建筑施工-土方工程

'1土方工程主要内容：土的分类及工程性质、土方量计算、施工辅助工作、土方机械化施工及土方工程质量验收；学习重点：土的工程性质及其对施工的影响，土壁支护与边坡，以及降低地下水位的方法。 学习要求:了解土的分类和现场鉴别土的种类；掌握基坑(槽)、场地平整土石方工程量的计算方法；了解土壁塌方和发生流砂现象的原因及防止方法；熟悉常用土方施工机械的特点、性能、适用范围及提高生产率的方法；掌握回填土施工方法及质量检验标准。 1.1土的分类及工程性质1.2土方量计算1.3施工准备与辅助工作1.5基坑(槽)施工1.4土方机械化施工1.6填土与压实1.7地基局部处理1.8质量标准及安全技术本章作业End本章内容 按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。松土和普通土可直接用铁锹开挖，或用铲运机、推土机、挖土机施工；坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖，或预先松土，部分用爆破的方法施工；次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。土的工程分类与现场鉴别方法见表1.1所示。1.1土的分类及工程性质1.1.1土的分类与鉴别 表1.1土的工程分类与现场鉴别方法土的分类土的名称可松性系数现场鉴别方法KSK’s一类土(松软土)砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土，泥炭(淤泥)1.08～1.171.01～1.03能用锹、锄头挖掘二类土(普通土)亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土及亚砂土1.14～1.281.02～1.05用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土(坚土)软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、亚粘土，压实的填筑土1.24～1.301.04～1.07要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍四类土(砂砾坚土)重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石1.26～1.321.06～1.09整个用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用楔子及大锤 土的分类土的名称可松性系数现场鉴别方法KSK’s五类土(软石)硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石炭岩1.30～1.451.10～1.20用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土(次坚石)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1.30～1.451.10～1.20用爆破方法开挖,部分用风镐七类土(坚石)大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩1.30～1.451.10～1.20用爆破方法开挖八类土(特坚硬石))安山岩，玄武岩，花岗片麻岩，坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩1.45～1.501.20～1.30用爆破方法开挖 土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。1.1.2土的工程性质1.1.2.1土的含水量式中：m湿——含水状态土的质量，kg；m干——烘干后土的质量，kg；mW——土中水的质量，kg；mS—固体颗粒的质量，kg。土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响。(1.1) 土的天然密度:在天然状态下，单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。土的天然密度按下式计算：1.1.2.2土的天然密度和干密式中ρ——土的天然密度，kg/m3；m——土的总质量，kg；V—土的体积，m3。(1.2) 干密度:土的固体颗粒质量与总体积的比值，用下式表示：式中ρd——土的干密度，kg/m3；mS——固体颗粒质量，kg；V—土的体积，m3。在一定程度上，土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度。土的干密度愈大，表示土愈密实。土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制。(1.3) 1.1.2.3土的可松性系数土的可松性：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。土的可松性用可松性系数表示，即式中KS、KS′——土的最初、最终可松性系数；V1——土在天然状态下的体积，m3；V2——土挖出后在松散状态下的体积，m3；V3——土经压(夯)实后的体积，m3。(1.4)(1.5) 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。 1.1.2.4土的渗透性土的渗透性：指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透系数表示。渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力，以m/d表示；它同土的颗粒级配、密实程度等有关，是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。土的渗透系数见表1.2所示。 表1.2土的渗透系数参考表土的名称渗透系数(m/d)土的名称渗透系数(m/d)粘土＜0.005中砂5.00～20.00亚粘土0.005～0.10均质中砂35～50轻亚粘土0.10～0.50粗砂20～50黄土0.25～0.50圆砾石50～100粉砂0.50～1.00卵石100～500细砂1.00～5.00 1.2土方计算1.2.1基坑与基槽土方量计算基坑土方量可按立体几何中拟柱体(由两个平行的平面作底的一种多面体)体积公式计算(图1.1)。即式中H——基坑深度，m；A1、A2——基坑上、下底的面积，m2；A0—基坑中截面的面积，m2。(1.6) 基槽土方量计算可沿长度方向分段计算(图1.2)：式中V1——第一段的土方量，m3；L1—第一段的长度，m。将各段土方量相加即得总土方量：(1.7)(1.8) 1.2.2场地平整土方计算对于在地形起伏的山区、丘陵地带修建较大厂房、体育场、车站等占地广阔工程的平整场地，主要是削凸填凹，移挖方作填方，将自然地面改造平整为场地设计要求的平面。场地挖填土方量计算有方格网法和横截面法两种。横截面法是将要计算的场地划分成若干横截面后，用横截面计算公式逐段计算，最后将逐段计算结果汇总。横截面法计算精度较低，可用于地形起伏变化较大地区。对于地形较平坦地区，一般采用方格网法。 方格网法计算场地平整土方量步骤为：(1)读识方格网图方格网图由设计单位(一般在1/500的地形图上)将场地划分为边长a=10～40m的若干方格，与测量的纵横坐标相对应，在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高(H)和设计标高(Hn)，如图1.3所示。 (2)计算场地各个角点的施工高度施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差，是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度。各方格角点的施工高度按下式计算：式中hn——角点施工高度即填挖高度(以“+”为填，“-”为挖)，m；n—方格的角点编号(自然数列1，2，3，…，n)。(1.9) (3)计算“零点”位置，确定零线方格边线一端施工高程为“+”，若另一端为“-”，则沿其边线必然有一不挖不填的点，即为“零点”(图1.4)。 零点位置按下式计算：式中x1、x2——角点至零点的距离，m；h1、h2——相邻两角点的施工高度(均用绝对值)，m；a—方格网的边长，m。(1.10) 确定零点的办法也可以用图解法，如图1.5所示。方法是用尺在各角点上标出挖填施工高度相应比例，用尺相连，与方格相交点即为零点位置。将相邻的零点连接起来，即为零线。它是确定方格中挖方与填方的分界线。 (4)计算方格土方工程量按方格底面积图形和表1.3所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量。(5)边坡土方量计算场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡，以保证挖方土壁和填方区的稳定。边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算，一种为三角棱锥体(图1.6中①～③、⑤～⑪)，另一种为三角棱柱体(图1.6中④)。 表1.3常用方格网点计算公式项目图式计算公式一点填方或挖方(三角形)两点填方或挖方(梯形)三点填方或挖方(五角形)四点填方或挖方(正方形) A三角棱锥体边坡体积式中l1——边坡①的长度；A1——边坡①的端面积；h2——角点的挖土高度；m—边坡的坡度系数，m=宽/高。(1.11) B三角棱柱体边坡体积两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积式中l4——边坡④的长度；A1、A2、A0—边坡④两端及中部横断面面积。C计算土方总量将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量。(1.12)(1.13) 【例1.1】某建筑场地方格网如图1.7所示，方格边长为20m×20m，填方区边坡坡度系数为1.0，挖方区边坡坡度系数为0.5，试用公式法计算挖方和填方的总土方量。 【解】(1)根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高，计算结果列于图1.8中。由公式1.9得：h1=251.50-251.40=0.10h2=251.44-251.25=0.19h3=251.38-250.85=0.53h4=251.32-250.60=0.72h5=251.56-251.90=-0.34h6=251.50-251.60=-0.10h7=251.44-251.28=0.16h8=251.38-250.95=0.43h9=251.62-252.45=-0.83h10=251.56-252.00=-0.44h11=251.50-251.70=-0.20h12=251.46-251.40=0.06 (2)计算零点位置。从图1.8中可知，1—5、2—6、6—7、7—11、11—12五条方格边两端的施工高度符号不同，说明此方格边上有零点存在。由公式1.10求得：1—5线x1=4.55(m)2—6线x1=13.10(m)6—7线x1=7.69(m)7—11线x1=8.89(m)11—12线x1=15.38(m) 将各零点标于图上，并将相邻的零点连接起来，即得零线位置，如图1.8。(3)计算方格土方量。方格Ⅲ、Ⅳ底面为正方形，土方量为：VⅢ(+)=202/4×(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3)VⅣ(-)=202/4×(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3)方格Ⅰ底面为两个梯形，土方量为：VⅠ(+)=20/8×(4.55+13.10)×(0.10+0.19)=12.80(m3)VⅠ(-)=20/8×(15.45+6.90)×(0.34+0.10)=24.59(m3) 方格Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ底面为三边形和五边形，土方量为：VⅡ(+)=65.73(m3)VⅡ(-)=0.88(m3)VⅤ(+)=2.92(m3)VⅤ(-)=51.10(m3)VⅥ(+)=40.89(m3))VⅥ(-)=5.70(m3)方格网总填方量：∑V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34(m3)方格网总挖方量：∑V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26(m3) (4)边坡土方量计算。如图1.9，④、⑦按三角棱柱体计算外，其余均按三角棱锥体计算，依式1.11、1.12可得：V①(+)=0.003(m3)V②(+)=V③(+)=0.0001(m3)V④(+)=5.22(m3)V⑤(+)=V⑥(+)=0.06(m3)V⑦(+)=7.93(m3) V⑧(+)=V⑨(+)=0.01(m3)V⑩=0.01(m3)V11=2.03(m3)V12=V13=0.02(m3)V14=3.18(m3)边坡总填方量：∑V(+)=0.003+0.0001+5.22+2×0.06+7.93+2×0.01+0.01=13.29(m3)边坡总挖方量：∑V(-)=2.03+2×0.02+3.18=5.25(m3) 1.2.3土方调配土方调配是土方工程施工组织设计(土方规划)中的一个重要内容，在平整场地土方工程量计算完成后进行。编制土方调配方案应根据地形及地理条件，把挖方区和填方区划分成若干个调配区，计算各调配区的土方量，并计算每对挖、填方区之间的平均运距(即挖方区重心至填方区重心的距离)，确定挖方各调配区的土方调配方案，应使土方总运输量最小或土方运输费用最少，而且便于施工，从而可以缩短工期、降低成本。 土方调配的原则：力求达到挖方与填方平衡和运距最短的原则；近期施工与后期利用的原则。进行土方调配，必须依据现场具体情况、有关技术资料、工期要求、土方施工方法与运输方法，综合上述原则，并经计算比较，选择经济合理的调配方案。调配方案确定后，绘制土方调配图(如图1.10)。在土方调配图上要注明挖填调配区、调配方向、土方数量和每对挖填之间的平均运距。图中的土方调配，仅考虑场内挖方、填方平衡。W为挖方，T为填方。 1.3施工准备与辅助工作1.3.1施工准备(1)在场地平整施工前，应利用原场地上已有各类控制点，或已有建筑物、构筑物的位置、标高，测设平场范围线和标高。(2)对施工区域内障碍物要调查清楚，制订方案，并征得主管部门意见和同意，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)尽可能利用自然地形和永久性排水设施，采用排水沟、截水沟或挡水坝措施，把施工区域内的雨雪自然水、低洼地区的积水及时排除，使场地保持干燥,便于土方工程施工。(4)对于大型平整场地，利用经纬仪、水准仪，将场地设计平面图的方格网在地面上测设固定下来，各角点用木桩定位，并在桩上注明桩号、施工高度数值,以便施工。(5)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。 1.3.2土方边坡与土壁支撑土壁稳定，主要是由土体内摩阻力和粘结力保持平衡，一旦失去平衡，土壁就会塌方。造成土壁塌方的主要原因有：边坡过陡，使土体本身稳定性不够，尤其是在土质差、开挖深度大的坑槽中，常引起塌方。雨水、地下水渗入基坑，使土体重力增大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因。基坑(槽)边缘附近大量堆土，或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使土体产生的剪应力超过土体的抗剪强度。 1.3.2.1土方边坡土方边坡的坡度以挖方深度(或填方深度)h与底宽b之比表示(图1.11)，即土方边坡坡度=h/b=1/(b/h)=1∶m式中m=b/h称为边坡系数。 当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定：密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)：1.0m；硬塑、可塑的粉土及粉质粘土：1.25m；硬塑、可塑的粘土和碎石类土(充填物为粘性土)：1.5m；坚硬的粘土：2m。挖土深度超过上述规定时，应考虑放坡或做成直立壁加支撑。 当挖地基坑较深或晾槽时间较长时，应根据实行情况采取护面措施。常用的坡面保护方法有帆布、塑料薄膜覆盖法，坡面拉网法或挂网。当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方深度在5m以内且不加支撑的边坡的最陡坡度应符合表1.4规定。基坑(槽)或管沟挖好后，应及时进行基础工程或地下结构工程施工。在施工过程中，应经常检查坑壁的稳定情况。 表1.4深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度土的类别边坡坡度(高∶宽)坡顶无荷载坡顶有静载坡顶有动载中密的砂土1∶1.001：1.251：1.50中密的碎石类土(充填物为砂土)1：0.751：1.001：1.25硬塑的粉土1：0.671：0.751：1.00中密的碎石类土(充填物为粘性土)1：0.501：0.671：0.75硬塑的粉质粘土、粘土1：0.331：0.501：0.67老黄土1：0.101：0.251：0.33软土(经井点降水后)1：1.00---- 永久性挖方边坡坡度应按设计要求放坡。临时性挖方的边坡值应符合表1.5的规定。表1.5临时性挖方边坡值土的类别边坡值(高∶宽)砂土(不包括细砂、粉砂)1∶1.25～1∶1.50一般性粘土硬1∶0.75～1∶1.00硬、塑1∶1.00～1∶1.25软1∶1.50或更缓碎石类土充填坚硬、硬塑粘性土1∶0.50～1∶1.00充填砂土1∶1.00～1∶1.50 1.3.2.2土壁支撑土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成，用于宽度不大、深度较小沟槽开挖的土壁支撑。根据挡土板放置方式不同，分为水平挡土板和垂直挡土板两类(见图1.12)。(1)横撑式支撑 (2)板桩式支撑板桩式支撑特别适用于地下水位较高且土质为细颗粒、松散饱和土的支护，可防治流砂现象产生。板桩支撑作用：使地下水在土中的渗流路线延长，减小了动水压力，从而可预防流砂的产生；板桩支撑既挡土又防水，特别适于开挖较深、地下水位较高的大型基坑；可以防止基坑附近建筑物基础下沉。 打入板桩的质量要求：板桩位置在板桩的轴线上，板壁面垂直，保证平面尺寸准确和垂直度；封闭式板桩墙要求封闭合拢；埋置达到规定深度要求，有足够的抗弯强度和防水性能。 钢板桩又可分平板桩和波浪式板桩两类。平板桩(图1.13(.a.))防水和承受轴向压力性能良好，易打入地下，但长轴方向抗弯强度较小；波浪式板桩（图1.13(.b.)）的防水和抗弯性能都较好，施工中多采用。钢板桩施工 板桩施工要正确选择打桩方法、打桩机械和流水段划分，以保证打设后的板桩墙有足够的刚度和防水作用。钢板桩打入法一般分为单独打入法、双层围檩插桩法和分段复打法。钢板桩单独打入法适用于桩长小于10m，且工程要求不高的钢板桩支撑施工。A打桩方法的选择 双层围檩插桩法是在桩的轴线两侧先安装双层围檩(一定高度的钢制栅栏)支架后，将钢板桩依次锁口咬合全部插入双层围檩间。详见图1.14。 分段复打法是在板桩轴线一侧安装好单层围檩支架，将10～20块钢板桩拼装组成施工段插入土中一定深度，形成一段钢板桩墙，即屏风墙。详见图1.15。 B合理划分流水段施工流水段的划分应使板桩墙面垂直，满足墙面支撑安装要求，有利于封闭合拢，使行车路线短。C钢板桩打设准备工作E钢板桩的拔除D钢板桩的打设钢板桩、围檩支架的矫正修理按施工图放板桩的轴线进行测标高，作为控制板桩入土深度的依据。桩锤不宜过重，以防桩头因过大锤击而产生纵向弯曲。准确安装好围檩支架。 为了保持基坑干燥，防止由于水浸泡发生边坡塌方和地基承载力下降，必须做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是明沟排水法和井点降水法。1.3.3降低地下水位1.3.3.1明沟排水法明沟排水法是一种设备简单、应用普遍的人工降低水位的方法。 施工方法是，开挖基坑或沟槽过程中，遇到地下水或地表水时，在基础范围以外地下水流的上游，沿坑底的周围开挖排水沟，设置集水井，使水经排水沟流入井内，然后用水泵抽出坑外(见图1.16)。明沟排水法适用于水流较大的粗粒土层的排水、降水，也可用于渗水量较小的粘性土层降水，但不适宜于细砂土和粉砂土层，因为地下水渗出会带走细粒而发生流砂现象。 流砂：当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时，如果采用集水井法降水开挖，当挖至地下水位以下时，坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂。流砂现象 如果土层中产生局部流砂现象，应采取减小动水压力的处理措施，使坑底土颗粒稳定，不受水压干扰。其方法有：如条件许可，尽量安排枯水期施工，使最高地下水位不高于坑底0.5m；水中挖土时，不抽水或减少抽水，保持坑内水压与地下水压基本平衡；采用井点降水法、打板桩法、地下连续墙法防止流砂产生。 井点降水：基坑开挖前，在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管(井)，在基坑开挖前和开挖过程中，利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基础工程施工结束为止。井点降水有两类：一类为轻型井点(包括电渗井点与喷射井点)；另一类为管井点(深井泵)。对不同的土质应采用不同的降水形式，表1.6为常用的降水形式。1.3.3.2井点降水法 表1.6降水类型及适用条件适合条件降水类型渗透系数(cm/s)可能降低的水位深度(m)轻型井点多级轻型井点10-2～10-53～66～12喷射井点10-3～10-68～20电渗井点＜10-6宜配合其他形式降水使用深井井管≥10-5＞10 (1)轻型井点轻型井点(图1.17)就是沿基坑周围或一侧以一定间距将井点管(下端为滤管)埋入蓄水层内，井点管上部与总管连接，利用抽水设备将地下水经滤管进入井管，经总管不断抽出，从而将地下水位降至坑底以下。轻型井点法适用于土壤的渗透系数为0.1～50m/d的土层中；降低水位深度：一级轻型井点3～6m，二级井点可达6～9m。 轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括滤管、井点管、弯联管及总管等。滤管(图1.18)为进水设备，其构造是否合理对抽水设备影响很大。 轻型井点的布置当基坑或沟槽宽度小于6m，水位降低深度不超过5m时，可用单排线状井点布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度一般不小于沟槽宽度(图1.19)。 在考虑到抽水设备的水头损失以后，井点降水深度一般不超过6m。井点管的埋设深度H(不包括滤管)按下式计算(图1.19(b))：式中H1——井点管埋设面至基坑底的距离，m；h——基坑中心处坑底面(单排井点时，为远离井点一侧坑底边缘)至降低后地下水位的距离，一般为0.5～1.0m；i——地下水降落坡度；环状井点为1/10，单排线状井点为1/4；L——井点管至基坑中心的水平距离(单排井点中为井点管至基坑另一侧的水平距离)，m。(1.14) 如宽度大于6m或土质不定，渗透系数较大时，宜用双排井点，面积较大的基坑宜用环状井点(图1.20)；为便于挖土机械和运输车辆出入基坑，可不封闭，布置为U形环状井点。 当一级井点系统达不到降水深度时，可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后在基坑底部装设第二级井点，使降水深度增加（图1.21）。 轻型井点的安装轻型井点的施工分为准备工作及井点系统安装。准备工作包括井点设备、动力、水泵及必要材料准备，排水沟的开挖，附近建筑物的标高监测以及防止附近建筑沉降的措施等。埋设井点系统的顺序：根据降水方案放线、挖管沟、布设总管、冲孔、下井点管、埋砂滤层、粘土封口、弯联管连接井点管与总管、安装抽水设备、试抽。井点管的埋设一般用水冲法施工，分为冲孔(图1.22(a))和埋管(图1.22(b))两个过程。 轻型井点使用轻型井点运行后，应保证连续不断地抽水。井点淤塞，一般可以通过听管内水流声响、手摸管壁感到有振动、手触摸管壁有冬暖夏凉的感觉等简便方法检查。地下基础工程(或构筑物)竣工并进行回填土后，停机拆除井点排水设备。 1.4.1.1推土机按行走的方式，可分为履带式推土机和轮胎式推土机。履带式推土机附着力强，爬坡性能好，适应性强；轮胎式推土机行驶速度快，灵活性好。目前，我国生产的履带式推土机有东方32100、T-120、黄河220等；轮胎式推土机有TL160等。1.4土方机械化施工1.4.1常用土方施工机械 1.4.1.1铲运机按行走方式分为牵引式铲运机和自行式铲运机；按铲斗操纵系统分，有液压操纵和机械操纵两种。为了提高铲运机的生产效率，可以采取下坡铲土、推土机推土助铲等方法，缩短装土时间，使铲斗的土装得较满。助铲法：根据填、挖方区分布情况，结合当地具体条件，合理选择运行路线，提高生产率。一般有环形路线和“8”字形路线两种形式。环形路线见图1.23“8”字形路线见图1.24 1.4.1.3单斗挖土机单斗挖土机按工作装置不同，可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种(图1.25)。单斗挖土机按其操纵机构的不同，可分为机械式和液压式两类。液压式单斗挖土机的优点是能无级调速且调速范围大；快速作业时，惯性小，并能高速反转；转动平稳，可减少强烈的冲击和振动；结构简单，机身轻，尺寸小；附有不同的装置，能一机多用；操纵省力，易实现自动化。 (1)正铲挖土机正铲挖土机的工作特点是前进行驶，铲斗由下向上强制切土，挖掘力大，生产效率高；适用于开挖含水量不大于27%的一至三类土，且与自卸汽车配合完成整个挖掘运输作业；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。正铲挖土机的开挖方式，根据开挖路线与运输车辆的相对位置的不同，挖土和卸土的方式有以下两种：正向挖土，侧向卸土(图1.26(b))正向挖土，反向卸土(图1.26(a)) (2)反铲挖土机反铲挖土机的工作特点是机械后退行驶，铲斗由上而下强制切土，用于开挖停机面以下的一至三类土，适用于挖掘深度不大于4m的基坑、基槽、管沟，也适用湿土、含水量较大的及地下水位以下的土壤开挖。反铲挖土机的开行方式有沟端开挖和沟侧开挖两种。沟端开挖(图1.28(a))反铲挖土机停在沟端，向后退着挖土。沟侧开挖(图1.28(b))挖土机在沟槽一侧挖土，挖土机移动方向与挖土方向垂直。 (3)拉铲挖土机拉铲挖土机工作时利用惯性，把铲斗甩出后靠收紧和放松钢丝绳进行挖土或卸土，铲斗由上而下，靠自重切土，可以开挖一、二类土壤的基坑、基槽和管沟等地面以下的挖土工程，特别适用于含水量大的水下松软土和普通土的挖掘。拉铲开挖方式与反铲相似，可沟端开挖，也可沟侧开挖。(4)抓铲挖土机抓铲挖土机主要用于开挖土质比较松软，施工面比较狭窄的基坑、沟槽、沉井等工程，特别适于水下挖土。土质坚硬时不能用抓铲施工。 1.4.2.1土方机械选择的原则施工机械的选择应与施工内容相适应；土方施工机械的选择与工程实际情况相结合；主导施工机械确定后，要合理配备完成其他辅助施工过程的机械；选择土方施工机械要考虑其他施工方法，辅助土方机械化施工。1.4.2土方机械的选择 1.4.2.2土方开挖方式与机械选择(1)平整场地常由土方的开挖、运输、填筑和压实等工序完成。地势较平坦、含水量适中的大面积平整场地，选用铲运机较适宜。地形起伏较大，挖方、填方量大且集中的平整场地，运距在1000m以上时，可选择正铲挖土机配合自卸车进行挖土、运土，在填方区配备推土机平整及压路机碾压施工。挖填方高度均不大，运距在100m以内时，采用推土机施工，灵活、经济。 (2)地面上的坑式开挖单个基坑和中小型基础基坑开挖，在地面上作业时，多采用抓铲挖土机和反铲挖土机。抓铲挖土机适用于一、二类土质和较深的基坑；反铲挖土机适于四类以下土质，深度在4m以内的基坑。(3)长槽式开挖指在地面上开挖具有一定截面、长度的基槽或沟槽，适于挖大型厂房的柱列基础和管沟，宜采用反铲挖土机；若为水中取土或土质为淤泥，且坑底较深，则可选择抓铲挖土机挖土。若土质干燥，槽底开挖不深，基槽长30m以上，可采用推土机或铲运机施工。地面上的坑式开挖 (4)整片开挖对于大型浅基坑且基坑土干燥，可采用正铲挖土机开挖。若基坑内土潮湿，则采用拉铲或反铲挖土机，可在坑上作业。(5)对于独立柱基础的基坑及小截面条形基础基槽的开挖，则采用小型液压轮胎式反铲挖土机配以翻斗车来完成浅基坑(槽)的挖掘和运土。 房屋定位：在基础施工之前根据建筑总平面图设计要求，将拟建房屋的平面位置和零点标高在地面上固定下来。定位一般用经纬仪、水准仪和钢尺等测量仪器，根据主轴线控制点，将外墙轴线的四个交点用木桩测设在地面上(图1.29)。房屋外墙轴线测定后，根据建筑平面图将内部纵横的所有轴线都一一测出，并用木桩及桩顶面小钉标识出来。1.5基坑(槽)施工1.5.1房屋定位 放线：房屋定位后，根据基础的宽度、土质情况、基础埋置深度及施工方法，计算确定基槽(坑)上口开挖宽度，拉通线后用石灰在地面上画出基槽(坑)开挖的上口边线即放线(图1.30)。1.5.2放线 基槽开挖宽度的计算：(1)不放坡，不加挡土板支撑(2)不放坡，但要留工作面一般，当基槽(坑)底在地下水位以上时，每边留出工作面宽度为300mm(图1.31)，基槽放灰线尺寸为：式中d——基础放灰线宽，mm；a——基础底宽，mm；c—工作面宽(一般取300mm)(1.15) (3)留工作面并加支撑当基础埋置较深，场地又狭窄不能放坡时，为防止土壁坍塌，必须设置支撑。此时，放灰线尺寸除考虑基础底宽、工作面宽外，还需加上支撑所需尺寸(一般为100mm)。 (4)放坡如果基槽深度超过《土方和爆破工程施工及验收规范》的规定时，即使土质良好且无地下水，亦需根据挖土深度和土质情况，参照表1.5放坡。放灰线尺寸为(图1.32)：式中b——放坡宽度，b=mh；m——坡度系数；h—基槽开挖深度。(1.16) 1.5.3基槽(坑)土方开挖基槽(坑)开挖有人工开挖和小型液压挖土机开挖两种形式。开挖基槽(坑)应按规定的尺寸，合理安排开挖顺序和分层进行，且连续施工。土方开挖的顺序、方法必须与设计工况一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。 1.5.3.1基槽(坑)开挖深度控制当基槽(坑)挖到离坑底0.5m左右时，根据龙门板上标高及时用水准仪抄平，在土壁上打上水平桩，作为控制开挖深度的依据。 1.5.3.2基槽(坑)开挖中注意事项在开挖基槽(坑)之前，应检查龙门板、轴线桩有无走动现象，并根据设计图纸校核基础轴线的位置、尺寸及水准点的标高等。基槽(坑)、管沟的挖土应分层进行。在施工过程中，基槽(坑)、管沟边堆置土方不应超过设计荷载。基槽(坑)土方施工中及雨后，应对支护结构、周围环境进行观察和监测，如出现异常情况应及时处理，待恢复正常后方可继续施工。 基槽(坑)开挖时，要加强垂直高度方向的测量，防止超挖，防止搅动基底土层。对特大型基坑，应分区分块挖至设计标高，分区分块及时浇筑垫层。土方开挖施工中，若发现古墓及文物等，要保护好现场，并立即通知文物管理部门，经查看处理后方可施工。 1.5.3.3验槽基槽(坑)开挖完毕并清理好以后，在垫层施工以前，施工单位应会同勘察、设计单位、监理单位、建设单位一起进行现场检查并验收基槽，通常称为验槽。 验槽(坑)的主要内容和方法如下：核对基槽(坑)的位置、平面尺寸、坑底标高。核对基槽(坑)土质和地下水情况。空穴、古墓、古井、防空掩体及地下埋设物的位置、深度、形状。对整个基槽(坑)底进行全面观察，注意土的颜色是否一致，土的坚硬程度是否一样，有无软硬不一或弱土层，局部的含水量有无异常现象，走上去有无颤动的感觉等。验槽的重点应选择在桩基、承重墙或其他受力较大部位。 1.6填土与压实1.6.1填土的要求填土的土料应符合设计要求。含有大量有机物、石膏和水溶性硫酸盐(含量大于5%)的土以及淤泥、冻土、膨胀土等，均不应作为填方土料；以粘土为土料时，应检查其含水量是否在控制范围内，含水量大的粘土不宜作填土用；一般碎石类土、砂土和爆破石渣可作表层以下填料，其最大粒径不得超过每层铺垫厚度的2/3。 填土应按整个宽度水平分层进行，当填方位于倾斜的山坡时，应将斜坡修筑成1∶2阶梯形边坡后施工，以免填土横向移动，并尽量用同类土填筑。回填施工前，填方区的积水采用明沟排水法排除，并清除杂物。 1.6.2土的压实方法填土的压实方法一般有碾压、夯实、振动压实等几种。碾压法是靠沿填筑面滚动的鼓筒或轮子的压力压实填土的，适用于大面积填土工程。碾压机械有平碾(压路机)、羊足碾、振动碾和汽胎碾。碾压机械进行大面积填方碾压，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。夯实方法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实填土，适用于小面积填土的压实。夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机等。 1.6.3填土压实的影响因素填土压实的主要影响因素为压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。1.6.3.1压实功的影响填土压实后的密度与压实机械在其上所施加功的关系见图1.33。 1.6.3.2含水量的影响填土含水量的大小直接影响碾压(或夯实)遍数和质量。较为干燥的土，由于摩阻力较大，而不易压实；当土具有适当含水量时，土的颗粒之间因水的润滑作用使摩阻力减小，在同样压实功作用下，得到最大的密实度，这时土的含水量称做最佳含水量(图1.34)。各种土的最佳含水量和最大干密度见表1.7所示。 表1.7土的最佳含水量和最大干密度参考表项次土的种类变动范围最佳含水量(%)(质量比)最大干密度(g/cm3)1砂土8～121.80～1.882粘土19～231.58～1.703粉质粘土12～151.85～1.954粉土16～221.61～1.80 1.6.3.3铺土厚度的影响在压实功作用下，土中的应力随深度增加而逐渐减小(图1.35)，其压实作用也随土层深度的增加而逐渐减小。各种压实机械的压实影响深度与土的性质和含水量等因素有关。对于重要填方工程，其达到规定密实度所需的压实遍数、铺土厚度等应根据土质和压实机械在施工现场的压实试验决定。若无试验依据应符合表1.8的规定。 表1.8填土施工时的分层厚度及压实遍数压实机具分层厚度(mm)每层压实遍数平碾250～3006～8振动压实机250～3503～4柴油打夯机200～2503～4人工打夯＜2003～4 1.6.4填土质量检查填土压实后必须要达到密实度要求，填土密实度以设计规定的控制干密度ρd(或规定的压实系数λ)作为检查标准。土的控制干密度与最大干密度之比称为压实系数。土的最大干密度乘以规范规定或设计要求的压实系数，即可计算出填土控制干密度ρd的值。土的实际干密度可用“环刀法”测定。填方施工结束后，应检查标高、边坡坡度、压实程度等，检验标准应符合表1.9的规定。 表1.9填土工程质量检验标准项序检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法桩基基坑基槽场地平整管沟地(路)面基础层人工机械主控项目1标高-50±30±50-50-50水准仪2分层压实系数设计要求按规定方法一般项目1回填土料设计要求取样检查或直观鉴别2分层厚度及含水量设计要求水准仪及抽样检查3表面平整度2020302020用靠尺或水准仪 1.7地基局部处理地基局部处理：指在浅基础开挖基槽(坑)的施工中或验槽(坑)时，发现基槽(坑)范围内有洞穴、软弱土层或岩基、墙基等局部异常地基的处理。处理的方法和原则：将局部软弱层或硬物尽可能挖除，回填与天然土压缩性相近的材料，分层夯实；处理后的地基应保证建筑物各部位沉降量趋于一致，以减少地基的不均匀下沉。 1.7.1软松土坑(填土、墓穴、淤泥)的处理将坑中的软松土、虚土全部挖除，使坑底及四周均见天然土，然后用与坑边天然土层相近的材料分层夯实回填至坑底标高处。常用回填材料有砂、砂砾石、天然土、3∶7或2∶8的灰土。采用天然土分层夯实回填时，每层厚度200mm，如图1.36(a)所示。软松土坑范围较大，超过地槽的宽度时，应将该范围内的基槽适当加宽，挖至天然层，将部分基础加深，做成1∶2踏步与两端相接，如图1.36(c)所示。 对于范围和深度较大的软土坑，由于回填材料与天然地基密实度相差较大，会造成基础不均匀下沉，所以还要考虑加强上部结构的强度，以抵抗地基不均匀沉降而引起的内力。在防潮层下设钢筋混凝土或钢筋砖圈梁(图1.37) 1.7.2砖井、枯井、土井的处理方法当井在基槽范围内时，应将井的井圈拆至地槽下1m以上，井内用中砂、砂卵石材料分层夯填处理，在拆除范围内用2∶8或3∶7灰土分层回填夯实至槽底(图1.38)。 1.7.3局部范围内(硬物)的处理当桩基或部分基槽下有基岩、旧墙基、老灰土、压实路面等硬土或坚硬物时，首先在地坑、地槽范围内尽可能地挖除，以免基础局部落在硬物上造成不均匀沉降使上部建筑物开裂。硬土、硬物挖除后，若深度小于15m时，可用砂、砂卵石或灰土回填；若长度大于5m时，则将槽底做1∶2踏步灰土垫层与两端紧密连接，然后做落深基础。 1.7.4橡皮土的处理当地基为粘性土，含水量大且趋于饱和时，如果直接夯打或反复碾压，就容易形成有颤动弹性感的“橡皮土”。对于含水量高的粘性土，施工中避免直接夯拍，拟采用晾槽或掺石灰粉的办法降低含水量后压实。若施工中已出现橡皮土，则应将橡皮土层挖除，然后在槽底适当加深的情况下铺垫一层承载力高、适应设计要求的垫层地基，如砂土或级配砂石垫层等。 1.8质量标准及安全技术1.8.1土方工程质量验收内容(1)场地平整挖填方工程的验收内容平整区域的坐标、高程和平整度；挖填方区的中心位置、断面尺寸和标高；边坡坡度要求及边坡的稳定；泄水坡度，水沟的位置、断面尺寸和标高；填方压实情况和填土的密实度；隐蔽工程记录。 (2)基槽的验收内容基槽(坑)的轴线位置、宽度；基槽(坑)底面的标高；基槽(坑)和管沟底的土质情况及处理；槽(坑)壁的边坡坡度；槽(坑)、管沟的回填情况和密实度。 1.8.2质量标准项序项目允许偏差或允许值(mm)检查方法桩基基坑基槽挖方场地平整管沟地(路)面基层人工机械主控项目1标高-503050-50-50水准仪2长度、宽度(由设计中心线向两边量)+200-50+300-100+500-150+100_经纬仪，用钢尺量3边坡设计要求观察或用坡度尺检查一般项目1表面平整度2020502020用2m靠尺和楔形塞尺检查2基底土性设计要求观察或土样分析表1.10土方开挖工程的质量检验标准 1.8.3安全技术施工前进行场地清理，拆除施工区域内的房屋、古墓，拆除或改建通讯和电力设备、上下管道、地下电缆等；迁移树木，清除树墩及含有大量有机物的草皮、耕植土和河塘淤泥等。基槽(坑)开挖时，人工操作间距应不小于25m；采用机械作业时，挖土机的间距应大于10m。挖土应由上而下逐层进行。基槽(坑)的开挖严格按要求放坡。 尽量避免在坑槽边缘堆置大量土方、材料和机械设备。运输道路应平整坚实，坡度和转弯半径应符合有关安全规定。深基坑上下应先挖好阶梯或设置靠梯，禁止踩踏支撑上下；坑的四周应设安全栏杆或悬挂危险标志。基槽(坑)设置的支撑应经常检查有无松动、变形等不安全迹象，特别是雨雪后要加强巡视检查。 本章小结(1)准确计算土石方量是选择合理施工方案和组织施工的前提，场地较为平坦时宜采用方格网法；当场地地形较复杂或挖填深度较大、断面不规则时，宜采用断面法。(2)土方的开挖、运输、填筑压实等施工过程应尽可能地采用机械施工，以减轻繁重的体力劳动，提高生产效率，加快施工进度。熟悉推土机、单斗挖土机的型号、性能、特点和提高生产效率的措施，可以有效的降低成本。 (3)基坑(槽)的土方开挖涉及到边坡稳定、基坑支护、降低地下水位、防止流砂、土方开挖方案等一系列问题。在施工实践中，要针对工程中的具体情况，拿出多个方案比较，择优选取。(4)为保证填方工程满足强度、变形和稳定性方面的要求，既要正确选择填土的土料，又要合理选择填筑和压实方法。填土密实度以设计规定的控制干密度或规定的压实系数为检查标准。(5)在组织土方工程机械化综合施工时，必须使主导机械与辅助机械台数相互配套、协调工作。 本章作业P371.11.41.6P381.71.121.131.151.16P381.181.11.21.3'