劳动强度有所减小，而且对操作所述挖掘设备的操作人员的操作技能要求相对有所降低，有利于克服人为因素导致的挖掘误差，故边坡的挖掘效率及挖掘精度有所提高。

进一步地，所述挖掘设备能够直接将待掘边坡挖掘至所述预设高程，以取代现有机械与人工配合的方式挖掘至所述预设高程，避免所述挖掘设备因斗齿与土体之间的点切削而对边坡的下层土基造成较大扰动，使挖掘精度进一步有所提升；同时替代人工挖掘至所述预设高度，使挖掘强度明显有所减小，挖掘效率进一步有所提升。

更进一步地，所述挖掘设备的铲土板除了能够将所述待掘边坡挖掘至粗掘边坡以外，所述铲土板还能够替代人工或其他夯土设备直接将所述粗掘边坡修整压实至所述标准边坡，不仅节省了劳动强度，而且还节省了反复更换作业设备的时间，有利于缩短边坡的挖掘周期，因此挖掘效率更进一步地得到提升。

因此，本发明所提供的机械开挖边坡的施工方法有利于提升挖掘精度和挖掘效率。

本发明还提供一种机械开挖边坡的施工系统，具有与上述机械开挖边坡的施工方法相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供机械开挖边坡的施工方法的流程示意图；

图2为本发明一种具体实施例所提供的挖掘机铲斗的主视示意图；

图3为图2的侧视图。

附图标记如下：

斗齿1、铲土板2和限位板3。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供机械开挖边坡的施工方法的流程示意图。

本发明实施例公开了一种机械开挖边坡的施工方法，包括如下步骤：

步骤S1，利用测绘设备进行施工放样，以获取开挖线；

在该具体实施方式中，测绘设备可以是全站仪，也可以是GPS(全球定位系统)，或者其他的测绘设备，在此不作具体限定。

施工放样包括利用全站仪等对待掘边坡进行放样以获取路基中线，并沿路基中线栽设控制桩；再利用全站仪等放样出上坡顶和下坡脚，并沿上坡顶、下坡脚栽设边线桩；沿控制桩与边线桩标定出开挖线。

步骤S2，利用斗齿外侧固设有铲土板的挖掘设备在接收控制设备发送的操作指令沿开挖线挖掘待掘边坡至预设高程以获取粗掘边坡；

在该具体实施例中，挖掘设备优选挖掘机，控制设备包括分别设于上挖掘设备的动臂、斗杆和铲斗的各种传感器，及用于接收各传感器发送的操作指令控制挖掘设备实现相应对应的挖掘引导控制部，在此不作具体限定。

具体地，挖掘设备的动臂、斗杆和铲斗均设置各种用于检测关键参数的传感器，这些传感器与控制设备相连，控制设备根据接收的各种传感器反馈的信号，分别对应向动臂、斗杆和铲斗发送相应的操作指令，控制动臂、斗杆和铲斗对应自动实现相应的功能，从而补偿动臂、斗杆和铲斗因操作人员操作不到位而引起的动作精度误差，使动臂、斗杆和铲斗能够准确地动作，进而使挖掘设备的铲土板能够准确沿开挖线移动，以提升挖掘精度。

一般地，挖掘设备可以在待掘边坡的坡顶进行作业，也可以在待掘边坡的坡底进行作业。在该具体实施例中，挖掘设备优选从待掘边坡的坡底作业，以便铲土板自上而下切削边坡，从而使作业更可靠，安全性更高。

相对于现有利用机械与人工配合的方式，本发明直接利用挖掘设备的铲土板将待掘边坡挖掘至预设高程，劳动强度小，挖掘周期短，挖掘效率自然有所提高。需要指出的是，预设高程，也即设计高程，是指边坡工程设计中对某些关键点所要求达到的高程。

斗齿外侧固设有铲土板的挖掘设备的具体结构参照下述内容。

步骤S3，利用铲土板修整压实粗掘边坡以获取标准边坡；

一般地，粗掘边坡表面的土体或岩体疏松，一方面存在土体或岩体坠落的风险，另一方面因土体或岩体存在易被风吹入空气的风险，为了提升安全性，同时对环境起到保护作用，有必要利用铲土板对粗掘边坡修整压实，以获取标准边坡。其中，标准边坡是指各种参数接近设计参数的边坡。

需要指出的是，结合上述步骤S2可知，铲土板在挖掘出粗掘边坡后可直接用于修整压实粗掘边坡，以取代现有利用人工或其他夯土设备，减轻了工作强度，节省了更换设备的时间，因此有利于提升挖掘效率，同时还有利于降低边坡的挖掘成本。本发明所提供的机械开挖边坡的施工方法，不仅适应于边坡的挖掘修整，而且还适应于路基及沟槽的开挖。

本发明还包括步骤S4，利用测绘设备检测标准边坡是否到达验收标准；如果是，则合格；如果否则进入步骤S3，直至验收合格。

在该具体实施方式中，考虑到边坡能够在预设的使用寿命期限内具有足够的可靠性，利用测绘设备验收标准边坡，从而有效地保证边坡的挖掘质量。

此外，本发明所提供的机械开挖边坡的施工方法还包括爆破开挖、输送废料、注浆加固和防护绿化等，具体参照现有技术，在此不再赘述。

综上所述，本发明所提供的机械开挖边坡的施工方法，挖掘设备根据控制装置发送的操作指令进行边坡挖掘，以补偿人工作业引起的误差并减轻人工作业的强度；挖掘设备的铲土板挖掘至预设高程，部分取代人工作业，既省时又省力；铲土板能将待掘边坡挖掘至粗掘边坡后直接修整压实至标准边坡，也能省时省力。因此，本发明所提供的机械开挖边坡的施工方法有利于提升挖掘精度和挖掘效率。

请参考图2和图3，图2为本发明一种具体实施例所提供的挖掘机铲斗的主视示意图；图3为图2的侧视图。

本发明还提供一种机械开挖边坡的施工系统，包括测绘设备、挖掘设备和控制设备，其中，测绘设备用于施工放样以获取开挖线，还用于标准边坡的检测验收；挖掘设备的斗齿1的外侧固设有铲土板2，用于沿开挖线挖掘待掘边坡至预设高程以获取粗掘边坡并修整压实粗掘边坡以获取标准边坡；控制设备用于向挖掘设备发送操作指令以使挖掘设备执行与操作指令相关的动作。其中，测绘设备、挖掘设备和控制设备的具体类型及功能参数上述机械开挖边坡的施工方法，在此不再赘述。

在该具体实施例中，挖掘设备包括铲斗，铲斗包括若干斗齿1和铲土板2，还包括限位板3。

其中，若干斗齿1的根部采用螺栓连接的方式与铲斗的斗箱进行可拆卸连接，以便根据不同的作用环境更换斗齿1，有利于提升其通用性；同时有利于方便维护及更换损坏的斗齿，有利于提升作业效率、降低作业成本。

铲土板2固设于若干斗齿1靠向地面的一侧，也即铲土板2固设于斗齿1的外侧，以便切削并修整待掘边坡。在该具体实施例中，铲土板2具体为一块平板，且该平板是采用10-15mm厚的高强度耐磨钢Mn16制成，当然，铲土板2的结构及材质均不限于此。

在该具体实施例中，铲土板2朝向地面的一侧设有切削刃，以便挖掘过程中替代斗齿1切削土体，以防对土体造成较大的扰动，有利于提升挖掘精度。相应地，铲土板2相对于切削刃的一侧设有推土刃。具体地，切削刃具体为设于迎土面一侧的30-45°倒角，且该切削刃优选波浪型切削刃，以便快速切削土体，当然，切削刃的结构不限于此。推土刃具体为弧形推土挡板，以便将挖掘后的土体推平，实现路面快速的平整，以取代现有人工或其他夯土设备进行平整边坡，有利于提高效率。当然，铲土板2的结构不限于此，采用类似的结构并不影响实现本发明的目的。

限位板3固设于若干斗齿1与铲土板2之间，主要用于限定铲土板2相对于若干斗齿1的相对位置，同时还能方便拆卸更换铲土板2。在该具体实施例中，限位板3是利用10-15mm厚的高强度耐磨钢Mn13加工制成的平板，当然，限位板3的结构及材质不限于此。

在该具体实施例中，限位板3上具体设置有水平仪，以便快速检测限位板3的倾斜角度。为了保证铲土板2能够适应修整路面的倾斜坡度，故在安装铲土板2通常可相对于斗齿1倾斜一定的角度，以便提升其适用性。在该具体实施例中，铲土板2相对于若干斗齿1保持水平安装，以便修整出平整路面或平整斜坡。

限位板3的长度介于若干斗齿1的排列长度与铲土板2的长度之间，以便限位板3在实现限位功能的同时还能够有效地节省材料，有利于进一步降低作业成本。另外，铲土板2的长度大于若干斗齿1的排列长度，有利于增大挖掘面积，以便于进一步提升作业效率。

限位板3的一侧固连于若干斗齿1靠向地面的一侧，另一侧固连于铲土板2的顶部。在该具体实施例中，限位板3靠近斗齿1的一侧采用焊接的方式与若干斗齿1的端部固连为一体，其对应侧采用可拆卸的方式与铲土板2固连为一体，优选地，限位板3靠向铲土板2的一侧采用螺栓螺母固连为一体，以方便根据待挖掘边坡的宽度更换具有不同宽度的铲土板2，有利于提升适应性。当然，限位板3靠近铲土板2的一侧也可采用焊接等方式使限位板3与铲土板2固连为一体。当然，限位板3的固定方式不限于此。

本发明所提供的机械开挖边坡的施工系统不仅适应于边坡的挖掘修整，而且还适应于路基及沟槽的开挖。

本发明所提供的机械开挖边坡的施工系统具有与上述机械开挖边坡的施工方法相同的有益效果，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的机械开挖边坡的施工方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种机械开挖边坡的施工方法，其特征在于，包括步骤：

S1：利用测绘设备进行施工放样以获取开挖线；

S2：利用斗齿外侧固设有铲土板的挖掘设备在接收控制设备发送的操作指令后沿所述开挖线挖掘待掘边坡至预设高程以获取粗掘边坡；

S3：利用所述铲土板修整压实所述粗掘边坡以获取标准边坡。

2.根据权利要求1所述的机械开挖边坡的施工方法，其特征在于，还包括步骤：

S4：利用测绘设备检测所述标准边坡是否到达验收标准；如果是，则合格；如果否则进入步骤S3，直至验收合格。

3.一种机械开挖边坡的施工系统，其特征在于，包括测绘设备、挖掘设备和控制设备，其中，

所述测绘设备用于施工放样以获取开挖线；

所述挖掘设备的斗齿(1)的外侧固设有铲土板(2)，用于沿所述开挖线挖掘待掘边坡至预设高程以获取粗掘边坡并修整压实所述粗掘边坡以获取标准边坡；

所述控制设备用于向所述挖掘设备发送操作指令以使所述挖掘设备执行与所述操作指令相关的动作。

4.根据权利要求3所述的机械开挖边坡的施工系统，其特征在于，所述挖掘设备还包括：

固设于所述斗齿(1)与所述铲土板(2)之间、用于限定所述铲土板(2)相对于所述斗齿(1)相对位置的限位板(3)。

5.根据权利要求4所述的机械开挖边坡的施工系统，其特征在于，所述限位板(3)上设有用于检测所述限位板(3)倾斜角度的水平仪。

6.根据权利要求4或5所述的机械开挖边坡的施工系统，其特征在于，所述铲土板(2)朝向地面的一侧设有切削刃。

7.根据权利要求6所述的机械开挖边坡的施工系统，其特征在于，所述铲土板(2)相对于所述切削刃一侧设有推土刃。

8.根据权利要求7所述的机械开挖边坡的施工系统，其特征在于，所述限位板(3)与铲土板(2)可拆卸地固连为一体。