土方工程施工

第一章：土方工程施工主要内容学习单元1：认识土的工程性质学习单元2：计算土方工程量学习单元3：土方开挖（施工排降水、基坑支护）学习单元4：填筑土方并压实1.1.2土的工程分类土的分类土的级别土的名称开挖方法及工具一类土松软土I砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植土、淤泥（泥炭）用锹、锄头挖掘，少许用脚蹬二类土普通土II粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；种植土、填土用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土坚土III软及中等密实粘土；重粉质粘土、砾石土；干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉质粘土；压实的填土主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍四类土砂砾坚土IV坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石卵石的中等密实的粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩整个先用镐、撬棍，后用锹挖掘，部分用楔子及大锤五类土软石V～VI硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白奎土；胶结不紧的砾岩；软石灰及贝壳石灰石用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土次坚石VII～IX泥岩、砂岩、砾岩；坚实的页岩、泥灰岩，密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩及正长岩用爆破方法开挖，部分用风镐七类土坚石X～XIII大理石；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩；微风化安山岩；玄武岩用爆破方法开挖八类土特坚石XIV～XVI安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、石英岩、辉长岩、粉岩、角闪岩用爆破方法开挖学习单元1：土的类别及土的工程性质工作任务1：判断土的类别一、根据土的颗粒大小可分为：岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土。详细的分类，见《岩土工程勘察规范》GB50021-2001二、根据土的开挖难易程度分为：松软土、普通土、坚土……等八大类。1.1.2土的工程分类按开挖的难易程度分为八类一类土（松软土）二类土（普通土)三类土（坚土）四类土（砂砾坚土）机械或人工直接开挖五类土（软石）六类土（次坚石）七类土（坚石）八类土（特坚石）爆破开挖学习单元1：土的类别及土的工程性质工作任务2：认识土的工程性质一、土的可松性二、土的渗透性一、土的可松性土的最初可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。KS、KS′——土的最初、最终可松性系数V1——土在自然状态下的体积V2——土经开挖成松散状态下的体积V3——土经压(夯)实后的体积土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数是计算填方所需挖土工程量的主要参数，各类土的可松性系数见表1.1所示。土的可松性对土方施工有什么影响？12VVKs'31sVKV（二）土的工程分类及性质（4）可松性土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍然不能恢复成原来体积'3211(11)(12)ssVVKKVV（二）土的工程分类及性质（4）可松性土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍然不能恢复成原来体积'3211(11)(12)ssVVKKVV最初可松性系数土挖出后松散状态下的体积土在天然状态下的体积（二）土的工程分类及性质（4）可松性土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍然不能恢复成原来体积'3211(11)(12)ssVVKKVV最后可松性系数土经压实后的体积（二）土的工程分类及性质（4）可松性土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍然不能恢复成原来体积'3211(11)(12)ssVVKKVV自然状态下的土,经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍不能恢复成原来的体积.土的这种性质称为可松性.土的可松性大小用可松性系数表示:式中:Ks——最初可松性系数;Ks’——最终可松性系数;V1——土在自然状态下的体积(天然密实土)；V2——土经开挖后松散状态下的体积(松土)；V3——土经回填压实后的体积(压实土)。V1V3V21KS′KS(三)土的可松性:312VVV'3211(11)(12)ssVVKKVV说明：（1）计算土方量：用天然密实土的体积V1（2）土方运输：用松土的体积V2，考虑KS（3）土方回填：用压实土的体积V3，考虑KS′土的类型KsKs’一类土1.08～1.171.01～1.03二类土1.14～1.241.02～1.05三类土1.24～1.301.04～1.07四类土1.26～1.451.06～1.20五类土1.30～1.501.10～1.30六类土1.45～1.501.28～1.30土的可松性系数案例1208m3某基坑208m3，现需回填，用2m3的装载车从附近运土，问需要多少车次的土？（KS=1.20，KS’=1.04）答：填方用土：V1=V3/KS’=208/1.04=200m3（原状土）V2=KSV1=1.02*200=240m3（松散土）2m3的装载车运土需要车次：n=240/2=120车次一、土的可松性例：建筑物外墙为条形毛石基础，基础平均截面面积为3.0m2,基坑深2.0m，底宽为1.5m，地基为亚粘土，计算100延米长的基槽土方挖方量、填土量和弃土量。（Ks=1.30，K/s=1.05）解：33334033.1)190500(19005.13005003001000.350010022)115.1(5.1mmmm弃土量填方量基础体积挖方量（二）土的工程分类及性质（4）可松性例题：已知基坑体积2000m3，基础体积1200m3，土的最初可松性系数1.14，最后可松性系1.05。问应外运多少松土？（二）土的工程分类及性质（4）可松性例题：已知基坑体积2000m3，基础体积1200m3，土的最初可松性系数1.14，最后可松性系1.05。问应外运多少松土？回填土V3：2000-1200=800m3预留原土：800/1.05=762m3多余原土：2000-762=1238m3外运松土：1238×1.14=1411m3'31sVKV21sVKV（二）土的工程分类及性质（4）可松性例题：已知基坑体积2000m3，基础体积1200m3，土的最初可松性系数1.14，最后可松性系1.05。问应外运多少松土？全部松土：2000×1.14=2280m3其中用于回填x，外运2280-xx对应原土：x/1.14,对应回填土x/1.14×1.05已知x/1.14×1.05=2000-1200，则x=869m321sVKV可得外运松土=2280-869=1411m3'31sVKV土体孔隙中的自由水在重力作用下会产生流动,土体被水透过的性质称为渗透性.土的渗透性是土的水力学主要性质之一.(五)土的渗透性:Lh2h1vAB达西(H.Darcy)定律:V=K·————=K·Ih1-h2L式中:I=————=---称为水力坡度;K----渗透系数(m/h,m/d)为一比例系数,当I=1.0时,V=Kh1-h2LhL土的类型K(m/d)土的类型K(m/d)漂石(无砂质充填)500～1000粉砂0.5～1卵石100～500黄土0.25～0.5砾石50～150粘砂土0.1～0.5粗砂20～50轻砂粘土0.05～0.1中砂5～20重砂粘土0.001～0.05细砂1～5粘土0.001渗透系数K经验近似值学习单元3：土方开挖学习模块一：土方工程施工1.在场地平整施工前,测设平场范围线和标高。思考：土方开挖前要做哪些准备工作？2.拆除影响施工的建筑物、构筑物；拆除和改造通讯和电力设施、自来水管道、煤气管道和地下管道；迁移树木。3.进行施工排降水。4.修好临时道路、电力、通讯及供水设施,以及生活和生产用临时房屋。5.制定施工方案（包括基坑支护方案）主要内容工作任务1：选择土方施工机械工作任务2：制定土壁支护方案工作任务3：编制施工降水方案工作任务4：开挖基坑并验槽学习目标1.了解土方开挖前要做哪些施工准备和辅助工作，熟悉土方施工机械及实用范围2.掌握土壁支护的方法、常用基坑降水的方法3.知道基坑开挖的顺序和验槽的要点能根据施工现场实际情况正确选择施工机械；会编制常用基坑支护专项施工方案；会编制基坑水、降水方案；能编制基坑开挖方案；会验槽。学习重、难点学习重点：1.土壁支护的方法、常用基坑降水的方法2.验槽的要点3.土方填筑的质量要求学习难点：1.根据施工现场实际情况正确制定土壁支护的方案2.正确选择基坑降水的方法并编制施工降水方案工作任务1：选择土方施工机械一、常用土方施工机械（一）推土机1.组成：拖拉机、推土铲刀2.行走方式:履带式、轮胎式3.铲刀操纵方式:钢丝绳操纵液压操纵4.特点：操纵灵活，运转方便，所需工作面较小，功率大，行驶快，易于转移，能爬300左右的缓坡5.适用范围：多用于清理场地，平整土地，开挖深度不大的基坑，填平沟槽以及配合铲运机、挖土机等工作。推土机可以推挖一~三类土，推送距离宜在100米以内，以运距在50米以内经济效果最好。1.1.2土的工程分类土的分类土的级别土的名称开挖方法及工具一类土松软土I砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植土、淤泥（泥炭）用锹、锄头挖掘，少许用脚蹬二类土普通土II粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；种植土、填土用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土坚土III软及中等密实粘土；重粉质粘土、砾石土；干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉质粘土；压实的填土主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍四类土砂砾坚土IV坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石卵石的中等密实的粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩整个先用镐、撬棍，后用锹挖掘，部分用楔子及大锤6.施工方法：⑴下坡推土法⑵分批集中一次推土法⑶并列推土法⑷槽形推土法⑸铲刀上附加侧板工作任务1：选择土方施工机械提高推土机生产效率的方法1.1推土机施工下坡推土顺地面坡势沿下坡方向推土，可增大铲刀切土深度和运土数量，缩短推土时间,提高生产率约30～40%。共47页第3页并列推土1.1推土机施工大面积施工区可采用2～3台推土机并列推土，减少土的散失量而增大推土量，提高生产率约15～30%。3台推土机并列推土共47页第4页分批集中、一次推送当运距较远又土质较坚硬时，宜多次铲土，一次推送。槽型推土当土层较厚时，可利用前次推土的槽形推土，可减少土的散失量，增大推土量。1.1推土机施工军用推土机美国M9共47页第5页工作任务1：选择土方施工机械（二）铲运机铲运机是一种利用装在前后轮轴或左右履带之间的带有铲刃的铲斗，在行进中顺序完成铲削、装载、运输和卸铺的铲土运输机械。工作任务1：选择土方施工机械1.特点:能综合完成挖土、运土、卸土和平土工作（全能）。管理简单，效率高，运转费用低，对行使道路要求较低。2.适用范围：坡度在15度以内、含水量不超过27%的一~三类土的大面积场地平整、大型基坑、填筑堤坝和路基。不适用于砾石土、冻土和沼泽地区施工。自行式铲运机适用于运距800—3500m的大型土方工程施工，以运距在800-1500m的范围内生产效率最高。拖式铲运机适用于运距在80－800m的土方工程施工，而运距在200~350m时效率最高。运距愈长、生产效率愈低，超过经济运距时应考虑汽车运输工作任务1：选择土方施工机械3.开行路线⑴环形路线：用于地段短、起伏不大的挖填工程。⑵8字形路线：用于地段长、起伏大、挖填交替的工程。1.2.1铲运机的运行路线●椭圆形或大环形路线：在地形起伏不大、填方不高(＜1.5m)的路堤宜采用大环形路线。每隔一定时间变换铲运机行驶方向，以免机械单侧磨损。椭圆形路线适用施工地段较短的情况。●“8”字形路线：该路线一个循环完成两次铲土和卸土，减少了转弯次数和空驶距离，一个循环中两次转弯方向不同，铲运机机械磨损均匀。在地形起伏较大、施工地段狭长时采用。1.2铲运机施工共47页第8页1.2.2提高铲运机生产效率的方法下坡铲土利用机械重力的水平分力来加大切土深度并缩短铲土时间。推土机助铲在较坚硬的土层中用推土机助铲，可加大铲刀切削力、