土方工程施工及土方量计算与填埋

'土方工程施工 前言古人学问无遗力，少壮功夫老始成。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 前言本部分的诸多专业术语、概念和知识点常常是求职面试时主考官信手拈来的试题，本部分内容是你求职的敲门砖之一！ 第2章土方工程第1讲土方调配与施工机械第2讲土方开挖与验槽第3讲土方填筑与压实 第2章土方工程【教学要求】了解土方工程特点；掌握场地设计标高的确定、调整与土方调配；熟悉常用土方机械的性能和使用范围；掌握土方的填筑与压实的要求和方法。【教学重点】土方量计算；土方调配；土方的填筑与压实。【教学难点】表上作业法进行土方调配；影响填土压实的因素。【时间安排】本章共3讲、9学时。向家坝左岸300m以上高边坡开挖 第1讲土方调配与施工机械1概述2土方量的计算与调配3土方施工机械第2章土方工程 1概述包括一切土的挖掘、填筑、运输等过程以及排水降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。常见的土方工程施工内容有：1.1土方工程的内容⑴场地平整：包括障碍物拆除、场地清理、确定场地设计标高、计算挖填土方量、合理进行土方平衡调配等。第1讲土方调配与施工机械⑶土方回填与压实：包括土料选择、运输、填土压实的方法及密实度检验等。⑵开挖沟槽、基坑(竖井、隧道、修筑路基、堤坝)：包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和支护结构等。基坑土方开挖 1.2土方工程的施工要求●土方量少、工期短、费用省；●因地制宜编制合理的施工方案，预防流砂、管涌、塌方等事故发生，确保安全；1概述●要求标高、断面控制准确；●应尽可能采用先进的施工工艺、施工组织和机械化施工。●土体有足够的强度和稳定性；基坑土方开挖道路土方开挖 土的分类土的名称密度（kg/m3）开挖方法一类土（松软土）砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土；淤泥600～1500用锹、锄头挖掘二类土（普通土）粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混卵(碎)石；种植土；填土1100～1600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；重粉质粘土；砾石土；干黄土；含碎(卵)石的黄土；粉质粘土；压实的填土1750～1900主要用镐，少许用锹、锄头，部分用撬棍四类土（砂砾坚土）坚实密实的粘性土或黄土；中等密实的含碎(卵)石粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩1900用镐或撬棍，部分用锲子及大锤五类土（软石）硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石岩1100～2700用镐或撬棍、大锤，部分用爆破六类土（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2200～2900用爆破方法，部分用风镐七类土（坚石）大理岩；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2500～3100用爆破方法八类土（特坚石）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2700～3300用爆破方法1.3土的工程分类1概述 1.4土的工程性质天然密度--是指土在天然状态下单位体积的质量，它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。干密度--是指单位体积中固体颗粒的质量，它是用以检验土压实质量的控制指标。1.4.1土的质量密度取土环刀　　标准击实仪不同类的土，其最大干密度是不同的;同类的土在不同的状态下(含水量、压实程度)其密实度也是不同的。1概述 1.4.2土的含水量W是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比：快速含水量测定仪W＝（G1－-G2）／G2含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土质量;土的含水量超过25～30%，则土方施工机械容易打滑、陷车;回填土则需有最佳含水量方能夯压密实，获得最大干密度。1.4.3土的渗透性是指水流通过土中孔隙的难易程度。地下水在土中的渗流速度V与土的渗透系数K和水头梯度I有关，渗流速度按达西公式计算：V（m/d）=K·I渗透系数K值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性1.4土的工程性质 1.4.4土的可松性即自然状态下的土，经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。土的可松性用可松性系数KS表示。土的最初可松性系数KS=V2/V1；土的最后可松性系数K，S=V3/V1。式中：V1——土在天然状态下的体积；V2——土经开挖后的松散体积；V3——土经回填压实后的体积。不同分类的土的可松性系数可参考下表：土的最初可松性系数KS是计算挖掘机械生产率、运土车辆数量及弃土坑容积的重要参数；最后可松性系数K，S是计算场地平整标高及填方所需的挖方体积的重要参数1.4土的工程性质 土的可松性参考值土的类别体积增加百分数可松性系数最初最后最初Ks最后K，s一类土（种植土除外）8～171～2.51.08～1.171.01～1.03二类土（植物土、泥炭）20～303～41.20～1.301.03～1.04二类土14～282.5～51.14～1.281.02～1.05三类土24～304～71.24～1.301.04～1.07四类土（除外）26～326～91.26～1.321.06～1.09四类土（泥灰岩、蛋白）33～3711～151.33～1.371.11～1.15五～七类土30～4510～201.30～1.451.10～1.20八类土45～5020～301.45～1.501.20～1.301.4土的工程性质 2土方量的计算与调配土方量计算的基本方法有平均高度法和平均断面法两种。2.1.1平均高度法⑴四方棱柱体法：将施工区域划分为若干个边长等于a的方格网，每个方格网的土方体积V等于底面积a2乘四个角点高度的平均值，即：2.1土方量计算的基本方法四方棱柱体的体积计算第1讲土方调配与施工机械 2.1土方量计算的基本方法2.1.2平均断面法⑵三角棱柱体法：将每一个方格顺地形的等高线沿对角线划分为两个三角形，然后分别计算每一个三角棱柱体的土方量。三角棱柱体的体积计算方格网土方量计算一般采用平均高度法（四方棱柱体法和三角棱柱体法）。基坑、基槽、管沟、路堤的土方量计算可采用平均断面法。即：基坑土方量计算基槽、路堤土方量计算F1F0F0F1F2F2 2.2场地平整土方量计算⑴H0的重要性2.2.1场地设计标高H0的确定场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据,也是总图规划和竖向设计的依据。合理地确定场地设计标高，对减少土方工程量、加速工程进度、降低工程造价有着重要意义。2土方量的计算与调配确定场地设计标高应结合各类影响因素反复进行技术经济比较，选择一个最佳方案。场地平整施工 ⑵H0的确定原则●满足生产工艺和运输的要求；●充分利用地形，分区或分台阶布置，分别确定不同的设计标高；●考虑挖填平衡，弃土运输或取土回填的土方量最少；●要有合理的泄水坡度(≥2‰)，满足排水要求；●考虑最高洪水位的影响。2.2场地平整土方量计算分台阶布置确定不同的场地设计标高考虑挖填平衡设置不同的场地设计标高 ⑶H0的确定步骤如场地设计标高无特殊要求时，可根据挖填土方量平衡的原则确定H0,其步骤如下：①划分方格网方格网边长a可取10～50m，常用20m、40m；挖填平衡原则即场地内土方的绝对体积在平整前、后相等等高线方格网场地设计标高计算图用插入法求得H13=251.70②确定各方格网角点高程●水准仪实测；●利用地形图上相邻两等高线的高程，用插入法求得。插入法的图解法2.2场地平整土方量计算 按每一个方格的角点的计算次数（权数），即方格的角点为几个方格共有的情况，确定设计标高H0的实用公式为：③按挖填平衡确定设计标高式中：n——方格网数；H1——一个方格仅有的角点坐标；H2——两个方格共有的角点坐标；H3——三个方格共有的角点坐标；H4——四个方格共有的角点坐标。2.2场地平整土方量计算水准仪测量确定各角点高程 2.2.2场地设计标高H0的调整按以上步骤求得的H0仅为一理论值，还应考虑以下因素进行调整，求出H,0：●土的可松性影响；●场内挖方和填方的影响；●场地泄水坡度的影响。2.2场地平整土方量计算未考虑土的可松性影响导致大量的建筑余土需外运未考虑场地泄水坡度导致排水不畅雨季工地常被水淹 由于土具有可松性，一般填土需相应提高设计标高，故考虑土的可松性后，场地设计标高调整为：VWVTH0V,WV,TH,0Δh理论设计标高调整设计标高⑴土的可松性影响2.2场地平整土方量计算式中：Δh——土的可松性引起设计标高的增加值；VW、VT——按理论设计标高计算的总挖方、总填方体积；FW、FT——按理论设计标高计算的总挖方或填方区总面积；K，s——土的最后可松性系数。 场地设计标高H0是按挖填土方量平衡的原则确定的，但从经济观点出发，常会将部分挖方就近弃于场外，或就近于场外取土用于部分填方，均会引起挖填土方量的变化，亦需调整场地设计标高。其设计标高调整值按下式计算：⑵场内挖方和填方的影响式中：Q——场地根据H0平整后多余或不足的土方量。2.2场地平整土方量计算场外就近弃土场外借土填方 调整后的设计标高是一个水平面的标高,而实际施工中要根据泄水坡度的要求(单坡泄水或双坡泄水)计算出场地内各方格网角点实际设计标高。⑶场地泄水坡度的影响场地为单坡泄水时，场地内任意点的设计标高为：场地单向泄水坡度示意图ii场地双向泄水坡度示意图ixixiyiyHn＝H,0±li场地为双坡泄水时，场地内任意点的设计标高为：Hn＝H,0±lxix±lyiy正负号的取值：角点在H,0之上取“＋”，反之取“－”2.2场地平整土方量计算 2.2.3场地土方量的计算⑴求各方格角点的施工高度hn角点编号施工高度hn1-0.7243.2442.52自然地面标高H设计标高Hn土方方格网图例hn=场地设计标高Hn－自然地面标高H⑵绘出零线式中：X1、X2——角点至零点的距离(m)；h1、h2——相邻角点的施工高度(m),用绝对值;a——方格网的边长(m).零线位置的确定：先求出方格网中边线两端施工高度有“＋”“－”中的零点，将相邻两零点连接起来即为零线。零点位置计算示意若hn为正值则该点为填方,hn为负值则为挖方。2.2场地平整土方量计算 为省略计算，亦可用图解法直接求出零点位置。即用尺在各角点标出相应比例，用尺相接，与方格相交点即为零点位置。h1+0.30h2-0.20±0551010h7h8+0.7-0.10用尺量出h1＋0.3的刻度用尺量出h2－0.2的刻度两点连线与方格的交点为零点用尺量出h8－0.1的刻度用尺量出h7＋0.7的刻度两点连线与方格的交点为零点两零点连线即为零线⑶计算场地挖、填土方量“零线”求出，也就划出了场地的挖方区和填方区，便可按平均高度法计算各方格的挖、填土方量。2.2场地平整土方量计算 ⑷计算各挖、填方调配区之间的平均运距先按下式求出各挖方或填方区土方重心坐标X0、Y0：填方区··yH0H0xxOWxOTyOWyOTL0挖方区式中：xi、yi——i块方格的重心坐标；Vi——i块方格的土方量。V1x1、y1V5x5、y5V19x19、y19挖方区重心填方区重心2.2场地平整土方量计算 则填、挖方区之间的平均运距L0为：式中：x0T、y0T——填方区的重心坐标；x0W、y0W——挖方区的重心坐标。在实际工作中，亦可用作图法近似地求出调配区的形心位置O代替重心坐标，用比例尺量出每对调配区的平均运距。挖方施工及长距离土方调运2.2场地平整土方量计算 2.3土方调配⑵土方调配的原则：力求挖填平衡、运距最短、费用最省，考虑土方的利用，以减少土方的重复挖填和运输。⑴土方调配的步骤：划分调配区(绘出零线)→计算调配区之间的平均运距(即挖方区至填方区土方重心的距离)→确定初始调配方案→优化方案判别→绘制土方调配图表。⑶最优调配方案的确定：最优调配方案的确定，是以线性规划为理论基础，常用“表上作业法”求解。步骤如下：用“最小元素法”编制初始调配方案最优方案判别方案调整最优方案判别绘制土方调配图否是土方调配的步骤2土方量的计算与调配 2.3.1初始调配方案下图为一矩形广场，图中小方格内的数字为各调配区的土方量，箭杆上的数字则为各调配区之间的平均运距。试求土方调配最优方案。500500800600500500400W1T1W36050701108070401009040100W4T3W2T270挖方区编号填方区编号挖方区需调出土方填方区需调进土方调配区间的平均运距2.3土方调配 各调配区土方量及平均运距填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W1x1150x1270x13100500C,11C,12C,13W2x2170x2240x2390500C,21C,22C,23W3x3260x32110x3370500C,31C,32C,33W4x4180x42100x4340400C,41C,42C,43填方量m380060050019002.3土方调配 填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W15070100500C,11C,12C,13W2704090500C,21C,22C,23W36011070500C31C32C33W480100C,41C,42C,43填方量m38006005001900步骤1：选取平均运距最小(C22=C43=40)的方格，确定它所对应的调配土方数，并使其尽可能大。本例选取C43=40，X43=400(W4的全部挖方调往T3)，X41、X42=0(W4的挖方不调往T1、T2)，在X41、X42的方格内画上“×”40400××4002.3土方调配 填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W15070100C,11C,12C,13W2704090C,21C,22C,23W36011070C,31C,32C,33W4×80×10040040400C,41C,42C,43填方量m38006005001900步骤2：重复步骤1，按平均运距由小到大依次计算X22、X11、X31（C22→C11→C31），我们就得到了土方调配的初始方案。5005001003001004050××××60701105005005002.3土方调配 绘出第一次土方调配图如下图所示2.3土方调配 2.3.2最优方案判别初始调配方案是按“就近调配”求得的，它保证了挖填平衡、总运输量是较小的，但不一定是最小的，因此还需进行判别。我们引入“假想价格系数”求检验数λij来判别。首先求出表中各方格的假想价格系数，有调配土方的假想价格系数C，ij=Cij，无调配土方的假想价格系数按下式计算：即：构成任一矩形的四个方格内对角线上的假想价格系数之和相等。利用已知的假想价格系数，我们可逐个求解未知的C，ij。步骤1：在有调配土方的方格内，C，ij=Cij，将数据填入表中;2.3土方调配 步骤2：按任一矩形的四个方格内对角线上的C，ij之和相等，逐个求解未知的C，ij；如：填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W150050×70×10050050W2×7050040×9050040W330060100110100705006011070W4×80×1004004040040填方量m38006005001900－1010006080302.3土方调配 填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W150050701005005010060W2705004090500-10400W330060100110100705006011070W48010040040400308040填方量m38006005001900步骤3：引入检验数λ，按下式求出表中无调配土方方格的检验数(即方格右边两小格数字上下相减，将正负号填入表中)：－λ12出现负数说明方案不是最佳方案，需要进行调整。＋＋＋＋＋2.3土方调配 步骤2：找出x12的闭回路。其作法是，从x12方格出发，沿水平或竖直方向前进，遇到有数字的方格作900转弯(也可不转弯)，如果路线恰当，有限步后便能回到出发点。形成一条以有数字的方格为转角点、用水平或竖直线联起来的闭回路。见下表：T1T2T3W1500X12W2500W3300100100W4400①②③④⑤2.3.3方案的调整步骤1：在所有负检验数中挑选一个(一般选最小的)，本例即λ12，将它对应的变量x12作为调整对象。2.3土方调配 填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W150070+1005005010060W2+7050040+90500-10400W330060110100705006011070W4+80+10040040400308040填方量m38006005001900步骤3：从空格X12出发，沿闭回路（方向任意）行进，在各奇数转角点的数字中挑出一个最小的（本例即X32=100）将它由X32调到X12方格中。5001002.3土方调配 填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W15070+1005005010060W2+7050040+90500-10400W360110100705006011070W4+80+10040040400308040填方量m38006005001900步骤4：将“100”数字填入X12方格中，被调出的X32为0，同时将闭回路上其它奇数次转角（X11）方格内的数字都减去100，偶数次转角（X31）方格内的数字都增加100，使得填、挖方区的土方量仍然保持平衡。这样我们就得到了下表中的新调配方案。40001004002.3土方调配 步骤5：对新调配方案按“⑵最优方案判别”的方法和步骤再进行判别和检验，如仍出现负数，则重复步骤1～4继续调整，如不出现负数，方案即是最优方案。填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W14005010070+1005005060W2+7050040+90500400W3400600110100705006070W4+80+100400404003040填方量m3800600500190010070-1020110808050计算无调配土方方格的检验数λ，无负数，方案是最优方案。2.3土方调配 绘出最终土方调配图如左所示500500800600500500400W1T1W3400601007040040W4T3W2T2100705004040050该优化方案的土方总运输量为：Z=400×50＋100×70＋500×40＋400×60＋100×70＋400×40=94000（m3·m）初始方案的土方总运输量为：Z=500×50＋500×40＋300×60＋100×110＋100×70＋400×40=97000（m3·m）调整后的总运输量减少了3000（m3·m）。2.3土方调配 推土机操纵灵活、运转方便、所需工作面小、行驶速度快，能爬300左右的坡。适用于场地平整、开挖深度不大的基坑、移挖作填、填筑堤坝、回填基坑和基槽土方、为铲运机助铲、为挖掘机清理集中余土和创造工作面，修路开道、牵引其它无动力施工机械，大马力推土机还可犁松坚岩。3土方施工机械3.1推土机施工TQ230G全液压高原推土机TY320C前铲后犁推土机土方推送移挖作填水中清碴平整场地 提高推土机生产效率的方法3.1推土机施工⑴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、节约能源，提高生产率约30～40%。下坡推土下坡推土空车返回爬坡 ⑵并列推土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⑷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。⑶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。3.1推土机施工2台以上推土机在同区域作业时前后距离≮8m,左右距离≮1.5m 铲运机操纵简单、运转方便、行驶速度快、生产效率高。是能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等全部土方施工工序的施工机械。适用于坡度为200以内的大面积场地平整、大型基坑开挖、填筑路基堤坝。3.2铲运机施工3土方施工机械CL9A自行式铲运机CTY9A拖式铲运机卡特彼勒18m3拖式铲运机宇通重工CTY9A拖式铲运机 常用斗容量：2～8m3；经济运距：自行式800～1500m；拖式600m；效率最高的经济运距为200～350m；双联铲运或挂大斗铲运时，经济运距可增加至1000m。3.2铲运机施工运距愈长、生产效率愈低，超过经济运距时应考虑汽车运输。铲运机施工作业中卡特彼勒铲运机在爬坡 3.2.1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。铲运机的运行路线铲运机施工3.2铲运机施工 3.2.2提高铲运机生产效率的方法⑴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。⑵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、切土深度和铲土速度。助铲间隙可兼作松土、平整工作。⑶挖近填远、挖远填近：挖土先从距离填土区最近一端开始，由近而远；填土则从距挖土区最远一端开始，由远而近。既可使铲运机始终在合理的经济运距内工作，又可创造下坡铲土的条件。下坡铲土推土机助铲3.2铲运机施工 ⑷双联铲运：拖式铲运机的动力有富余时，可串连两个铲斗进行双联铲运。对坚硬土层，先铲满一个斗，再铲另一个斗，即“双联单铲”；松软土层则两个斗同时铲土，即“双联双铲”。⑹跨铲法：在较坚硬的地段挖土时可采取预留土埂、间隔铲土的方法。可缩短铲土时间和减少向外撒土，提高效率。⑸挂大斗铲运：在土质松软地区，可改挂大型土斗，充分利用拖拉机的牵引力提高工效。⑺波浪式铲土法：铲土开始时，铲刀以最大深度切入土中，随着负荷增加、车速降低，相应减小切土深度，依次反复进行，直至铲斗装满为止，适用于较硬土层。双联铲运法波浪式铲土法3.2铲运机施工 卡特彼勒657G铲运机657G铲运机斗容量达85t，是07年的新品，铲斗可上下，内部推板可动，铰链式转向，可前后拖挂。3.2铲运机施工 3.3挖掘机施工挖掘机主要用于挖掘基坑、沟槽、清理和平整场地，更换工作装置后还可进行装卸、起重、打桩等其它作业，能一机多用，工效高、经济效果好，是工程建设中的常用机械。按行走方式分：履带式、轮胎式；按工作装置分：正铲、反铲、抓铲、拉铲。常用的是正铲和反铲挖掘机，斗容量0.1～2.5m3。单斗式挖掘机工作简图3土方施工机械 3.3.1正铲挖掘机正铲的特点是“前进向上，强制切土”。适用于开挖含水量较小的一类土和经爆破的岩石及冻土主要用于开挖停机面以上的土方，需自卸汽车配合完成挖运作业。开挖大型基坑需设置上下坡道3.3挖掘机施工 正铲的开挖方式⑴正向开挖侧向装土点击动画正铲挖土挖土机向前进方向挖土，汽车停在侧面装土。此法卸土时回转角小、运输方便、生产效率高、应用较广。正向开挖侧向装土3.3挖掘机施工正向开挖侧向装土邦立CE1000-7正铲挖掘机(四川)日立EX3600E-6正铲挖掘机 正铲的开挖方式⑵正向开挖后方装土挖土机向前进方向挖土，汽车停在后面装土。此法卸土时回转角大、汽车需倒车开入，运输不方便。只适用于基坑宽度较小、深度较大的情况正向开挖后方装土3.3挖掘机施工正向开挖后方装土 3.3.2反铲挖掘机反铲的特点是“后退向下,强制切土”，适用于开挖一至三类的砂土或粘土主要用于开挖停机面以下4～6m的基坑、基槽、管沟。对湿土、地下水位较高处也适用。3.3挖掘机施工 反铲的开挖方式沟端开挖法蔺家坝泵站泵站基坑开挖现场沟端开挖法即反铲停于沟端，后退挖土，向沟一侧弃土或装车运走。沟端开挖法挖掘宽度不受机械最大挖掘半径限制,同时可挖到最大深度。3.3挖掘机施工 沟侧开挖法深基坑的接力开挖管沟的沟侧开挖即反铲停于沟侧，沿沟边开挖，它可将土弃于距沟较远的地方，如装车则回转角度较小，但边坡不易控制。沟侧开挖法一般用于横挖土层和需将土方卸到离沟边较远的距离时使用。3.3挖掘机施工 3.3.3拉铲挖掘机拉铲的特点是“后退向下，自重切土”，其挖土半径和深度较大，能挖停机面以下的一至二类土。适于开挖深度较大的基坑、沟渠以及填筑路基、修筑堤坝、河道清淤。拉铲挖掘机铲土拉铲挖掘机甩斗3.3挖掘机施工 抓铲的特点是“直上直下,自重切土”，挖掘力稍小,能挖一至二类土抓铲适于开挖土质较松软，施工面狭窄而深的基坑、深槽、沉井挖土,清理河泥等。挖淤泥时，抓斗易被淤泥吸住，应避免用力过猛，以防翻车。抓铲施工一般均需加配重3.3挖掘机施工3.3.4抓铲挖掘机 3.4凿岩机械履带式潜孔钻机液压凿岩机锚杆钻机主要有气动凿岩机、液压凿岩机、凿岩台车和锚杆钻机四大类。小型活塞式空压机手持式凿岩机气腿式凿岩机3土方施工机械 主要用来铲、装、卸、运土与砂石类散装物料，也可对岩石、硬土进行轻度铲掘，更换工作装置后可推土、起重、装卸等作业。铲容量一般1.5～6.1m3。3.5其它土方施工机械3.5.1装载机宇通ZL50E-1轮胎式装载机3土方施工机械 前铲后挖，小巧灵活、多能高效，集挖掘机和装载机之优点,是最受工地欢迎的土方施工机械之一。3.5.2挖掘装载机—“两头忙”卡特两头忙WZ30-25常林挖掘装载机3.5其它土方施工机械柳工766挖掘装载机 起重装卸填土夯实道路表面打磨装上抓钩拔树桩换上液压锤破碎忙“两头忙”的一机多用3.5其它土方施工机械 3.5.3轮斗式挖掘机又称斗轮机，目前国内主要在电厂干煤棚及矿山行业应用，其强大的土方挖掘能力将在特大型工程建设中大显身手。3.5其它土方施工机械 3.5.4平地机成工MGB20B平地机平地机在平整作业3.5其它土方施工机械利用刮刀平整地面的土方机械。刮刀装在机械前后轮轴之间，能升降、倾斜、回转和外伸。动作灵活准确，操纵方便，平整场地有较高的精度，广泛用于公路、机场等大面积的填方平整作业。 思考题1、试述土的可松性及其对土方规划的影响。2、确定场地设计标高H0时应考虑哪些因素？3、试述按挖填平衡原则确定H0的步骤和方法。4、为什么对场地设计标高H0要进行调整？如何调整？5、如何计算沟槽和基坑的土方量？6、土方调配应遵循哪些原则？7、试述用“表上作业法”确定土方最优调配方案的步骤及方法。8、常用的土方施工机械有哪些？试述其工作特点及适用范围。9、如何提高推土机、铲运机和挖掘机的生产效率？第1讲土方调配与施工机械 第2讲土方开挖与验槽土方开挖验槽 点评：糟糕的基槽施工基槽未支护！坑边堆土过近！基槽断面不规则！边坡过陡未支护！临边堆土太危险！坑底积水未排除！垫层浇筑和稀泥。坑壁土体滑落！坑底积水过多！ 2.1土方开挖土方开挖实在准备工作完成后进行的。土方开挖的准备工作包括查勘现场、图纸审查、施工方案编制、平整场地等。土方开挖的流程和内容包括：土方开挖准备、定位放线、基坑开挖、深基坑土方开挖等工作。 ⑴踏勘现场；一、土方施工准备踏勘现场场地测量编制方案场地清表⑷永久性控制坐标和水准点的引测，建立测量控制网，设置方格网、控制桩等；⑵熟悉图纸、编制施工方案；⑶清除现场障碍物，平整施工场地，进行地下墓探，设置排水降水设施；⑸搭设临时设施、修筑施工道路；⑹施工机具、用料准备。 1场地平整1.1场地清理平整前须将施工区域内的障碍物如树木、电线、电杆、管道、房屋、坟墓等清理干净。俗称“清表”。场地内有洼坑或暗沟时，应填埋压实，未及时填实的，应设置明显的警示标志。 1.2场地排水设施⑴场内排水沟：场地内设置排水沟，将水引至场外或低洼处用水泵抽走。主排水沟沿施工区域边缘或道路两旁设置，一般排水沟的横断面≮0.5×0.5m，纵向坡度≮2‰。⑵场外截水沟：场地为坡地时应在较高一侧设置截水沟；低洼地区施工还应在需要的地段修筑挡水土堤，以阻挡雨水的流入。 1.3平整施工大面积场地土方的平整宜采用机械进行。土方施工主导机械选择的原则如下：运距800～1500m的大型土石方以铲运机为主中短运距的移挖作填以推土机为主土质坚硬时,配备大马力推土机或松土机 土方运距在1500m以上时以汽车运输为主汽车运输要考虑装载机装土有大量挖方时应采用挖掘机进行 平整过程中填方要交错用压路机压实。平整后的场地泄水坡度≮0.2%。施工机械不得在淤泥、软土上停放、检修！在河、沟、塘、沼泽区的土方平整第一次回填土的厚度≮0.5m，在冲(吹)填土地基上第一次回填土的厚度≮0.8m。 2边坡开挖⑴边坡开挖施工区域应有临时排水措施和防雨措施。⑵边坡有危岩、孤石、崩塌体等不稳定的迹象时要先做妥善处理，严禁在危石下方作业。2.1一般规定坡顶清危坡面预处理滚石清除 2.2边坡的开挖⑴开挖顺序：场地边坡开挖应采取沿等高线自上而下、分层、分段，依次进行。严禁采用挖空底脚的操作方法。高切方区的多台阶开挖边坡的多台阶开挖第一台阶第二台阶第三台阶⑵高切方区的多台阶开挖：在高切方边坡上采取多台阶同时进行开挖时，上台阶应比下台阶开挖进深不少于30m，以防塌方。 ⑶场地排水：边坡台阶开挖，应作成一定坡势以利泄水。边坡开挖中如遇地下水涌出，应先排水，后开挖。边坡开挖的场地排水开挖作业与装运作业相互错开⑷防止超挖：机械开挖应预留0.3m厚采用人工修坡。⑸严禁上下双重作业：开挖作业应与装运作业相互错开。⑹爆破作业：控制飞散物对人员的安全距离符合规范要求。 ⑺多级边坡开挖：应采取挖一级护一级的方法，“固坡脚、强坡腰、护坡顶”，防止裸露开挖面因雨水等原因引起崩塌等事故发生。开挖一级防护一级绿化一级 ⑻边坡防护作业，必须搭设牢固的脚手架。 ⑼滑坡地段的开挖，应从滑坡体两侧向中部自上而下进行，严禁全面拉槽开挖。开挖挡墙基坑也应从滑坡体两侧向中部分段跳槽进行，并加强支撑，及时砌筑和回填墙背，严防塌方。 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。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定位二定位放线 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2放线 3放线步骤测设轴线控制桩：基槽外2-3m或轴线延长线的固定建筑物测设龙门板：1）钉龙门桩：基槽外1-1.5m2）测设+0.000标高3）钉龙门板4）设轴线钉5）检测6）设置施工标志 三基槽(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。 3.1开挖施工要点及注意问题1．应根据地下水位、机械条件、进度要求等合理选用施工机械；2．土方开挖应绘制土方开挖图；3．基底标高不一时，可采取先整片挖至一平均标高，然后再挖个别较深部位；也可分段施工，先深后浅。4．基坑边角部位，机械开挖不到之处，应用少量人工配合清坡；5．挖掘机、运土汽车进出基坑的运输道路，应尽量利用基础一侧或地下车库坡道部位作为运输通道，以减少挖土量；6.软土地基或在雨期施工时，大型机械在坑下作业，需铺垫钢板或铺路基箱垫道；7.对某些面积不大、深度较大的基坑，应尽量不开或少开坡道； 8.机械开挖,应由深而浅，基底及边坡应预留一层200～300mm厚土层,用人工清底、修坡、找平；人工开挖，保留150-300mm厚土层9.坑边堆土及时清运防止坍塌，堆土0.8m以外高≯1.5m。10.地下水位需降至基坑底0.5m以下时，方可开挖。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。 3.2基坑开挖程序测量放线→分层开挖→排降水→修坡→整平→留足预留土层 四深基坑开挖1.无支护结构的基坑开挖深基坑工程无支护的开挖多为放坡开挖。要求地下水位必须位于坑底一下。2.有支护结构的基坑开挖（1）分层开挖（2）分段开挖（3）盆式开挖（4）中心岛开挖 将开挖面按机械的合理挖掘高度分层开挖。分为有支撑分层开挖和无支撑分层开挖。4.1分层开挖无支撑无支撑分层挖土多层挖土分层接力开挖支撑下的分层开挖有支撑分层挖土 4.2分段开挖分段开挖是将基坑分成几段或几块分别进行开挖；分段或分块的大小、位置和开挖顺序，需要根据开挖场地、工作面条件、地下室平面与深浅及工期而定；分块开挖，是指开挖一块浇筑一块的形式进行施工，必要时可在已封底的坑底与维护结构之间加设斜撑，来增强支护的稳定性。 4.3盆式开挖是先挖基坑中间部分的土，周围四边留土坡，土坡最后挖除。盆式挖土优点：周边的土坡对围护墙有支撑作用，有利于减少围护墙的变形；缺点：大量的土方不能直接外运，需集中提升后装车外运。盆式挖土需设法提高土方上运的速度，对加速基坑开挖将起很大作用。 4.4中心岛(墩)式开挖是从中间向四周开挖，先挖周边土方，最后挖中心墩土方。中间土墩可作为支点搭设栈桥，挖掘机从栈桥下到基坑挖土，运土汽车亦从栈桥进入基坑运土。宜用于支护结构为角撑、环梁式或边桁架式、中间具有较大空间的大型基坑。中心岛的土方挖除中心岛(墩)式挖土示意图优点是挖土运土速度快；缺点是支护结构受荷时间长 2.2验槽（一）验槽的目的1.检验通过有限钻孔资料得到的勘察成果是否与实际符合，勘察报告的结论与建议是否正确和切实可行。2.根据基槽开挖实际情况，研究解决新发现的问题和勘察报告遗留的问题。（二）验槽的基本内容1.核对基槽开挖的平面位置与槽底标高是否与勘察、设计要求相符。2.检验槽底持力层土质与勘察报告是否相符。参加验槽的各方负责人需下到槽底，依次逐段检验，发现可疑之处，用铁铲铲出新鲜土面，用土的野外鉴别方法进行鉴定。 2.2验槽3.审阅施工单位的钎探记录并做现场对比钎探，检验钎探记录的正确性，判别地基土质是否均匀。对异常点需找出分布范围，总结分布规律并查明原因。如局部存在古井、菜窑、坟穴、河沟等不良地基，则还需用钎探等方法查明其深度。4.研究决定地基基础方案是否需要修改以及局部异常地基处理方案。 2.2验槽（三）验槽的方法以肉眼观察为主，辅以轻便触探、钎探等方法。观察时应重点关注柱基、墙角、承重墙下或其他受力较大的部位，观察槽底土的颜色是否均匀一致，土的坚硬程度是否一样，有无局部含水量异常现象等。 ①钎探放线布点人工打钎②将触探杆尖对准孔位,套上穿心锤,扶正钎杆,拉起穿心锤,锤落距50cm,把触探杆竖直打入土层中④一个钎完,拔钎⑤拔除后用砖盖孔③每打入土层30cm,记录一次锤击数机械打钎⑥打完的钎孔经过复核无误后即进行灌砂基坑钎探作业示意 （四）验槽的注意事项1.验槽要抓紧时间，基槽挖好后立即钎探并组织验槽，避免下雨泡槽、冬季冰冻等不良影响。2.槽底设计标高若位于地下水位以下较深时，必须做好基槽排水，保证槽底不泡水。如槽底标高在地下水位以下不深时，可先挖至地下水面验槽，验完槽后再挖至基底设计标高。3.验槽时应验看新鲜土面，清除超挖回填的虚土。冬季冻结的表土和夏季日晒后干土似很坚硬，但都是虚假状态，应用铁铲铲去表层再检验。4.当持力层下埋藏有下卧砂层而承压水头高于基底时，不宜进行钎探，以免造成涌砂。2.2验槽 思考与训练1、土方开挖的工作包括哪几项？2、土方开挖遵循什么原则？3、深基坑土方开挖方法主要有哪些？4、验槽的目的和内容是什么？ 建筑工程技术专业第3讲土方填筑与压实 主要内容工作任务1：选择土方填筑料工作任务2：选择填土压实的方法和配套机械工作任务3：进行填土质量检查 学习目标1.熟悉填土的要求、熟悉填土压实的机械2.了解土的压实方法3.熟悉填土压实的影响因素4.掌握填土质量检查会正确选择填土料和土方填筑压实机械，能指挥施工操作人员使用正确的压实方法进行填土压实，能使用恰当的工具对填土的质量进行检查。 学习重、难点学习重点：1.如何进行填土料的选择2.如何选择填土压实机械3.如何进行填土的质量检验 工作任务1：选择土方填筑料一、选择填方土料应符合设计要求碎石类土、砂土和爆破石碴，可用作表层以下的填料；含水量符合压实要求的粘性土，可用作各层填料；碎块草皮和有机质含量大于8％的土，仅用于无压实要求的填方工程；淤泥和淤泥质土一般不能用作填料，但在软土或沼泽地区，经过处理其含水量符合压实要求后，可用于填方中的次要部位；含盐量符合规定的盐渍土，一般可以使用，但填料中不得含有盐晶、盐块或含盐植物的根茎。 工作任务1：选择土方填筑料碎石类土或爆破石碴用作填料时，其最大粒径不得超过每层铺填厚度的2／3(当使用振动辗时，不得超过每层铺填厚度的3／4)。铺填时，大块料不应集中，且不得填在分段接头处或填方与山坡连接处。填方内有打桩或其他特殊工程时，块(漂)石填料的最大粒径不应超过设计要求。 工作任务1：选择土方填筑料二、填土要求填土应尽量采用同类土填筑。如采用不同类填料分层填筑时，上层宜填筑透水性较小的填料，下层宜填筑透水性较大的填料。填方基土表面应作成适当的排水坡度，边坡不得用透水性较小的填料封闭。 工作任务2：选择压实的方法和机械一、填土的压实方法碾压——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。夯实——利用夯锤自由下落的冲击力来夯实填土。振动压实——利用机械的振动来压实填土。 工作任务2：选择压实的方法和机械二、如何选择压实的机械碾压机械有平碾(压路机)、羊足碾、振动碾和汽胎碾。碾压机械适用于大面积填方碾压，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。每次碾压要有150～200㎜的重叠。 工作任务2：选择压实的方法和机械平碾——适用于碾压粘性和非粘性土。每次碾压要有150～200㎜的重叠。羊足碾——不宜用于无粘性土、砂及面层的压实。一般羊足碾适用于压实中等深度的粉质粘土、粉土、黄土等。 工作任务2：选择压实的方法和机械夯实机械：木夯、石夯、蛙式打夯机适用于小面积填土的压实。夯实厚度一般在200㎜以内。 工作任务2：选择压实的方法和机械振动夯实机械—适用于非黏性土的压实。 工作任务3：填土的质量检验一、填土压实的影响因素压实功土的含水量每层铺土厚度 工作任务3：填土的质量检验1.压实功的影响图 土的密度与压实功的关系示意图 工作任务3：填土的质量检验2.含水量的影响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。思考：较干燥的土压实会出现什么情况？较湿润的土压实会出现什么情况？ 工作任务3：填土的质量检验各种土的最佳含水量和最大干密度土的种类变动范围最佳含水量(%)(质量比)最大干密度(g/cm3)砂土8～121.80～1.88粘土19～231.58～1.70粉质粘土12～151.85～1.95粉土16～221.61～1.80土的干密度与含水量的关系 工作任务3：填土的质量检验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，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下表的规定。 工作任务3：填土的质量检验图  压实作用沿深度的变化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 工作任务3：填土的质量检验二、填土质量控制与检验填土质量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。压实填土的最大干密度和最优含水量，宜采用击实试验法确定。土的实际干密度可用“环刀法”测定。 工作任务3：填土的质量检验填土压实的质量是以压实系数λc控制。结构类型填土部位压实系（λc)控制含水量(%)砌体承重结构和框架结构在地基主要持力层范围内≥0.97Wop±2在地基主要持力层范围以下≥0.95排架结构在地基主要持力层范围内≥0.96在地基主要持力层范围以下≥0.94地坪垫层以下及基础底面标高以上的压实填土，压实系数不应小于0.94。 工作任务3：填土的质量检验检验方法土的实际干密度大于等于控制干密度ρd，符合要求。填土压实后的干密度（干重度）应有90%以上符合设计要求，其余10%的最低值与设计值的差，不得大于0.088g/cm3,且应分散,不得集中于某一区域。采用环刀法测定土的实际干密度。其取样组数为：基坑回填每20～50m3取一组（每个基坑不小于一组）；基槽或管沟回填每层按长度20～50m取一组；室内填土每层按100～500m2取一组；场地平整填土每层按400～900m2取一组。填方施工结束后，应检查标高、边坡坡度、压实程度等，检验标准应符合下表的规定。 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用靠尺或水准仪工作任务3：填土的质量检验 思考与训练1、影响填土压实质量的因素有哪些？2、填土的压实方法有哪些？3、填土的质量检验方法有哪些？'