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从公路工程施工过程来看，路基施工机械主要施工机械包括土石方机械和压实机械两大类。土石方施工机械包括推土机、装载机、挖掘机、铲运机、平地机和凿岩机等，这是路基施工中用途最广泛的施工机械，它们担负着土石方的铲装、填挖、运输和平整等作业。
推土机是路基土石方工程施工中最常用的土方机械，也是一种多用途的自行式机械，它担负着切削、推运、开挖、堆积、回填、平整、疏松和压实等多种土石方作业，具有作业面小、机动灵活、转移方面、短距离运土效率高，且又能在一般干湿地上进行独立工作的特点。同时也可以配合其他机械施工，因此在现代化土石方机械化施工中得到广泛应用。
推土机按其功率大小不同，可分为小型推土机（功率37kW以下）、中型推土机（功率37～250kW）和大型推土机（功率250kW以上）；推土机按用途不同，可分为普通推土机和专业推土机；推土机按行走装置不同，可分为履带式推土机和轮胎式推土机两种，如图2-18所示，根据公路工程现场的实际情况进行选择。
图2-18 推土机示意
目前公路工程中主要使用履带式推土机。推土机按工作装置不同，可分为直铲推土机和斜铲推土机两种，根据铲刀结构和工作角度不同，可以在路基施工作业中各显其特色。
推土机在道路工程施工中，一般适用于季节性较强、工程量集中、施工条件较差的工程环境，主要用于填筑路堤、开挖路堑、开挖基坑、堆积散料平整场地和沟渠的回填土以及其他辅助作业。其经济运距一般不超过100m，而在30～50m范围内效率较高，经济效益也较好。运距过大或过小均会降低生产率。如图2-19所示，当运土距离超过75m时其生产效率显著降低。
图2-19 推土机生产率与施工条件的关系
1—下坡20°；2—下坡10°；3—水平；4—上坡10°
履带式推土机，适用于Ⅳ级以下土的推运，当推运Ⅳ级和Ⅳ级以上土和冻土，应先进行松土；如果土中有少量孤石，应首先破碎后再进行作业。如果土中的孤石过多时，不宜采用推土机，否则将使机械产生剧烈振动和磨损，大大缩短机械的使用寿命。
另外，推土机在施工准备工作中，还可以清除树根、乱石，在辅助作业中可为铲运机与挖装机械松土和助铲及牵引各种拖式工作装置等作业。我国在工程施工中常用的推土机有T 3 -100、T-120、T-180、T-220、TL-180和上海120等数种。
推土机的基本作业是铲土、运送、卸土和空回4个工作过程。提高推土机作业效率的原则是铲土时应以最短时间和最短距离铲满土；运送时尽量减少土的漏失，使较多的土运送到卸土地点；卸土时应根据施工条件采用不同的卸土方法，以达到施工技术要求和施工安全；空回时应以较快的速度驶回铲土处。为达到以上目的，推土机常用的基本作业方法有以下几种，可根据实际进行选用。
接力推土法也称多刀推土法，这是一种分次铲土、叠堆推送的推土方法，即在取土场较长而土质较硬的场地上作业时，可自近而远分段将土推成堆，然后再由远而近地将各段土堆一次推送到卸土处。接力推土法可分4次、6次等方式进行接力铲土，次数的多少要根据土壤的类别，铲土的厚度和长度来决定。一般情况下，对于Ⅰ级和Ⅱ级土，铲土的厚度可深一些，铲土距离可长些，次数则可少几次。反之，Ⅲ、Ⅳ级土则铲土深度浅一些，铲土距离短一些，次数则需多几次。此法用于运距较长的地段铲土时，可用多台推土机，以流水作业方式，按接力铲土方法进行。
为了尽量减少推土机在运土过程中土壤的损失，在一固定作业线上多次推运使之形成一条土槽，或者利用铲刀两侧外漏的土壤形成土埂而产生的土槽进行运土的方法，称为槽式推土法，如图2-20所示。这种推土法可大大提高运土效率，但槽的深度一般不大于铲刀高度。
图2-20 推土机槽式推土法
以两台以上同类型的推土机同步推土前进的方法，称为并列推土法，如图2-21所示。这样可减少两侧铲刀在运土中的土方损失。两台推土机铲刀的间距一般以15～20cm为宜，不宜过大或过小。并列推土法要求驾驶员的操作技术非常熟练，作业时注意相邻推土机的行进速度和方向，既要保持同步前进又要避免相互影响。
图2-21 推土机并列推土法
下坡推土法是一种利用下坡时推土机的重力分量，增大铲土的深度和运土量，提高推土机的生产效率，缩短推土时间的施工方法。下坡的坡度一般不宜过大（＜20°）。如果坡度大于20°，虽然有利于铲土，但造成空车回程爬坡困难，反而使作业效率降低。
推土机在道路工程中的施工作业主要可分为填筑路堤和开挖路堑。
推土机填筑路堤的施工作业方法，可分为横向填筑路堤、纵向填筑路堤和综合填筑路堤3种。在平原地区多采用横向填筑，在山区、丘陵及傍山地段多采用纵向填筑，在某些特殊地段可采用综合填筑。
（1）横向填筑路堤 横向填筑路堤作业方式是推土机在路堤的一侧或两侧取土。当多台推土机施工时，最好采用分段进行，以增大作业工作面，分段距离一般以30～50m为宜。
当采用在一侧取土时，每段安排一台推土机，作业路线可采用“穿梭”法进行，如图2-22所示。
图2-22 推土机由一侧取土坑取土填筑路堤
1—路堤；2—标定桩；3—间距10m的标高杆；4，5—“穿梭”作业线路
在推土机铲满土后，将土推向路基并摊铺成20～30cm的薄层，一直摊铺到路堤坡脚，然后按原线路退回挖土点，重复进行第二刀、第三刀，逐渐形成槽式推土，以提高作业效率。然后，推土机作一小转弯，倒退、横向移位，用相同的方法推邻侧的土壤。以此类推，向一侧转移。铺填完一层后必须碾压密实，然后再铺填上一层，直至设计标高。最后用推土机推平取土坑所遗留的土埂，并保持要求的边坡。
当推土机由两侧取土坑取土时，每段最好安排两台推土机以同样的方法作业，面对路堤中心线推土。但双方均注意一定要将土推过中心线一些，并注意路堤中心线处土的压实。图2-23为从两侧取土时的作业线路图。
图2-23 推土机从两侧取土坑取土填筑路
B —路基宽度； H —路基高度
当推土机单机推土填筑路堤高度超过1m时应设置推土机的进出坡道，以便于爬路堤，如图2-24所示。进出坡道的坡度不大于1∶2.5，宽度与工作面宽度相同，长度约5～6m。当采用综合机械化施工时，填筑高度超过1m后可采用铲运机施工。
图2-24 推土机作业坡道设置
1—取土坑；2—进入坡道；3—路堤
（2）纵向填筑路堤 纵向填筑路堤如图2-25所示，这种作业法多用于移挖作填筑工程。其开挖深度和填筑高度可按设计标高规定，不受其他限制，只要挖方的土壤性质适用于填筑路堤即可。这种施工方法最经济，但施工中应注意开挖的坡度不要大于12，并随时复核路基标高和宽度，避免出现超挖和欠挖。填筑路段要分层填筑，分层压实。
图2-25 推土机纵向移挖作业填筑路堤作业法
（3）综合填筑路堤 综合填筑路堤是将路堤沿线按60～80m的距离分为若干段，在每段的中部设一横向送土道，采用横向填筑法，将土壤由通道运至路堤上，再由推土机纵向推平填土、分层填筑、分层压实，如图2-26所示。
图2-26 推土机横向纵向联合作业填筑路堤示意
推土机开挖路堑可分为平地上开挖路堑和山坡上开挖或移挖作填开挖路堑两种情况。
（1）平地上开挖路堑 平地上开挖路堑，即平地上两侧弃土、横向开挖路堑。用推土机横向开挖路堑，其深度一般在2m以内为宜，如图2-27所示。
图2-27 推土机横向开挖路堑施工作业
1，2—两台推土机采用“穿梭”作业法；3—弃土堆；4—环行作业法
在施工开始时，推土机以路堑中线为界向两侧来回“穿梭”，将路堑内的土推送至两侧的弃土堆，最后进行清理与平整。当开挖深度大于2m时则需与其他机械配合施工。
此种路堑的开挖，除可采用“穿梭”作业法外，推土机也可采用环行作业法。这种环行作业法还可对弃土堆进行分层平整和压实。在平地上开路堑，施工中应当注意以下事项。
①在整个路堑的开挖段上，必须做出排水方向的坡度以利于排水，绝不允许路堑的中部下凹产生积水。
②在挖至接近规定的断面时应随时复核路基的标高和宽度，以免出现超挖和欠挖，为避免出现超挖，在挖出路堑的粗略外形后可用平地机来整修沟边和边坡。
（2）山坡上开挖路堑 根据工程实践经验，山坡上开挖路堑，可以分为开挖傍山半路堑和开挖深路堑两种。
1）纵向开挖傍山半路堑。一般多用斜铲推土机进行开挖。开挖首先由路堑边坡的上部开始，沿路中线行驶，渐渐依次由上而下，分段分层将土运送至坡下填筑路堤。图2-28为开挖傍山半路堑作业时的情况。当推土机前进时，土壤被前半截铲刀切取后，沿铲刀横向向后移动，推土机前进一次，土壤被横向移位一段距离，逐渐将路堑和路堤加宽。
图2-28 顺推法开挖傍山半路堑
在进行山坡上开挖路堑时，应注意以下事项。
①在进行开挖过程中，特别注意不要超过推土机稳定性能允许的范围，横坡值一般不得超过（1∶3.5）～（1∶2.5）。在施工过程中，推土机应在坚实稳定的土壤上行驶，填土应保持道路的内侧低于外侧。
②当采用斜铲进行作业时，车身由于横向分力的作用而有跑偏的趋势，因此，作业时要时刻保持直线行驶。如果山坡的坡度小于25°，也可用直铲推土机作业，但下坡送土时，经过适宜的次数铲土后，再将土集中成堆，最后再将土一起推运到边坡前沿，这样既可以提高生产效率，又能确保施工安全。需要特别注意的是，在每次送土时，铲刀应离边坡1～2m，不得将铲刀抵靠边坡的尽头，同时边坡边缘的松土要保持稍高的土堆，以确保施工安全，如图2-29所示。
图2-29 横推法开挖傍山半路堑
2）纵向开挖深路堑。纵向开挖深路堑时，一般采用纵向横向协作推填的作业方法。首先用1～2台推土机从路堑顶点开始，沿中线方向进行纵向推填，如图2-30（a）所示。等把路堑挖到一半深度后，再用另外1～2台推土机横向分层切削路堑斜坡，如图2-30（b）所示，从斜坡上切下的土仍由下面的推土机送到填土区，直到路堑开挖与路堤填筑全部完成。
图2-30 推土机深挖路堑作业示意
为保证推土机能沿边坡向下安全行驶，路堑边坡的最大坡度应小于1∶2。深路堑的开挖顺序应根据工程实际进行认真设计，在一般情况下其开挖顺序可参考图2-31。每层开挖可按沟槽运土作业，并尽量采用下坡推土法。
图2-31 深路堑开挖顺序示意
B 1 —深路堑上口宽度； L —上口边至排水沟水平距离； B —路基顶宽度
推土机除了以上介绍的施工作业外，还可以进行一些辅助作业，如平整场地、路基涵洞的回填等。
在道路工程施工中，最常用的是直铲式推土机，这种推土机的生产率可由下式计算：
Q =60 qK B K Y / T （2-6）
q = bh 2 K /2tan φ （2-7）
式中， Q 为直铲式推土机作业生产率，m 3 /h； q 为推土机一次推移土料的近似体积，m 3 ，可按式（2-7）进行计算； K B 为时间利用系数，一般为0.80～0.85； K Y 为坡度影响系数，平地时为1.0，上坡坡度为5%～10%时为0.50～0.70，下坡坡度为5%～15%时为1.3～2.3； T 为每完成一个工作循环所需要的时间，min； b 为推土机推土板的宽度，m； h 为推土机推土板的高度，m； K 为推土板中土的充满系数，如表2-26所列； φ 为铲土刀前土壤的自然坡角，（°）。
T = L 1 / v 1 + L 2 / v 2 +（ L 1 + L 2 ）/ v 3 + t 0 + t 1 （2-8）
表2-26 推土机推土板的充满系数 K 值
式中， L 1 为推土机铲土的距离，m，一般为6～10m； v 1 为推土机铲土时行驶速度，m/min； L 2 为推土机运送土料的距离，m； v 2 为推土机运土时行驶速度，m/min； v 3 为推土机空驶的速度，m/min； t 0 为换挡所需的时间，min； t 1 为放铲刀所需的时间，min。
从推土机生产率的计算公式可以看出，要提高推土机的作业效率，首先应缩短推土机作业的循环时间，提高时间的利用系数，减少土料运送中的漏损等。
为了缩短一个循环作业的时间，推土机铲土应充分利用发动机的功率以缩短铲土时间，合理选择土料的运距，使送土和回程的距离最短，并尽量创造下坡铲土的条件。此外，应提前为下一个工序做好准备，尽量做到上下工序的有机结合。如当推土机接近卸土位置时，应边提刀边换挡后退，而后退时就应选好下次落刀的位置。
为了提高时间利用系数，应消除不必要的非生产时间，如做好开工前的各项准备工作，避免因准备工作不善而造成停机。另外，正确地进行施工组织设计，合理选择推土机的机型，以免使用不当而不能充分发挥机械效能。此外，在施工中应针对各种施工条件采取正确合理的操作方法，如遇到坚硬土，应先翻松再推运。
为了减少土壤的漏损，运土时应采用土槽、土埂和两台推土机并列推土等作业方法，提高运土效率，增大铲刀前的土堆体积，提高生产率。
总之，提高推土机生产率的途径是多方面的，只要在生产实践中根据施工条件，结合实际、因地制宜，提高机械人员的技术素质，提高推土机的生产率是完全可以做到的。
铲运机是一种能综合完成全部土方施工工序的机械，主要用于中距离（100～2000m）大规模土方转移工程的施工，它能独立地完成铲土、装土、运土、卸土、平土和压土6个工序，并能控制铺土厚度、进行平土作业和对卸土进行局部碾压。因其生产效率高，机动性能较好，在公路工程中是一种使用范围很广的土方施工机械。
铲运机主要根据其行走方式、卸土方式、行走装置、铲斗容量、操纵方式等进行分类。
铲运机按卸土方式不同，可分为自由卸土式、半强制卸土式和强制卸土式3种。
（1）自由卸土式 利用铲斗倾翻（有向前和向后倾翻两种），斗内的土靠本身自重卸出。卸土时所需功率较小，但对黏在铲斗两侧壁和斗底上的湿土无法卸除干净，一般只用于小容量铲运机。
（2）半强制卸土式 利用连在一起的铲斗底板与后壁共同向前翻转，以强制方式卸去一部分土，同时利用土本身质量将其余部分土卸出。这种卸土方式可使黏附在铲斗壁上的土部分被清除，但斗底上黏附的土不能卸除干净。
（3）强制卸土式 铲斗的后壁为一块可沿导轨移动的推板，靠此推板自后向前推进，将铲斗中的土强制推出。这种卸土方式可彻底干净地卸除黏附在两侧壁及斗底上的土，但卸土消耗的功率较大。
铲运机按装载方式不同可分为升运式（链板装载式）和普通式（开头装载式）两种。
（1）升运式 升运式铲运机在铲斗铲刀上方装有链板装载机构，由它把铲刀切削起的土升到铲斗内，从而加速装土过程及减少装土阻力，有效地利用本身动力实现自装，可单机作业不用助铲机械即可装至堆尖的容量。土壤中含有较大石块时，不使用此种铲运机，其经济运距在1000m之内。
（2）普通式 普通式铲运机靠牵引机的牵引力和助铲机的推力，用铲斗的铲刀将土铲切起，并在行进中将铲切起的土屑挤入铲斗内来装载土，这种铲装土的方式其装斗阻力较大。
铲运机按行走方式不同可分为自行式铲运机和拖式铲运机两种，这是工程上最常用的一种分类方法，如图2-32、图2-33所示。
图2-32 自行式铲运机（单位：mm）
图2-33 拖式铲运机（单位：mm）
（1）自行式铲运机 自行式铲运机由牵引车和铲运车两部分组成，大多数为液压操纵，目前国内普遍使用的自行式铲运机铲斗容量有6m 3 和7m 3 两种，用功率为89～103kW的牵引机牵引。自行式铲运机按行走装置不同又可分为履带式和轮胎式两种，其中履带式铲运机又称铲运推土机。轮胎式自行铲运机按发动机台数，又可分为单发动机、双发动机和多发动机三种，按轴数又可分为二轴式和三轴式两种。
（2）拖式铲运机 拖式铲运机由履带拖拉机牵引，并使用装在拖拉机上的动力绞盘或液压系统对铲运机进行操作，它具有接地比压小、附着能力大和爬坡能力强等优点，在短运距和松软潮湿地带工程中普遍使用。目前国内普遍使用的拖式铲运机铲斗容量有2.5m 3 和6.0m 3 两种。
铲运机按铲斗容量不同，可分为小型（铲斗容量小于3m 3 ）、中型（铲斗容量3～15m 3 ）、大型（铲斗容量15～30m 3 ）和特大型（铲斗容量大小30m 3 ）4种。
铲运机按操纵方式不同可分机械操纵式和液压操纵式两种。
（1）机械操纵式 机械操纵式铲运机用动力绞盘、钢索和滑轮来控制铲斗、斗门及卸土板的运动，由于结构复杂、技术落后、效率很低，已逐渐被淘汰。
（2）液压操纵式 液压操纵式铲运机工作装置各部分用液压操纵，能使铲刀刃强制切入土中，结构比较简单，操纵轻便灵活，动作均匀平稳，应用非常广泛。
铲运机的使用范围主要取决于土质特征、运距、机械本身的性能和道路状况，在路基土方施工中一般用来开挖路堑、填筑路堤、平整场地、浮土剥离及开挖路床等。当施工场地湿度过大，或者是在泥沼地带以及在松砂上和含有石块的土及混有大量圆石的土上作业时，对铲运机的生产效率影响较大，一般不宜采用。一般最适宜Ⅰ、Ⅱ级土壤的施工，当遇到Ⅲ、Ⅳ级土壤时，必须事先进行翻松。
铲运机适用于中距离大规模土方转移工程。它的运距和斗容量大小对其生产率有显著的影响，如图2-34所示，其经济运距视机械类型不同而异，一般与铲斗容量的大小成正比，如表2-27和表2-28所列。但表中的数据也不是绝对的，在一般情况下，斗容量小于6m 3 时，铲运机的最短距离以不小于100m，最长不应超过350m，经济运距以200～300m为宜。斗容量大于10～30m 3 的自行式铲运机，最短运距不小于800m，最长距离可达1500m以上。
图2-34 铲运机运距与生产率的关系
1—6m 3 铲运机；2—10m 3 铲运机
表2-27 各种铲运机的适用范围
表2-28 几种国产铲运机的使用条件
施工地带的地形对铲运机作业也有很大的影响，为了提高铲运机的生产率，铲运机在施工中应尽可能利用地形条件下坡铲土和运土。在路基工程中，铲运机适用于两侧取土填筑3～8m高的路堤或挖3～8m深的路堑并弃土于两侧的横向填挖作业。在公路工程施工中，铲运机主要用来开挖路堑、填筑路堤和搬运土方等。但不能在混有大石块、树桩的土壤中作业。
根据施工现场的地形条件和土壤类别，铲运机可分别采用一般铲土法、波浪铲土法、交替铲装法、顶推助铲法和下坡铲土法等作业方法。
一般铲土法在铲土的开始，铲刀即以最大深度切入土中（不超过30cm），随着拖拉机的行驶，阻力不断增大，逐渐减小铲土厚度，直至铲斗装满为止。这种方法适合于在Ⅰ、Ⅱ级土壤中施工，铲运机的铲土道纵断面如图2-35所示。
图2-35 一般铲土法
波浪铲土法适用于较硬的土壤施工。当铲运机开始铲土时，铲刀以最大深度（0.3m）切入土中，随着拖拉机负荷逐渐增加，发动机转速降低，切土深度逐渐减小，这样反复3、4次即可装满铲斗，如图2-36所示。这种作业方法的优点是可以充分利用发动机功率，并改善装土条件，进而可提高工作效率。
图2-36 波浪铲土法
交替铲装法也称跨铲法，这是以减小铲刀切土宽度和形状来缩短铲土时间的作业方法。因为铲运机在铲土过程中，特别是在铲土的最后阶段，铲入的土必须用很大的压力才能克服已进入铲斗内土壤的阻力而挤入斗内，而采用交替舍产装法，由于铲土的最后阶段减小了切土宽度，铲土阻力也相应减小，可以较快地将铲斗装满，使铲运机的铲装效率提高。交替铲装法的作业程序如图2-37（a）所示。如果取土场地狭窄，也可以采用单排交替铲装法作业，如图2-37（b）所示，在每条铲土道间留出1.0～1.3m，在铲除这些土埂时切土阻力减小。
图2-37 交替铲装法
下坡铲土法主要利用铲运机的重力分力所产生的下坡推力使牵引力增加，从而提高铲土的效率。其正确的作业方法如图2-38所示。在平地进行铲土时，先铲挖前一段，然后逐渐向后延伸铲土道，以形成前低后高的自然坡道。当为一小土丘时，先从四周斜向铲起，然后逐渐向后延伸，以利于下坡取土。
图2-38 下坡铲土法
下坡铲土法的铲土下坡角以7°～8°为最好，此时铲运机的铲装效率最高，如果坡角超过15°，铲下的土不易进入斗内，反而降低作业效率。在下坡铲土时操作人员应当十分小心认真，特别注意确保安全。
顶推助铲法是在铲运机铲土时，用一台推土机从铲运机的后面向前推顶，使铲运机增加铲掘能力，缩短装土的时间，同时使铲运机在运土时，牵引力能得以充分发挥，明显提高作业效率。顶推助铲法适用于坚硬的土壤和软土、沼泽等的土方施工。顶推助铲法施工如图2-39所示。
图2-39 顶推助铲法
采用顶推助铲法施工时，应当特别注意以下2个方面：①推土机与铲运机的合理搭配，视情况确定一台推土机配合助推铲运机的台数，保持整体效率；②在顶推过程中，要求铲运机和推土机的速度保持一致，并在一条直线上，不可一快一慢，也不允许出现偏斜。
铲运机的运行路线应适应施工现场地形条件与机械性能等因素，以便达到运距近、坡道平、曲线缓及修筑道路的工作量小等要求。在路基工程施工中，铲运机的常用运行路线有椭圆形运行路线、“8”字形运行路线、“之”字形运行路线、穿梭形运行路线和螺旋形运行路线等，如图2-40所示。
图2-40 铲运机运行路线图
椭圆形运行路线适用于路外100～500m处开行路线，运土至弃土堆或由取土坑取土填筑路堤。这种运行路线的优点是在不同的地形条件下布置比较灵活，顺道运行方向可随时改变，同时在运行中干扰比较小。其缺点是重载上坡的转角大，转弯半径小。
“8”字形运行路线实际上是两个椭圆形的连接，不同的是减少了2个180°的急转弯，在一次循环中可完成两次铲土和卸土，运行时间缩短，作业效率提高，适用于有较大施工现场的工地。
“之”字形运行路线实际上是若干个“8”字形首尾相接的路线，最突出的优点是生产效率高。这种运行路线适用于较长地段的施工，并适宜机群作业，各机列队（机间隔20m）依次进行挖填到尽头，折返后又反向运行作业。这种运行路线的缺点是作业面长，在多雨季节施工比较困难。
穿梭形运行路线适用于两侧取土的情况，一个循环可完成两次铲土和卸土，铲运机行驶的距离较短，但转弯次数较多（一个循环4次），增加了运行时间。
螺旋形运行路线类似于穿梭形运行路线，只不过转向路堤后是横向卸土。这种运行路线适用于两侧取土的情况，其优点是运距比较短、工效比较高，但急转弯多，拖拉机易产生偏向磨损。
用铲运机填筑路堤，一般要求取土距离在100m以上，路堤的高度2m以上较为合适。依据铲运机在路堤上卸土的位置不同，可分为纵向填筑和横向填筑两种方式。
（1）纵向填筑路堤 在铲运机开始填筑之前，必须处理好路堤的基底。为保证所填筑的路堤符合设计断面的尺寸，应先铺填路堤两侧界限处，然后再填筑路堤的中间部分，这样就不会产生少填或超填现象。当路堤的填筑高度在2m以下时，宜采用椭圆形运行路线或“之”字形运行路线；当路堤的填筑高度在2m以上时，宜采用“8”字形运行路线，这样使进出口坡道平缓一些。
根据不同情况，路堤填筑时按铺土的顺序不同有以下几种形式。
1）路堤均匀填升法。均匀填升法是路堤填筑中最常用的一种形式，其上土厚度均匀一致，铲运机在上面运行比较平坦，便于及时碾压。此法的铺土顺序如图2-41所示，每铺好一层（20～30cm）后，立即用适当的压路机碾压密实，逐层填至要求的路堤高度。
图2-41 路堤均匀填升法填筑顺序
2）路堤纵向分段填筑法。铲运机从路侧取土填筑较低路堤时，需将路堤纵向分成若干段，每段填到规定的高度后，再逐一补填相邻段间的运行缺口，完成路基纵向的连贯。当路堤高度较高时，应分成上下两部分，下部的土方量多，分成多个小段填筑，上部则合并成两小段填筑。不同高度的路堤填筑程序如图2-42所示。
图2-42 路堤纵向分段填筑的程序
分段间的土方必须分层进行填筑，每次铺土的薄层应与其前后左右的铺土层有适量的重叠，使铺土宽度内各点均能得到普遍的碾压。
应当注意，这种填筑方式的压实工作是靠铲运机的自重来完成的。因此，铲运机在运土和回驶行程中应使路堤上的铺土都能压到，以保证路基的压实质量。这种施工方法在低等级公路路基中经常使用，但填筑高等级公路，此法就很难确保质量，应选用均匀填升法施工。
通常当路堤填筑高度大于1m时，每隔50～60m应修筑上堤运行通道；当路堤填筑高度大于2m时，每隔100～120m修筑上下通道。通道的最小宽度为4m，转弯半径不应小于6m，上坡坡度一般为（1∶7）～（1∶5），下坡最大坡度要小于1∶2。路堤填筑完成后，所设置的上下通道都应当进行封填，并结合较好、压实密实。
（2）横向填筑路堤 采用铲运机横向填筑路堤时，应根据施工现场的具体情况，采用横向卸土的螺旋形运行路线进行施工。其填筑的具体方法与纵向分段填筑法相同。
铲运机开挖路堑可采用横向弃土和纵向移挖作填两种形式。不论采用哪种出土方式，铲装时需在路堑内沿纵向运行。路堑开挖时，应先开挖两侧控制边线，后开挖中间部分，以防止出现超挖和欠挖，保证边坡的开挖质量。在开挖过程中，始终保持两侧低、中间高的断面形状，直到最后全部成型为止，如图2-43所示。
图2-43 铲运机开挖路堑的顺序
边坡的开挖要尽可能符合设计断面的要求，减少以后边坡修整的工作量；同时，沿路堑两侧做好纵向排水坡度，以便降水后及时将雨水排除。
（1）纵向移挖作填 纵向移挖作填则是向堑口外侧弃土式向邻接的路堤作填方时，铲运机应当利用地面纵坡自路堑顶部开始下坡铲土，并逐渐向堑内延长挖土的深度，同时所填路堤也相应延伸。
一般铲运机可在路堑内180°转向，从路堑土的两端开挖，逐渐延伸到路堑的中部当长度在300m以内，此时可采用一个纵向贯通的运行环，这样每循环一次可进行两次挖填作业，如图2-44所示。如果地面的纵坡过陡，铲运机不能运行时，应先用推土机在路堑的端部推出15°左右的缓坡，在挖土区内每隔20～30m为铲运机开通一条较缓的回空上坡道，并伸入填土区内。这样，铲运机可用较大的功率下坡铲土，在回填区回空上坡道两侧卸填土方，逐步扩大通道的宽度，直到工作面的全宽普遍具备正常运行条件。
图2-44 铲运机纵向移挖做填作业
1—铲土；2，3—卸土
（2）横向开挖弃土 路堑在遇到以下情况时，应选用横向开挖：①堑顶地面有显著横向坡度，而上坡一侧需设置弃土堆，阻止地面水流入路堑；②长路堑中段有大量弃土需两侧弃置；③深路堑顶层上方，为缩短运距作两侧弃土；④长路堑由于施工条件的限制，铲运机只能施工其中的一段，而一端或两端均无法纵向出土。
横向开挖路堑的施工方法与横向取土填筑路堤相似。
按照操作系统不同铲运机可分为钢索操纵式铲运机和液压操纵式铲运机，目前在实际路基工程施工中最常用的是液压操纵式铲运机，其工作过程是：液压操纵式铲运机当机架前端抬升到最高位置时，铰链-连杆机构使斗门打开，同时铲斗翻转而卸土，即为卸土过程，此时斗底与水平面成55°～60°角；当机架前端下降到某一位置，通过铰链-连杆机构使斗向后复位，斗门关闭，而成为运输位置，进入运输过程；当机架前再下降，铲斗前缘触地，斗门微开，可以开始铲装，当切土开始后，机架前端再下降一些，斗内再开大一些，此时正式进入铲装状态，即铲装过程。铲装土层的厚薄是通过工作油缸控制机架前端的下降程度来决定的。液压操纵式铲运机工作过程如图2-45所示。
图2-45 液压操纵式铲运机工作过程
从铲运机的铲装、运输、卸土、回驶这4个操作过程来看，由于铲运机运输距离长、消耗功率大，所以要提高铲运机作业功效，其基本原则是尽力地做到以最短时间、最短的距离、铲满铲斗，以提高铲满效率；在运输、卸土、回驶过程中，应保证安全、快速的运行并提高卸土质量，以缩短全部工作循环的总时间。
铲运机的生产率可由式（2-9）进行计算：
Q =60 VK h K b / TK s （2-9）
T = L 1 / V 1 + L 2 / V 2 + L 3 / V 3 + L 4 / V 4 + t 1 + t 2 （2-10）
式中， Q 为铲运机的生产率，m 3 /h； V 为铲运机铲斗的几何容量，m 3 ； K h 为土壤的充满系数，如表2-29所列； K b 为时间利用系数，一般取0.75～0.80； T 为每一个工作循环所用的时间，min； K s 为土壤的松散系数，如表2-30所列； L 1 、 L 2 、 L 3 、 L 4 分别为铲土、运土、卸土和回驶的距离，m； V 1 、 V 2 、 V 3 、 V 4 分别为铲土、运土、卸土和回驶的速度，m/min； t 1 为铲运机换挡的时间，min； t 2 为铲运机转向的时间，min。
表2-29 铲运机铲斗的充满系数 K h
表2-30 土壤松散系数 K s
铲运机的生产率除了与土壤性质等自然因素有关外，还与驾驶人员的技术水平和施工组织等人为因素有很大关系。
提高铲运机的生产率，通常可采用以下措施。
（1）对于Ⅲ级以上的土壤或冻土，应当先用松土器将土顶松，每次松土的深度不宜超过20～40cm，如果过深会影响铲运机的牵引力。
（2）在正式进行铲运作业前，要彻底清除铲土地段的树根、树桩、灌木丛、孤石等，以避免铲运中遇到这些障碍，严重影响铲装的速度和操作安全。
（3）在铲运土的施工过程中，尽可能减少180°大弯转弯的次数，以缩短运输距离、提高作业效率。
（4）使土壤中的含水量尽可能保持最佳状态，以有利于铲装、提高铲装土的速度。
平地机是一种装有以铲刀、刮刀为主，配备其他多种可换作业装置，进行刮平和整型连续作业的工程施工机械。平地机动作灵活准确，操纵方便，平整场地有较高的精度，适用于构筑路基和路面、修筑边坡、开挖边沟，也可搅拌路面混合料、扫除积雪、推送散粒物料以及进行土路和碎石路的养护工作。平地机能同时完成铲土、运土和卸土几个施工过程，它是土方工程中进行修刷和平整路基、路面及场地作业的主要机械。
平地机的用途比较广泛，主要包括：可用平地机进行路基基底的处理，完成草皮或表层剥离；从路线两侧取土，填筑不高于1m的路堤；整修路基的表面和路拱及修刷边坡；可以开挖路槽和边沟；可以在路基上拌和、摊铺路面基层材料；可以用于整修和养护土路，清除路面积雪；可以开挖0.5～0.6m深的路堑以及半填半挖路基；在机场和现代交通设施建设中的大面积场地平整工作中，更是其他施工机械所不可代替的。
平地机除了具有作业范围广、操纵比较灵活、控制精度高等特点外，平地机在作业过程中空行程时间只占15%左右，因此其有效作业时间明显高于装载机和推土机，是一种高效土方施工作业机械。
目前，在道路工程上常用的平地机一般为自行式液压操纵，如图2-46所示。平地机的分类，根据车轮数可分为四轮和六轮两种；根据轮子驱动情况，可分前轮从动和全轮驱动；根据转向情况，则可分为前轮转向和全轮转向。一般驱动轮越多，平地机的转弯半径越小，性能也比较优越。平地机与其他土方铲运机械相比，其切削能力较差，不能完成繁重的铲掘作业，遇到较为坚硬的土壤，需要进行预松土，方可进行各种作业。
图2-46 PY180型平地机
1—刮刀机外倾斜油缸；2—刮刀升降油缸；3—齿耙升降油缸；4—刮土角变换油缸；5—前轴转向油缸
平地机的主要工作装置是一把刮刀，它可以调整四种作业运作，即刮刀平面回转、刮刀左右端升降、刮刀左右引伸和刮刀外侧倾斜，来完成刮刀各种不同的土方工程作业。这些作业方式基本有4种，即刀角铲土侧移、刮土侧移、刮土直移和机外刮土。平地机施工作业的难点是如何正确掌握刮刀的3个参数，即平面角 α 、倾斜角 β 和铲土角 γ ，如图2-47所示和表2-31所列。
图2-47 平地机刀片安装角
表2-31 平地机刮刀角度调整表
图2-47及表2-31中， α 是刀身轴线与行进方向在水平面上的夹角； β 是刀片刃口线在地面上垂直投影线所构成的角度； γ 是刮刀刀身截面与地面形成的角度。不同角度的正确与否将直接影响平地机的生产率和工作质量。现在国外生产的装有电子自动控制液压系统的平地机，就能克服这一工作难点。它能按施工对象的要求，遵循着一条电子导航线自动地调整刮刀，并能按照规定的速度，完成大而长的平整场地和路基等作业，从而大大提高生产率和平整度。
刀角铲土侧移作业方法适用于开挖边沟，特别是开挖V形边沟，并利用开挖出来的土修整路基断面或填筑低路堤。在进行铲土前，先根据土壤的性质调整好刮刀的工作角度，如表2-31所列，平地机以Ⅰ档速度前进，将刮刀的前端下降、后端升起，形成较大的倾斜角进行切土。被铲起的土沿刀身侧移于左右两轮之间，这样可开挖出比较平顺的边沟，如图2-48所示。
图2-48 平地机刮刀刀角刮土侧移
为了便于掌握平地机的方向，刮刀的前置端应正对前轮之后。如果遇到特殊情况，也可将刮刀前端置于机身之外。但必须保证此时刮出下土也应卸于前轮的内侧，如图2-48（b）所示，避免驱动后轮压上，增加平地机行驶的阻力，从而影响平地机的牵引力。
刮土侧移作业方法适用于侧向移土修筑低路堤、平整场地、回填沟渠、拌和摊铺路面材料等作业。在正式作业前，应根据施工对象的要求和土壤性质，调整好平地机刮刀的平面角和铲角，然后以Ⅱ档速度前进，将刮刀水平下放，使其切入土中或其他材料中，此时被刮起的土料即沿刀身平面侧移，将土料卸于一侧，形成土埂。当平地机用来回填沟渠等作业时，必须采用机外侧卸土的方式作业，见图2-49（a）所示。当平地机用来修筑低路堤、修整路拱等作业时，必须采用外侧卸土方式作业，如图2-49（b）所示。
应当注意的是，不论是内侧卸土还是外侧卸土，卸出的土不允许位于平地机后轮要驶过的轮迹上。否则，既影响平地机的牵引力，又会因后轮的抬升而造成作业面高低不平、平整度差。为此，可根据具体施工对象，将刮刀侧伸后，再将牵引架转盘侧移，使平地机在机身斜置的情况下进行作业，如图2-49（b）所示。
图2-49 平地机
使用全轮转向的平地机，在弯道上作业时是非常有利的。由于前后轮可根据弯道的情况配合转向，所以使用方便、功效较高，如图2-50所示。
图2-50 全轮转
另一种平地机的刮刀可做全回转，当将刮刀前的齿耙卸下后，刮刀可回转180°，使平地机后退时照样能作业，如图2-51所示。这种方法特别适合于狭长工地采用“穿梭”或往复作业。
图2-51 刮刀全
刮土直移作业方法适用于修整不平度较小的场地，在路基施工中可用于路拱的最后精平和材料的整平。作业前先调整好工作角度，一般铲土角为60°～70°，平面角为90°，平地机的行进速度一般为Ⅱ档。在平地机行驶后，将刮刀放下（此时倾斜角β很小或为零），使之少量切入土中，被刮刀刮起的土随刀向前推送，少量的土溢于刮刀两侧，如图2-52所示。溢出的土可在最后阶段，将刮刀切入标准标高后，以快速前进的方法，将其全部推平。
图2-52 平地机
机外刮土作业主要用于修刷路堤、路堑边坡和开挖边沟等。在作业前，先将刮刀倾斜于机外，并使刮刀的上端向前、下端朝后，机械以Ⅰ档速度前进，然后放下刮刀切入土中，使刮下的土顺刀面卸于左右两轮之间。通常在刷边沟时，刮刀的平面角应小些，如图2-53（a）所示；在刷路基、路堑边坡时，平面角应大些，如图2-53（b）所示。
图2-53 平地机机外刮土刷坡作业
平地机可以单机施工作业，也可以多机联合进行作业完成各种不同的施工任务。平地机的施工方法主要有修整路形、修刷边坡、开挖路槽和路拌混合料等。
平地机修整路形就是按照路堤或路堑的横断面图的要求开挖边沟，并将土移送至路基上，修整成路拱。图2-54所示是平地机修整路形时的施工顺序，可分为铲挖、侧向移土和整形3个步骤。
图2-54 平地机修整路形时的施工顺序
首先，平地机采用铲土侧移的作业方式，从路基的一侧开始铲挖边沟的土，到达路段终点后调头从另一侧回头，继续铲挖边沟的土。然后，用刮土侧移的作业方式，将挖出的土侧移到路基上。由于挖出的土比较松散，平地机的铲土角和平面角应选用较大者。最后，用刮土直移的作业方式，将土堆按设计横断面的要求修整好。
铲土与送土的次数，应根据路基宽度、边沟的大小、土壤的性质及平地机的技术性能而定。正确的设计为：从一侧边沟挖出的土量应以够填同一侧路拱所需的填土量，最后只需要平整2、3次即可达到设计要求。由于从边沟铲挖侧移到路基上的是松土，平地机来回行使出现被预压后的轮迹，这样在平地机在作第二层刮、送土时，就很难掌握正确的标准。为此，必须在第一层土料全部排铺后，用平地机在松土上往返行走预压一遍，再铺填第二层土。当采用全轮转向的平地机时，在刮、送第一层土时，就应将前后轮都转向，使机身侧置，这样前后轮刚好错开位置。此时平地机经过一次刮、送土，就可将前一行程的松土全部碾压一遍，这就有利于第二层的刮平和掌握路拱的标准。
平地机修刷路堤或路堑的边坡时，一般采用机外刮土作业方式。当路堤高度小于1.8m，边坡坡度在（1∶1.5）～（1∶0.5）范围时，可用一台平地机单独作业，如图2-55所示。当路堤高度在4m左右时，则用上下两台平地机联合作业。此时，堤上的平地机先行约10m，堤下的平地机再开始工作。堤上的平地机应按断面要求的边坡坡度刷坡，堤下的平地机可按堤上平地机刮出的边坡刷坡，使两台平地机的作业面很好地吻合，如图2-56所示。
图2-55 平地机修刷边坡
图2-56 两台平地机联合作业修刷边坡
路基完成以后，接着就是铺筑路面的基层，这是关系路基与路面结合的关键部位，必须认真对待路槽的开挖，加强质量管理。为此，路槽的开挖，根据不同的设计方案有3种形式：①把车道下路基的土铲挖掉，从而形成路槽，挖出的土弃掉；②将路基两侧部分土加高成路肩，中间形成路槽；③将路槽开挖到设计深度的1/2，挖出的土填在两侧修成路肩，中间形成路槽。
以上路槽的3种形式，其中以第3种方法施工成本最低，但此法要求计算准确，路堤填筑高度要严格控制好，并使挖填后路槽的标高、深度和路肩的标高符合设计要求。开挖路槽的施工顺序如图2-57所示。
图2-57 平地机开挖路槽的顺序
路基顶上的路面基层，对于强度和稳定性的要求比较高，一般都采用无机结合料稳定土、改良土等材料。当水泥、石灰等稳定剂掺入土中时，必须拌和均匀才能用来修筑基层。对于高等级公路，规范规定应当用集中厂拌法或专用路拌机械进行拌和施工。对于一般公路，也可以用平地机进行拌和。平地机用作路拌机械，有3种施工作业方法。
（1）土和掺合料（石灰、水泥或粉煤灰等）分层摊铺在路基上拌和 这种作业方法的施工顺序是：首先用平地机齿耙耙松土壤后用刮刀刮平，再在其上摊铺的掺合料刮平，然后开始拌和。第一次拌和用刀角铲土侧移法将土的掺合料分别沿两侧向外刮，刮送时刮刀一定要刮到硬土层，以免出现漏拌。通常至少需要两个行程，先靠近路床边向路肩刮送土，最后沿路中线向外侧刮送土。
第二次拌和是将第一次刮土成堆的各列土堆依次向路中心刮列土堆，以后各次拌和依此类推，直到拌和均匀为止，最后将拌合料刮平并修成要求的路拱。
（2）掺合料堆放在路基中线上进行拌和 这种作业方法是先将路基路槽中的土翻松，然后将掺合料堆放在已翻松的土上开始拌和。第一次拌和用刀角铲土侧移法将土和掺合料一起向两边刮送，形成两列土堆。第二次拌和就将两侧的两列土堆向中心刮回形成一列土堆。如此向内向外刮拌，直至拌和均匀，最后用平地机刮平，修成一定的路拱。
（3）掺合料堆放在两侧路肩上拌和 这种作业方法是先将一侧路肩上的掺合料刮至路槽内摊平，再将另一侧路肩上的掺合料刮入，摊铺在第一层掺合料上（当两侧路肩上堆放的掺合料粒径不同时，应将粒径小的摊铺在上面）。然后，按第一种拌和方法进行拌和和摊铺。
为了提高平地机在施工作业中的效率，正确掌握平地机的作业姿势也非常重要。平地机有直线式、曲线式和偏置式3种作业姿势，可分别用于不同的场合。
①直线式 这是平地机在路基施工中最基本的一种作业姿势。平地机在作高速行驶、高速修整作业和一般施工作业条件下作业时，均可用直线式作业姿势。
②曲线式 曲线式是前轮转向和后轮转向同时进行的作业姿势，它可以使转向半径大大缩小，从而提高了平地机的使用性能。
③偏置式 偏置式是平地机机架在曲折状态，前轮和中、后轮仍在同一方向的作业姿势，这种作业姿势应用十分广泛。
平地机的生产率，根据施工对象不同，其计算方法是不同的。在修整路形时，按单位时间完成的工程量进行计算；在平整场地时，按单位时间完成的面积进行计算。
（1）平地机修整路形时生产率的计算
Q =1000 LAK b /［2 L （ n 1 /v 1 + n 2 /v 2 + n 3 /v 3 ）+2 t 1 （ n 1 + n 2 + n 3 ）］ （2-11）
式中， Q 为平地机修整路形的生产率，m 3 /h； L 为修整路形的路段长度，km； A 为两侧取土坑的断面面积，m 2 ； K b 为时间利用系数，一般取0.85～0.90； t 1 为平地机每次调头所用的时间，min； n 1 、 n 2 、 n 3 分别为平地机铲土、运土和整平的行程数； v 1 、 v 2 、 v 3 分别为平地机铲土、运土、整平3个过程的速度，km/h。
（2）平地机平整场地时生产率的计算
Q =60 L （ l sin α -0.5） K b /n （ L/v + t 1 ） （2-12）
式中， Q 为平地机平整场地时的生产率，m 2 /h； L 为平整路段的长度，m； l 为平地机刮刀的宽度，m； α 为平地机的平面角， °； K b 为平地机的时间利用系数，一般取0.85～0.95； n 为平整好一路段所需要的行程数； v 为平整时的行驶速度，m/min； t 1 为平地机调头的时间，min。
平地机在作业施工过程中应当注意以下几个方面：
（1）刮刀和齿耙必须在平地机行驶开始后切入土中，如果在行驶前切入会造成平地机起步困难，甚至会损坏机件。
（2）刮刀回转和铲土角的调整，必须在平地机停止行驶时进行，并且必须将刮刀升离地面，刮刀的升降可以在作业中进行。
（3）调整平地机刮刀的工作角度是平地机作业中最烦琐、最花费时间的工作，在修整路形时往往要反复调整平地机的工作角度，严重影响平地机的生产率，遇到这种情况时可采用2～3台平地机联合作业，分别承担不同的作业，这样能大大提高作业效率。
挖掘机又称挖掘机械，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆或卸至堆料场的土方机械。在公路路基工程施工中是挖掘和装载土石方的一种重要施工机械。按行走方式不同，可分为履带式和轮胎式两种；按传动方式不同，可分为机械传动和液压传动两种；按挖掘机的斗数不同，可分为单斗式挖掘机和多斗式挖掘机两种。
在公路工程施工中，由于施工条件的限制，一般多选用单斗式挖掘机。单斗式挖掘机根据其工作装置不同，可分为如图2-58所示几种类型。
图2-58 单斗挖掘机的类型
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0.1m 3 、0.2m 3 、0.4m 3 、0.5m 3 、0.8m 3 、1.0m 3 、1.6m 3 和2.0m 3 多种。
挖掘机不同的工作装置，其适用范围是不同的。在由挖掘机参加的土方作业施工中，挖掘机是主要的土方施工机械，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低工作面高度，其要求如表2-32和表2-33所列。
表2-32 正铲挖掘机工作面最小高度
注：表中数字为正铲挖掘机的斗容量，m 3 。
表2-33 正铲、拉铲挖掘机最小工程量
（1）正铲挖掘机 正铲挖掘机适用于开挖Ⅰ～Ⅳ级土及爆破后的岩石，冻结厚度小于25cm的冻土。机械传动的正铲挖掘机只能挖掘停机坪上方的土，液压传动的正铲挖掘机可开挖停机坪以下的土方，其最小作业面高度和最小工程量，可参考表2-32和表2-33。
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2倍。岩石炸碎后的尺寸不宜超过斗内部最小尺寸的1/2，且采用的铲斗容量应大于0.5m 3 。
对于含有大量地下水的湿路堑，不宜采用正铲挖掘机开挖。挖掘湿的黏性土时，必须修好排水沟，挖掘机在黏性土上直接移动时需要在路上铺垫板块。
在路基工程施工中，正铲挖掘机可以用来开挖路堑、取土坑取出、开挖基坑及采料场采料等土石方作业。由于正铲挖掘机不便于转移，一般多用于较大型的路基工程。
（2）反铲挖掘机 按照操纵系统不同，反铲挖掘机可分为机械操纵式反铲挖掘机和液压操纵式反铲挖掘机。由于液压操纵式反铲挖掘机操作灵活，铲斗与动臂既可单独分别工作，又可配合共同工作，在工程中应用比较广泛。反铲挖掘机适用于挖掘停机坪以下的Ⅰ～Ⅲ级土壤和爆破后岩石的挖掘装载，但不适宜于开挖冻土。其最大开挖深度可达4～8m，经济合理的挖土深度为1.5～3.0m，对地下水位较高处的土壤也适用。
（3）拉铲挖掘机 拉铲挖掘机的吊杆较长，工作半径较大，在工作时可利用惯性力将铲斗甩出去，因此可将挖掘的土直接卸在路堤或弃土堆上，但不宜用作装土的工具。拉铲挖掘机在作业时，只依靠自身的重量切入土中，因此只适宜于开挖Ⅰ～Ⅱ级土壤。拉铲挖掘机也可在湖湿的取土坑中取土，但不能用于挖掘冻土及挖装岩石。
拉铲挖掘机适用于开挖基坑、沟槽和水平挖土，挖土半径和深度均比反铲挖掘机大，但精度比较差。拉铲挖土大多是将土直接卸到弃土场上，如果土方运输距离较远时可配备自卸汽车运输。
（4）抓铲挖掘机 抓铲挖掘机能在回转半径范围内开挖基坑上任何位置的土方，并可在任何高度上卸土（装车或弃土），但只能垂直向下作内，其挖掘范围局限于最小和最大挖掘半径之内，所以适宜挖掘狭窄而较深到基坑、深槽、沉井、清理河泥等，最适宜于水下挖土。由于抓铲挖掘机是靠铲斗下落的冲击力来切土，因此主要用于土质比较松软（Ⅰ～Ⅱ级）的土壤中作业。
正铲挖掘机的基本作业方法，可分为侧向开挖和正向开挖两种，其切土方式为前进向上、强制切土。
（1）侧向开挖 正铲挖掘机的侧向开挖作业方法，如图2-59所示。侧向开挖就是运土车辆的运行路线在挖掘机开挖路线的侧面。这种作业方法的优点是：卸土时动臂回转角度小于90°，运土车辆可以直线进出，避免调头或倒车，缩短工作循环时间，生产效率较高，但挖掘面积较小，施工中需要经常移动挖掘机。
图2-59 正铲挖掘机的侧
（2）正向开挖 正铲挖掘机的正向开挖作业方法，如图2-60所示。正向开挖就是运土车辆的运行路线位于挖掘机开行路线的正后面，运土车在挖掘机后面待机装土。这种作业方法的主要特点是：挖掘机前方挖土，回转至后方卸土动臂回转角度在90°～180°之间，增加了工作循环时间。另外，运土车辆不能直接进入开挖道，需要调头或倒车，使施工现场拥挤，生产效率较低。但其开挖面较宽，挖掘机移位次数少。此作业方法只限于挖掘进口处时使用。
图2-60 正铲挖掘机的正向开挖法
反铲挖掘机的基本作业方法，可分为沟端开挖法和沟侧开挖法两种，其切土方式一般是后退向下、强制切土。
（1）沟端开挖法 反铲挖掘机的沟端开挖作业方法，如图2-61（a）和图2-61（b）所示。沟端开挖就是挖掘机从沟端的一端开始，然后沿沟槽的中线逐渐倒退开挖，运土车辆停在沟槽的侧边，动臂只要回转40°～45°即可卸土料。当所挖沟槽宽度为挖掘机的2倍最大挖掘半径时，运土车辆只能停在挖掘机的两侧，此时挖掘机的动臂需回转90°才能卸土。
图2-61 反铲挖掘机基本作业方法
如果沟槽较宽，一次开挖不能达到要求时，可分块进行开挖。当第一块挖到尽头后，挖掘机在该尽头调转180°，继续后退开挖相邻的一块。这种分块法每块的挖掘宽度不宜过大，以车辆能在沟侧行驶为原则，以减少每一工作循环所需的时间，提高作业效率。
（2）沟侧开挖法 反铲挖掘机的沟侧开挖作业方法，如图2-61（c）所示。沟侧开挖就是将挖掘机停在沟槽的侧边进行开挖。这种作业方法在卸土时，动臂回转角度小于90°。每次开挖宽度只能在其挖掘半径范围内。由于挖掘机一直沿沟侧行驶，因此在开挖后沟的侧边坡度较缓，不像沟端开挖那样使沟的侧边较陡。
拉铲挖掘机的开挖方法与反铲挖掘机的开挖方法基本相同，只是其挖掘半径较大，深度更深些。另外，拉铲挖掘机可卸土于弃土堆的一边或两边。
（1）沟侧开挖法 拉铲挖掘机的沟侧开挖法，如图2-62（a）所示。该法是拉铲位于沟槽的一侧，挖宽等于其挖掘半径（当采用甩斗法时，挖掘半径稍大些）。此外，在弃土场开挖时，可将土甩到较远的地方。拉铲的沟侧开挖法主要用来取土填筑路堤和开挖基坑等。
图2-62 拉铲挖掘机开挖方法
（2）沟端开挖法 拉铲挖掘机的沟端开挖法，如图2-62（b）所示。该法是拉铲停在沟槽的一端，后退进行挖土，其开挖宽度可达挖掘半径的2倍。这种开挖方法能挖掘出比较陡峭的边坡，同时又可以两侧卸土。
由于抓铲挖掘机在公路路基工程中应用很少，所以不再进行介绍。
挖掘机在进行路基土方工程施工时，应根据现场的施工条件，如地形、送土位置、土壤级别、土方量大小等情况，选择合适的铲斗、斗形、斗容量及与挖掘机配套的运土车辆，然后根据挖掘机的性能设计施工方案。
用挖掘机开挖路堑时，要做到不得超挖，又尽量少留土。在采用不同挖掘机开挖路堑时，应采用如下施工方法。
（1）正铲开挖路堑 当路堑的深度小于5m时，可采用全断面开挖；当路堑的深度大于5m时，应当分层开挖。当采用全断面开挖时，挖掘机一次向前开挖至路堑设计标高。运土车辆停在同一平面上，其位置可在挖掘机的两侧，或者在挖掘机的后面。由于正向开挖效率比较低，凡是通过多次开挖才能达到路堑深度的深路堑，以侧向分层开挖为好。
在采用分层开挖时，挖掘机在纵向行程中作侧向开挖。首次侧向开挖时，运土车辆要停在路堑边缘进行装土，以后利用前一次挖好的小掘进道作为车辆的运输道和停车装料位置。如此往返几个行程，直至将整个路堑开通，如图2-63所示。挖掘机开挖后在边坡上留下的土角，可用推土机等来进行修整。
图2-63 正铲挖掘机分层开挖深路堑示意图
（2）反铲开挖路堑 采用反铲开挖路堑时，挖掘机应布置在路堑顶端的两侧，根据实际情况采用沟端开挖法或沟侧开挖法。
（3）拉铲开挖路堑 拉铲挖掘机适用于土壤松软且直接将土卸于附近弃土堆的路堑开挖。开挖时，当卸土半径能达到两侧弃土堆的范围时，拉铲挖掘机可停在路堑的中心线上进行一次性开挖，如图2-64所示。否则，应采用双开挖道进行开挖，如图2-65所示。当开挖一侧土的路堑时，挖掘机沿路堑边缘进行。为了保证施工安全，拉铲挖掘机的两侧履带应与路堑边缘保持1.0～1.5m的距离。
图2-64 拉铲挖掘机开挖路堑卸土于两侧
图2-65 拉铲挖掘机开挖路堑卸土于一侧
拉铲挖掘机铲斗容量的选择，应根据所筑路堤或路堑的填筑高度确定，按表2-34中选用较为经济。
表2-34 拉铲斗容量与填筑路堤路堑的高度关系
采用挖掘机取土来填筑路堤时，必须由自卸汽车、推土机、平地机和压路机等多种施工机械配合进行。
各种施工机械的具体分工是：挖掘机取土并卸在自卸汽车上，自卸汽车运土到路堤上卸下，然后用推土机进行粗略整平，必要时再用平地机进行细致整平，最后用压路机再进行碾压。因此，对挖掘机来说，其担负的工作仅是填筑路堤的一部分，工作是比较简单的，同时，取土时要在选定的取土场开辟有利地形的工作面，有利于挖出所要求的土，并提高作业效率。由于在施工中，挖掘机和压路机起着主导施工机械的作用，因此，如何选用运土车辆与其配合，应很好地进行组织，以充分发挥主导机械的作用。
图2-66所示为正铲挖掘机与运土车辆配合填筑路堤的运行路线图。挖掘机在取土场取土，不适用的土卸往弃土场，适用筑路堤的土运到路堤上，要求分层填铺、碾压，直到设计标高。
图2-66 正铲挖掘机与运输车辆配合的运行路线
一般情况下，自卸汽车的装载量应为挖掘机斗容量的3～4倍为宜，其数量应保证挖掘机既能不断地进行挖掘，又使汽车不出现较长时间停置待装现象。所用自卸汽车的数量可用下式进行计算（计算结果取整数）：
N = t 1 / t 2 （2-13）
式中， t 1 为自卸汽车一个工作循环（包括装、运、卸、回）所用的时间，min； t 2 为挖掘机装满一车所需时间，min。
Q = qnK H K b / K S （2-14）
式中， Q 为挖掘机的生产率，m 3 /h； q 为挖掘机铲斗的额定容量，m 3 ； n 为挖掘机每小时循环挖土的次数，可参考表2-35； K H 为挖掘机铲斗充满系数，如表2-36所列； K b 为时间的利用系数，如表2-37所列； K S 为土壤的松散系数，如表2-38所列。
表2-35 单斗挖掘机每小时循环次数 n
表2-36 挖掘机铲斗充满系数 K H
表2-37 挖掘机的时间利用系数 K b
表2-38 土壤的松散系数 K s
（1）精心设计施工组织 运土车辆应满足挖掘机的生产能力而又不富余，所用自卸汽车的装载容量应为铲斗容量的整倍数。挖掘机施工时应尽量创造较宽敞的工作面，采用装运“双放法”，即两辆自卸汽车分别停放在挖掘机两侧铲斗的卸土半径内，这样铲斗顺时针装满右侧的一车，可立即反时针装满左侧的一车。在装左侧车时，下一辆车在右侧有充分的时间调好车位。如此循环，使挖掘机满载作业可以提高挖掘机的生产率。
在进行施工组织中，应事先拟定好运土车辆的行驶路线，尽量减少重车行驶路线上的上坡距离。每个掘进道应有一条空车放送道，避免进出车辆相互干扰。
（2）提高操作人员技术 提高挖掘机驾驶员的操作技术的熟练程度，特别是要加强工作过程中进行联合操作的配合，以缩短工作循环时间，从而提高生产率。
（3）认真检查挖掘机 要经常检查挖掘机的技术状况、铲斗斗齿的锋利程度，保持挖掘机良好的工作性能，这是提高挖掘机生产率最基本的措施。当发现挖掘机运行出现不正常现象时，要立即进行检查维修；当发现斗齿有损坏时应及时修复或更换新的斗齿。
装载机是一种工作效率较高的铲土运输机械，它兼有推土机和挖掘机两者的工作能力，可以进行铲掘、推运、整平、装卸和牵引等多种作业。
装载机按行走装置不同，可分为轮胎式装载机和履带式装载机两种。轮胎式装载机具有操纵灵活、移动方便、行驶速度快、适应性强等特点，在道路工程中的应用越来越广泛。
在公路施工中，装载机主要用于铲取松散物料并装车，也可以进行短距离（100m以内）的自铲自运、地面平整、场地清理及牵引车辆等。在短距离的运土作业时，它能单独完成装土、运土、卸土各道工序。在较长距离的运土作业时应与运土车辆配合使用。在作业面较小的施工现场作推土和平整场地时显得更为优越。
一般来说，当整个铲、装、运作业的循环时间不超过3min，将装载机作为自铲自运设备使用较为经济合理，否则应选用其他施工机械进行作业。
装载机是一种循环作业机械，装载时能完成装、运、卸、回4个作业过程。根据其作业对象不同其基本作业方法可分以下几种。
首先将装载机的铲斗放在水平位置与地面接触，然后以一定的速度前进，使铲斗插入料堆中。在插入料堆后，要边前进边收斗，待装满铲斗后，提升动臂（离地面50cm）至运输位置，驶离工作面。当铲斗装满料物有困难时，可操纵铲斗上下颤动或稍举动臂，以便更快地装满铲斗。
对于停机面以下物料的铲装，作业时首先转动铲斗，使其与地面成一定的铲土角（一般为10°～30°），然后下斗切入土内前进铲挖。切土深度应保持一致，一般为15～20cm。待物料装满铲斗后，收斗并提升至运输位置。若土壤比较硬，铲装较困难时，可操纵动臂，使铲斗上下颤动几下，或稍稍改变一下切土角，即可装满铲斗。
装载机铲挖土丘时，有分层铲挖法和分段铲挖法两种。当土壤比较松软时，可采用分层铲挖法，随装载机向土丘行驶，将铲斗插入土丘，然后逐渐提升铲斗，使土料装满后收起铲斗，或者插入土丘后收斗装满，使铲斗提升至运输位，驶离工作面。分层铲挖法由于插入不深，而且插入后又有提升动作相配合，所以插入阻力小、作业较平稳，同时铲装面比较宽，可得到较高的充满系数。
当遇到的土壤比较坚硬时，可采用分段铲挖法。这种方法是铲斗依次反复插入和提升运作，直至铲斗装满。在具体操作的过程中，有时将铲斗在铲挖时适当抖动几下，有利于松散土层，提高铲斗的装满系数。由于在操作时需要多次断开离合器，操作比较复杂，且易磨损离合器。
在公路土石方工程施工中，装载机是与运输车辆配合，共同完成铲装、运输作业。在施工具体过程中，装载机的转移和卸料与车辆位置的配合好坏，直接影响着生产率的提高。因此，必须十分重视装载机施工组织设计，使装载机和运输车辆均充分发挥其效能。在一般情况下，应根据现场堆场的大小和堆料的情况，尽可能缩短装载机行驶的距离，减少其转弯的次数。装载机常用的施工方法有以下几种。
装载机的穿梭作业法，如图2-67所示。装载机只在垂直于工作面方做前进（铲土）和后退（卸土），运土车辆平行于工作面，像穿梭一样来回接装和驶离。作业时，装载机铲满土料后，直线后退一定距离，并提升铲斗到卸载位置，同时运输车辆退到装载机铲斗卸土位置，装载机卸料后，驶向工作面，开始下一个循环，车辆装后驶离。这种作业法的特点是装载机不宜反复转向调车，但要求运输车辆与其配合默契，否则配合不良会影响生产率。此法适用于履带式装载机和因地形限制装载机不能转弯的施工现场。
图2-67 装载机的穿梭式作业法
装载机的“V”型作业法，如图2-68所示。汽车停在一个固定位置，与铲装工作面的方向斜交60°或垂直。装载机装满铲斗后，在倒车驶离工作面的同时转向30°～45°，然后向前对准汽车向车内卸料。卸料后反转30°～45°倒车，再回到工作面作下一次铲土。这种方法作业循环时间较短，应用比较广泛。但装载机转向频繁，且要求地面坚实，并且排水良好。因此，“V”型作业法最适用于轮胎式装载机。
图2-68 装载机的“V”型作业法
装载机在单位时间内实际可能达到的生产率，可按下式进行计算：
Q =60 qK H K b /tK S （2-15）
式中， Q 为装载机的生产率，m 3 /h； q 为装载机的敲定斗容量，m 3 ； K H 为装载机铲斗装满系数，如表2-39所列； K b 为装载机的时间利用系数； t 为每一作业循环所需的时间，min； K S 为所装物料的松散系数。
表2-39 装载机铲斗装满系数
