阅读说明：本技术 一种土方开挖施工方法 (earth excavation construction method ) 是由 卢荣智 张金龙 洪炳明 叶建飞 苏龙辉 蔡景润 蔡世达 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种土方开挖施工方法,包括如下步骤：S1.表层土清理；S2.测量定位；S3.初步开挖：使用挖掘机挖掘地面,挖掘深度控制在比设计深度小0.5米的深度,剩余深度通过人工开挖,且最终深度控制在比设计深度小0.2米的深度,形成初挖坑,所述初挖坑的直径控制在2米；S4.标记深度：引入挖掘辅助设备,所述挖掘辅助设备发出灯光标记初挖坑内侧壁；S5.全面挖掘：使用挖掘机从初挖坑内侧壁开始朝向四周挖掘,挖掘辅助设备上设有用于帮助挖掘机操作人员观察初挖坑内侧壁的远程监控模块；S6.末端挖掘：人工挖掘基槽底部剩余的0.2米的深度；S7.清理基槽。本发明具有以下优点和效果：该施工方法减少了挖掘机超挖的现象,有利于水利建设工程的顺利进行。(The invention discloses an earth excavation construction method, which comprises the following steps: s1, cleaning surface soil; s2, measuring and positioning; s3, primary excavation: excavating the ground by using an excavator, wherein the excavating depth is controlled to be 0.5 m less than the design depth, the residual depth is excavated by manual excavation, and the final depth is controlled to be 0.2 m less than the design depth to form a primary excavation pit, and the diameter of the primary excavation pit is controlled to be 2 m; s4, marking depth: introducing excavation auxiliary equipment, wherein the excavation auxiliary equipment emits light to mark the inner side wall of the initial excavation pit; s5, comprehensive excavation: excavating from the inner side wall of the initial excavation pit towards the periphery by using an excavator, wherein a remote monitoring module for helping an excavator operator to observe the inner side wall of the initial excavation pit is arranged on the excavation auxiliary equipment; s6, tail end excavation: manually digging the residual depth of 0.2 m at the bottom of the foundation trench; and S7, cleaning the base groove. The invention has the following advantages and effects: the construction method reduces the phenomenon of overexcavation of the excavator and is beneficial to smooth operation of hydraulic construction engineering.)

一种土方开挖施工方法

技术领域

本发明涉及水利建设领域，特别涉及一种土方开挖施工方法。

背景技术

在水利建设工程项目中，土方开挖施工是其中的一个重要步骤，主要目的是形成水利工程项目中的基槽以及沟道。土方开挖主要包括松动、破碎、挖装、运输出渣等工序，在小型水利工程中，土方开挖通常分为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；而一些大中型水利工程的土石方开挖，多用挖掘机等机械施工。

目前的土方开挖施工方法主要是直接按施工图使用挖掘机挖掘基槽，基槽的深度尺寸主要靠挖掘机的操纵员把控，但是，在很多施工项目中，基槽的深度至关重要，如若挖掘机操纵员尺寸把握不准，容易出现基槽超挖的情况，严重时甚至会破坏基槽底部的土地结构，出现地下水喷涌等情况，需要花费额外时间去处理，拖慢整个水利建设工程的工期。

为此，亟需一种土方开挖施工方法，该施工方法能够减少挖掘机超挖的现象，防止基槽底部的土地结构被破坏，有利于水利建设工程的顺利进行。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种土方开挖施工方法，该施工方法减少了挖掘机超挖的现象，防止基槽底部的土地结构被破坏，有利于水利建设工程的顺利进行。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种土方开挖施工方法，包括如下步骤：

S1.表层土清理：清理开挖区域的植被、垃圾以及障碍物，尽量保留原有成材林木，确需砍伐的成材树木必须有监理或业主单位的专门指示；

S2.测量定位，确定开挖面积以及开挖深度；

S3.初步开挖：使用挖掘机挖掘地面，挖掘深度控制在比设计深度小0.5米的深度，剩余深度通过人工开挖，且最终深度控制在比设计深度小0.2米的深度，从而形成初挖坑，所述初挖坑的直径控制在2米；

S4.标记深度：引入挖掘辅助设备，所述挖掘辅助设备设置于所述初挖坑内并发出灯光标记初挖坑内侧壁；

S5.全面挖掘：使用挖掘机在所述初挖坑附近地面上从初挖坑内侧壁开始朝向四周挖掘，所述挖掘辅助设备上设有用于帮助挖掘机操作人员观察所述初挖坑内侧壁的远程监控模块；

S6.末端挖掘：人工挖掘基槽底部剩余的0.2米的深度，使得基槽深度达到设计深度；

S7.清理基槽。

通过采用上述技术方案，在步骤S3中，通过人工初步开挖，使得初挖坑深度不超过挖掘范围并与设计深度保持在0.2米，然后通过挖掘辅助设备标记初挖坑深度，然后操作人员操纵挖掘机从初挖坑内侧壁开始全面挖掘，在此过程中，操作人员通过远程监控模块观察初挖坑内侧壁的开挖情况，并通过初挖坑内侧壁的标记判断挖掘机的挖掘深度，有效控制了挖掘机的挖掘深度，最后，在基槽剩余0.2米的深度上采用人工挖掘的方式，有效减少了超挖的现象，防止基槽底部的土地结构被破坏，有利于水利建设工程的顺利进行。

本发明进一步设置为，所述挖掘辅助设备包括设置于所述初挖坑内的底座、固定于所述底座上的固定架、设置于所述固定架上的安装架以及设置于所述安装架上的标记光发射装置；所述标记光发射装置包括固定于所述安装架上的反射罩以及固定于所述反射罩内的LED灯泡，所述反射罩内壁为镜面，且所述反射罩出口呈水平缝状；所述固定架上设有用于调节所述安装架高度的调节装置。

通过采用上述技术方案，当LED灯泡启动时，其上发出的灯光透过反射罩的出***出，而反射罩出口呈水平缝状，使得射出反射罩并投射至初挖坑内侧壁上的灯光呈水平线状，而调节装置能够调节安装架高度，使得最下侧的灯光与初挖坑内侧壁最低处边线重合，从而标记了初挖坑的最低处，使得挖掘机内的操作人员通过远程监控模块可以清楚地确定初挖坑的深度，从而防止挖掘机超挖。

本发明进一步设置为，所述反射罩出口设有多处，多处所述反射罩出口竖直均匀排列。

通过采用上述技术方案，反射罩出口设有多处并竖直排列，使得投射于初挖坑内侧壁上的灯光标记竖直排列，方便操作人员计算挖掘初挖坑内侧壁的比例。

本发明进一步设置为，所述固定架包括固定于所述底座上的固定柱以及套设于所述固定柱上并与之滑动连接的调节台；所述调节装置包括设置于所述调节台上侧并与所述固定柱固定的调节架、竖直穿过所述调节台并与之螺纹连接的调节丝杆、套设于所述调节丝杆上端并与之固定的蜗轮、水平设置于所述调节架上并与之转动连接的蜗杆以及固定于所述调节架上并与所述蜗杆端部固定的调节电机；所述调节丝杆上端与所述所述调节架转动连接，下端与所述底座上表面转动连接；所述蜗杆与所述蜗轮啮合；所述安装架设置于所述调节台上。

通过采用上述技术方案，当调节电机工作时，其输出轴转动，带动蜗杆转动，使得蜗轮以及调节丝杆转动，从而使得与调节丝杆螺纹连接的调节台竖直移动，从而调节了安装架以及安装架上的LED灯泡竖直移动，调节了灯光的投射位置，使得最下侧的灯光与初挖坑内侧壁最低处边线重合，而蜗轮与蜗杆具有自锁性，防止调节台由于重力而坠落。

本发明进一步设置为，所述安装架与所述调节台上表面滑动连接，且所述安装架的滑动方向呈圆形并环绕所述固定柱；所述安装架上设有用于锁定安装架的锁定部，所述锁定部包括开设于所述安装架靠近所述调节台上表面的表面上的锁定槽、竖直穿过所述安装架上表面并与安装架螺纹连接的锁定轴、固定于所述锁定轴上端的锁定手轮以及竖直设置于所述锁定槽内并与之内侧壁竖直滑动连接的抵接块，所述锁定轴下端穿入所述锁定槽内并与所述抵接块上表面转动连接，且所述抵接块底面固定有橡胶垫。

通过采用上述技术方案，操作人员移动安装架，即可调整安装架上LED灯泡的投射方位，使得LED灯泡可以标记初挖坑内侧壁各个方位的位置，且当锁定手轮转动时，其带动锁定轴转动，锁定轴下端带动抵接块沿锁定槽内侧壁下移，直至抵接块与调节台上表面抵紧，使得安装架与调节台固定，而橡胶垫的设置，使得抵接块与调节台上表面柔性接触。

本发明进一步设置为，所述远程监控模块包括固定于所述安装架上的潜望镜、固定于所述潜望镜上的摄像头以及设置于挖掘机驾驶室内并与所述摄像头无线连接的显示器；所述潜望镜设有用于进光的入光口以及用于出光的出光口，所述潜望镜的所述出光口设置于所述调节台上侧，且所述潜望镜的所述入光口设置于所述调节台下侧并与所述反射罩的出口朝向一致；所述摄像头设置于所述潜望镜的所述出光口处。

通过采用上述技术方案，摄像头通过潜望镜即可观察潜望镜入光口朝向位置的图像，而入光口与反光罩的出口朝向一致，使得摄像头能够观察初挖坑内侧壁以及其上的灯光标记，从而使得挖掘机内的操作人员能够在操作挖掘机的同时注意初挖坑内侧壁上挖掘机的挖掘深度。

本发明进一步设置为，所述潜望镜设有所述入光口的一端与所述初挖坑内底面相抵。

通过采用上述技术方案，潜望镜设有入光口的一端与初挖坑内底面相抵，使得初挖坑底部的图像能够进入潜望镜入光口，从而方便挖掘机操作人员观察初挖坑内侧壁最低处的灯光标记，防止挖掘机超挖。

本发明进一步设置为，所述入光口内设有第一折射镜，所述出光口内设有第二折射镜，且所述潜望镜内还设有第三折射镜。

通过采用上述技术方案，初挖坑内侧壁处的图像经过潜望镜第一折射镜、第二折射镜以及第三折射镜的三次折射后被摄像头录入，使得挖掘机操作人员观察到的图像左右方位与挖掘机操作人员的左右方位一致，方便操作人员判断挖掘机铲斗的移动方位，便于其操作。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.在步骤S3中，通过人工初步开挖，使得初挖坑深度不超过挖掘范围并与设计深度保持在0.2米，然后通过挖掘辅助设备标记初挖坑深度，然后操作人员操纵挖掘机从初挖坑内侧壁开始全面挖掘，在此过程中，操作人员通过远程监控模块观察初挖坑内侧壁的开挖情况，并通过初挖坑内侧壁的标记判断挖掘机的挖掘深度，有效控制了挖掘机的挖掘深度，最后，在基槽剩余0.2米的深度上采用人工挖掘的方式，有效减少了超挖的现象，防止基槽底部的土地结构被破坏，有利于水利建设工程的顺利进行；

2.摄像头通过潜望镜即可观察潜望镜入光口朝向位置的图像，而入光口与反光罩的出口朝向一致，使得摄像头能够观察初挖坑内侧壁以及其上的灯光标记，从而使得挖掘机内的操作人员能够在操作挖掘机的同时注意初挖坑内侧壁上挖掘机的挖掘深度；

3.初挖坑内侧壁处的图像经过潜望镜第一折射镜、第二折射镜以及第三折射镜的三次折射后被摄像头录入，使得挖掘机操作人员观察到的图像左右方位与挖掘机操作人员的左右方位一致，方便操作人员判断挖掘机铲斗的移动方位，便于其操作。

附图说明

图1是一种土方开挖施工方法的步骤示意图；

图2是挖掘辅助设备的放置位置示意图；

图3是挖掘辅助设备的结构示意图；

图4是封盖板上投射口的结构示意图；

图5是潜望镜的剖面示意图。

图中：01、挖掘辅助设备；1、底座；2、固定架；21、固定柱；22、调节台；3、调节装置；31、调节架；32、调节丝杆；33、蜗轮；34、蜗杆；35、调节电机；36、启动按钮；4、安装架；41、滑动板；42、弧形板；5、标记光发射装置；51、反射罩；511、喇叭管；512、封盖板；513、投射口；52、LED灯泡；6、锁定部；61、锁定槽；62、锁定轴；63、锁定手轮；64、抵接块；71、潜望镜；711、水平管体；712、竖直管体；713、出光口；714、第二折射镜；715、第三折射镜；716、入光口；716、第一折射镜；72、摄像头；73、显示器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种土方开挖施工方法，包括如下步骤：

S1.表层土清理：清理开挖区域的植被、垃圾以及障碍物，尽量保留原有成材林木，确需砍伐的成材树木必须有监理或业主单位的专门指示；

S2.测量定位，确定开挖面积以及开挖深度；

S3.初步开挖：使用挖掘机挖掘地面，挖掘深度控制在比设计深度小0.5米的深度，剩余深度通过人工开挖，且最终深度控制在比设计深度小0.2米的深度，从而形成初挖坑，所述初挖坑的直径控制在2米；

S4.标记深度：如图2所示，引入挖掘辅助设备01，所述挖掘辅助设备01设置于所述初挖坑内并发出灯光标记初挖坑内侧壁；

S5.全面挖掘：使用挖掘机在所述初挖坑附近地面上从初挖坑内侧壁开始朝向四周挖掘，所述挖掘辅助设备01上设有用于帮助挖掘机操作人员观察所述初挖坑内侧壁的远程监控模块；

S6.末端挖掘：人工挖掘基槽底部剩余的0.2米的深度，使得基槽深度达到设计深度；

S7.清理基槽。

在上述步骤中，如图3所示，挖掘辅助设备01包括底座1、固定架2、调节装置3、安装架4、锁定部6以及标记光发射装置5。底座1为圆形台状结构，其设置于初挖坑内底壁上侧并位于初挖坑内底面中心，且底座1的轴线竖直。固定架2包括固定柱21以及调节台22，固定柱21为圆柱体结构，其轴线与底座1的轴线重合，且固定柱21下端底面与底座1上表面固定。调节台22为水平截面呈圆环形的台状结构，其套设于固定柱21上并与之侧壁滑动连接。

如图3所示，调节装置3包括调节架31、调节丝杆32、蜗轮33、蜗杆34、调节电机35以及启动按钮36，调节架31为L形，其一端水平，且其另一端竖直朝下，且其水平的一端与固定柱21上端侧壁固定。调节丝杆32竖直穿过调节台22的上表面以及底面并与调节台22螺纹连接，且调节丝杆32上端与调节架31水平端底面转动连接，下端与调节台22上表面转动连接。蜗轮33套设于调节丝杆32上端并与调节丝杆32固定，蜗杆34的轴线水平并与蜗轮33啮合，其一端与固定柱21侧壁转动连接，另一端与调节架31竖直端靠近固定柱21的侧壁转动连接。调节电机35为伺服电机，其固定于调节架31远离固定柱21的侧壁上，且调节电机35的输出轴与蜗杆34远离固定柱21的一端固定。启动按钮36为常用启动开关，其固定于调节架31上表面，且启动按钮36与调节电机35电连接，当操作人员按压启动按钮36时，调节电机35启动，带动了蜗杆34转动，使得涡轮以及调节丝杆32转动，从而使得调节台22升降移动。

如图3所示，安装架4包括滑动板41以及弧形板42，滑动板41为矩形板状，其水平设置于调节台22上侧，且其一端设置于调节台22外。滑动板41底面固定有滑动块，滑动块为截面呈等腰梯形的块状结构，而调节台22上表面开设有滑动槽，滑动槽的横断面呈燕尾形，其呈圆形环绕固定柱21设置，且滑动块设置于滑动槽内并与滑动槽内侧壁滑动连接，使得滑动板41环绕固定柱21与调节台22滑动连接。弧形板42的水平截面呈弧形，其上端与滑动板41设置于调节台22外的一端底面固定，且弧形板42的环绕中心与固定柱21的轴线重合。标记光发射装置5包括反射罩51以及LED灯泡52，反射罩51包括喇叭管511以及封盖板512。喇叭管511的开口呈矩形，其较小的一端开口与弧形板42远离调节台22的侧壁固定，其较大的一端开口朝下初挖坑的内侧壁，且喇叭管511的内壁为镜面，具有反射灯光的效果。封盖板512为矩形板状结构，其长度方向竖直，且其固定于喇叭管511较大的开口处并封闭喇叭管511。结合图4所示，封盖板512的表面上开设有投射口513，投射口513为水平缝状，且投射口513设有多处并沿竖直方向均匀排列。LED灯泡52设置于喇叭管511内并与弧形板42靠近喇叭管511的侧壁固定，当LED灯泡52通电时，其发射处的灯光经过喇叭管511内壁的折射后水平投射至封盖板512上，部分灯光通过封盖板512的投射口513水平投射出去，从而投射在初挖坑内侧壁上。此外，最低处的投射口513与封盖板512底面连通，且在使用时，操作人员按压启动按钮36，调节了调节台22的高度，使得安装架4以及喇叭管511下移，直至喇叭管511与初挖坑内底壁相抵，从而使得最低位置的投射口513投射出的灯光与初挖坑内侧壁底部边线重合，标记了初挖坑的最低处。

如图3所示，锁定部6包括锁定槽61、锁定轴62、锁定手轮63以及抵接块64。锁定槽61开设于滑动板41底面上，其开口呈方形。锁定轴62为圆轴状，其下端竖直穿过滑动板41上表面延伸至锁定槽61内，且锁定轴62与滑动板41螺纹连接。锁定手轮63固定于锁定轴62上端，抵接块64为方形块状，其设置于锁定槽61内并与锁定槽61的内侧壁滑动连接，且锁定轴62下端与抵接块64上表面转动连接，此外，抵接块64底面固定有方形的橡胶垫，当锁定手轮63转动时，锁定轴62转动，使得锁定轴62下端带动抵接块64下移，直至抵接块64底面的橡胶垫与调节台22上表面抵紧，从而使得安装架4固定。

如图2所示，远程监控模块包括潜望镜71、摄像头72以及显示器73。结合图3、图5所示，潜望镜71呈L形，其截面呈矩形，且其分为水平管体711以及竖直管体712。水平管体711设置于滑动板41上，其底面与滑动板41上表面固定，且其一端朝向滑动板41外并与竖直管体712上端连通，另一端朝向固定柱21轴线。水平管体711靠近固定柱21的一端上表面开设有出光口713，出光口713的开口呈矩形。水平管体711内还设有第二折射镜714以及第三折射镜715，第二折射镜714为矩形片状，其倾斜设置于水平管体711内并位于水平管体711远离竖直管体712的一端，且第二折射镜714的两侧边缘分别与水平管体711靠近出光口713的一端内侧壁以及水平管体711内底面固定。第三折射镜715为矩形片状，其倾斜设置于水平管体711内并位于水平管体711远离固定柱21的一端，且第三折射镜715的两端边缘分别与水平管体711内顶面以及水平管体711远离固定柱21的内侧壁固定。竖直管体712下端与初挖坑内底面相抵，其远离弧形板42的外侧壁开设有入光口716，入光口716呈矩形，且竖直管体712内还设有第一折射镜716。第一折射镜716呈矩形片状，其倾斜设置，且第一折射镜716两端分别与竖直管体712内底面以及竖直管体712远离入光口716的内侧壁固定。摄像头72设置于水平管体711上并位于出光口713处，摄像头72遮蔽出光口713并与水平管体711固定，其镜头朝向出光口713内，当照射出投射口513的灯光投射在初挖坑内侧壁上时，初挖坑内侧壁上的图像依次经过第一折射镜716、第三折射镜715以及第二折射镜714录入摄像头72内，而显示器73设置于挖掘机的驾驶室内并与摄像头72通过现有的无线传输技术连接，使得摄像头72录入的图像通过显示器73呈现出来，方便了挖掘机内的操作人员观察初挖坑的挖掘深度情况，从而有利于防止挖掘机超挖。此外，初挖坑内侧壁的图像经过三次折射后录入摄像头72并在显示器73中呈现，此时挖掘机位于初挖坑外，且操作人员面向初挖坑内，从而使得显示器73内成像的左右朝向与操作人员的左右朝向一致，当操作人员想要在显示器73成像画面内左移挖掘机铲斗时，操作人员只需直接操纵铲斗左移，无需再判断镜像问题，方便操作人员的操作。

本实施例的作用原理为，在步骤S3中，通过人工初步开挖，使得初挖坑深度不超过挖掘范围并与设计深度保持在0.2米，然后将挖掘辅助设备01吊放至初挖坑中心，操作人员按压启动按钮36，使得调节台22下移，直至喇叭管511与初挖坑内底壁相抵，此时LED灯泡52亮起，灯光通过投射口513投射在初挖坑内侧壁上，在初挖坑内侧壁上显示出竖直排列的多条亮缝，且最下侧的亮缝与初挖坑内底面边缘重合，然后操作人员操纵挖掘机从初挖坑内侧壁开始全面挖掘，在此过程中，操作人员通过显示器73观察初挖坑内侧壁的开挖情况，并通过初挖坑内侧壁的亮缝判断挖掘机的挖掘深度，有效控制了挖掘机的挖掘深度，最后，在基槽剩余0.2米的深度上采用人工挖掘的方式，有效减少了超挖的现象，防止基槽底部的土地结构被破坏，有利于水利建设工程的顺利进行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。