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土方機械從本質上說是一系列工具，是為工程業服務的，是從屬于交通運輸機械的一個特殊分支，這個性質決定了土方機械往往得不到重視，規模小，往往要吸收、借用其他交通運輸機械的技術來發展。

我們把土方機械分成3塊，動力系統、行走系統、工作裝置，在技術上，因工作裝置只用在特殊場合，只能在行業內發明、創新，而動力系統和行走系統往往成了制約土方機械發展的技術瓶頸，經常要應用其他行業的技術來推動。

然而，推動或制約土方機械發展的不只是技術，還有需求。在工業革命開始后，蒸汽機被發明出來，用于紡織業，隨后又被應用于交通運輸。1825年，世界上第一條鐵路在英國通車，由此各資本主義國家都開始建設鐵路，美國也在1830年有了第一條鐵路。

威廉•奧的斯

    很快，在1835年，美國費城的鐵路工程承包商威廉•奧的斯就發明了蒸汽鏟并在4年后正式獲得專利。奧的斯的設計比較簡單，和起重機差不多的桅桿和大臂，裝在大臂上的斗桿，蒸汽機驅動卷揚機通過鏈條和滑輪組提升或降下挖斗，負責伸縮斗桿的齒輪也靠鏈傳動。兩邊各有一人用繩牽引實現大臂的回轉，同時還負責操作斗門閂。整套裝置包括鍋爐安放在四輪鐵路平車上，通過不斷延伸鐵軌實現帶狀開挖，比較適合鐵路工程建設。人們一般稱之為鐵路鏟。

威廉奧的斯的偉大發明

1872年奧的斯蒸汽鏟在新澤西州建設鐵路工程

毫無疑問，這是一項偉大的發明，在那個年代，中國還是道光年間，而美國還沒有開發西部，南方還在大量使用黑奴。它首次實現了用機器來挖掘土方，盡管還不完善。在20世紀20年代推土機和鏟運機出現以前，土方機械就是指的蒸汽鏟。更重要的是，從科學史的角度來看，它建立了一個范本，至今在世界各大露天礦山里叱咤風云的巨型電鏟仍沿用著奧的斯蒸汽鏟的基本形式。

1837年，第一臺奧的斯的“費城”鏟投入鐵路工程工作，然而遺憾的是奧的斯沒等改進自己的設計便在1839年英年早逝，時年26歲，令人嘆息。由于多方面的因素，奧的斯死后，“費城”鏟的生產陷于停頓，直到奧的斯家族在19世紀50年代以后開始重新生產，但產量很少。

可想而知，早期的蒸汽鏟，由于回轉機構僅僅在前部吊桿的部分，回轉角度有限，還得靠人力實現；蒸汽機功率也不大，挖掘力小，斗容也小，動作也不會很快；需要加煤加水，還需要不斷鋪設軌道，整體的效率是很低的。

奧的斯的專利過期后，很多公司進入這一領域，此時各種建設對蒸汽鏟的需求也急劇增加，也就是在19世紀70年代以后，蒸汽鏟才進入黃金發展期，并不斷得到改進。這一時期，除了在大湖地區特別是俄亥俄州涌現了若干廠商外，英國和德國也有了自己的蒸汽鏟廠商。這一時期，發達國家的鐵路大規模建設已經完成或接近尾聲，原本設計用來鐵路建設的蒸汽鏟被更多應用在運河、礦山等其他領域。

在19世紀末開鑿曼徹斯特運河時已經開始大規模使用蒸汽鏟了，到20世紀初開鑿巴拿馬運河時，蒸汽鏟發揮了關鍵作用，使得美國人能夠完成法國人留下的爛攤子。這一時期典型的施工方式是，在蒸汽鏟的軌道旁邊平行鋪設鐵軌，出渣的小車由人力或畜力或蒸汽機車牽引。

1887年英國拉斯頓蒸汽鏟在曼徹斯特運河工程

針對早期蒸汽鏟的缺點，為了提高挖掘能力和效率，適應更大更艱難的工程，各廠商不斷進行改進。蒸汽機功率不斷加大，大臂和斗桿不斷加長，斗容不斷加大，體積和重量也相應增加，輪、軸數量也相應增加。

但這還不夠，底盤是個大問題。為了更靈活地挖掘，適應各種工作場合，19世紀80年代英國人發明了全回轉裝置，但直到20世紀20年代才被普遍采用。由于大功率蒸汽機重量太大，一些大型鏟無法采用全回轉的的形式。

比塞洛斯 50B

有了全回轉，也就有了上下車的概念。為了擺脫鐵軌的束縛，又有驅動鋼輪式底盤出現。隨著履帶的工程實用化，蒸汽鏟紛紛用上了履帶式底盤，有的甚至用上4條履帶。但和霍爾特的履帶不同，大部分蒸汽鏟使用的是節銷式，而不是鏈軌式。

20世紀20年代蒸汽鏟發展到頂峰，除了動力系統，這時的蒸汽鏟已經和現代的電鏟沒有本質的區別。此時，內燃機已經被交通運輸業廣泛使用，拖拉機、推土機等需要快速運動的機械也都使用了內燃機。蒸汽鏟的動力系統也開始拋棄蒸汽機，在經歷了汽油機、汽-電、柴油機、柴-電、電力等形式后，最終發展成今天的電鏟。但使用燃煤或燃油鍋爐的蒸汽鏟的生產一直持續到20世紀30年代，有的蒸汽鏟直到50年代才退役。