1土方工程21357.ppt

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1、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 施工准备与支护排降水,1.5 基坑(槽)施工,1.4 土方机械化施工,1.6 填土与压实,End,本 章 内 容,

2、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

3、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度,式中土的天然密度，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d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

4、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。,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

5、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,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； L

6、1 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

7、场地划分为边长a=1040m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。,1.2.2 场地平整土方计算,（2）确定场地设计标高 考虑的因素： 满足生产工艺和运输的要求； 尽量利用地形，减少挖填方数量； 争取在场区内挖填平衡，降低运输费; 有一定泄水坡度，满足排水要求。 场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定： 小型场地挖填平衡法 大型场地最佳平面设计法（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）,A、初步标高（按挖填平衡）,方法：将场地划分为每格边长1040m的方格网，找出每个方格各个角点的地面标高（实测法、等高

8、线插入法） 。,则场地初步标高： H0=（H11+H12+H21+H22）/4M H11、 H12、 H21、 H22 一个方格各角点的自然地面标高； M 方格个数。 或：H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M H1一个方格所仅有角点的标高； H2、H3、H4分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高。,B、场地设计标高的调整 按泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等调整。 按泄水坡度调整各角点设计标高 ：,H0,(2)双向排水时，各方格角点设计标高为：,H11,H12,H21,Hn = H0 L i,Hn = H0 Lx ix L yi y,(1)单向排水时，各方格角点设计标高为:,Hn,【

9、例】某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度ix =2，iy=3，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高。,解： （1）初步设计标高（场地平均标高） H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M =70.09+71.43+69.10+70.70+2（70.40+70.95+69.71+）+4（70.17+70.70+69.81+70.38） /（49） =70.29（m）,70.09,70.09,（2）按泄水坡度调整设计标高：,Hn = H0 Lx ix L yi y ； H1 =70.29302+303=70.32,70.32,70.36,70.40,70.44,

10、70.26,70.30,70.34,70.38,70.20,70.24,H070.29,H2 =70.29102+303=70.36,H3=70.29+102+303=70.40,其它见图,(3)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),(4) 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

11、“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。,(5)场地土方量的计算： 分别按方格求出挖、填方量，再求整个场地总挖方量、总填方量 四角棱柱体法 1）全挖、全填格： V挖（填）=a2 (h1+h2+h3+h4)/4 h1 h4 方格角点施工高度绝对值 V挖（填）挖方或填方

12、的体积。 2）部分挖、部分填格：V挖（填） = a2 h挖（填） 2 / 4 h h挖（填） 方格角点挖或填施工高度绝对值之和； h 方格四个角点施工高度绝对值总和。 三角棱柱体法（略） 均见教材,1.2.3土方的调配：,在施工区域内，挖方、填方或借、弃土的综合协调。 1、要求： 总运输量最小； 土方施工成本最低。 2、步骤： （1） 找出零线，画出挖方区、填方区； （2）划分调配区 注意： 1）位置与建、构筑物协调，且考虑开、施工顺序； 2）大小满足主导施工机械的技术要求； 3）与方格网协调，便于确定土方量； 4）借、弃土区作为独立调配区。,B1,B2,B3,（3）找各挖、填方区间的平均运距

13、（即土方重心间的距离） 可近似以几何形心代替土方体积重心,划分调配区示例：,（4）列挖、填方平衡及运距表,（5）调配 方法：最小元素法就近调配。 顺序：先从运距小的开 始，使其土方量最大。,n 列,m 行,400,500,500,300,100,100,结果：所得运输量较小，但不一定是最优方案。 （总运输量97000m3-m) （6）画出调配图（略）,3、调配方案的优化（线性规划中表上作业法） （1）确定初步调配方案（如上） 要求：有几个独立方程土方量要填几个格，即应填m+n-1个格，不足时补“ 0 ”。 如例中：m+n1=3+41=6，已填6个格，满足。 （2）判别是否最优方案 用位势法求检

14、验数ij，若所有ij 0，则方案为最优解。 1）求位势Ui和Vj： 位势和就是在运距表的行或列中用运距（或单价）同时减去的数，目的是使有调配数字的格检验数为零，而对调配方案的选取没有影响。,计算方法：平均运距（或单方费用）Cij = Ui+Vj,设 U1=0，,U1= 0,V1=50,U3=10,V2=100,U2=60,V3= 60,U4=20,U3= C31V1=6050=10；,则V1= C11U1=500=50；,V2=11010=100； ,2）求空格的检验数ij,ij= Cij Ui Vj ; 11=500500（有土）;,结论：表中12为负值，不是最优方案。应对初始方案进行调整。

15、,-30,+40,+80,+90,+50,+20,13=10006040;,21=70(60)5080; ,12=70010030,（三）方案调整 调整方法：闭回路法。 调整顺序：从负值最大的格开始。,1)找闭回路 沿水平或垂直方向前进，遇适当的有数字的格转弯，直至回到出发点。,2）调整调配值 从空格出发，在奇数次转角点的数字中，挑最小的土方数调到空格中。且将其它奇数次转角的土方数都减、偶数次转角的土方数都加这个土方量，以保持挖填平衡。,X12,(100),(0),(400),(400),3）再求位势及空格的检验数,若检验数仍有负值，则重复以上步骤，直到全部ij 0而得到最优解。,+40,+5

16、0,+60,+50,+50,U1= 0,V1=50,V2=70,U2=30,U3=10,V3=60,U4=20,+30,由于所有的检验数 ij 0，故该方案已为最优方案。,（5） 求出最优方案的总运输量： 40050100705004040060100704004094000m3m,（4）绘出调配图： （包括调运的流向、数量、运距）。,1.3 施工准备与支护排降水,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、

17、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：

18、,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)=1m 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

19、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)

20、、管沟边坡的最陡坡度,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,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

21、，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

22、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1020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

23、,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。,（3）锚固式支撑 1)锚拉式在滑坡面外设置锚桩； 2)锚杆式地面上有障碍或基坑深度大;,泛利大厦挡土支护结构构造,远洋大厦挡土支护结构构造,土层锚杆的构造及长度划分,锚固段钢绞线及灌浆管的固定,锚杆的压水钻进成孔,锚杆挖孔灌注桩挡墙护壁的形式,冠梁,槽钢腰梁,护坡桩,锚杆拉筋,锚杆护坡桩构造,槽钢腰梁与锚杆锚头构造,（4）土钉墙支护 作用：土钉与土体形成复合体，提高边坡稳定性和超载能力，增强土体破坏延性； 特点：土体稳定性好，位移小

24、，施工简便，费用低，对邻近建筑物影响小。分层分段施工，阶段不稳定性。 适用于：地下水位以上的杂填土、粘性土、非松散砂土。边坡坡度7090 。 工艺过程：挖土喷射混凝土打孔插筋、注浆铺放、压固钢筋网喷射混凝土挖下层土,土钉墙与工作面开挖,用洛阳铲人工开挖土钉孔,土钉与钢筋网连接,喷射土钉墙混凝土,（5）地下连续墙 作用：防渗、挡土，地下室外墙的一部分； 适用于：坑深大，土质差，地下水位高；邻近有建（构）筑物，采用逆作法施工。 工艺过程：作导槽钻槽孔放钢筋笼水下灌注混凝土基坑开挖与支撑。,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

25、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

26、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

27、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,(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0.150m/d的土层中；降低水位深度：一级轻型井点36m，二级井点可达69m。,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

28、置 （1）平面布置 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)。,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。,（2）高程布置 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.

29、51.0m； 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),当H=6m时，可采用降低埋设面、采用二级井点（图1.21）、选用其他井点 等方式解决,（3）计算涌水量Q：（环状井点系统） 判断井型（图） 按照滤管与不透水层的关系： 完整井到不透水层 非完整井未到不透水层. 按照是否承压水层： 承压井 无压井,水井的分类,无压完整井群井井点计算（积分解）,Q1.366K(2HS)S / (lgRlgX0) （m3/d） K土层渗透系数（m/d）； H含水层厚度（m）； S水位降低值（m）；

30、R抽水影响半径（m），R=1.95S(HK)1/2； X0环状井点系统的假想半径（m）； 当长宽比A/B5时，X0=(F/)1/2，否则分块计算涌水量再累加。 F井点系统所包围的面积。,无压非完整井群井系统涌水量计算（近似解）,以有效影响深度H0代替含水层厚度H用上式计算Q。 H0的确定方法：,注意：1、当H0值超过H时，取H0H； 2、计算R时，也应以H0代入。,（4）确定井管的数量与间距 1）单井出水量：q65d l K1/3 （m3/d） d、l滤管直径、长度（m）； 2）最少井点数：n1.1Q / q （根） 1.1备用系数。 3）最大井距：DL总管 / n （m）； 4）确定井距：

31、取井距D,（5）确定井点数：nL总管 / D,D,15d,符合总管的接头间距。,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

32、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,并列推土法,下坡推土法,槽形推土法,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

33、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

34、化。,3、单斗挖土机 （类型）,正铲挖掘机,反铲挖掘机,拉铲挖掘机,抓铲挖掘机,(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

35、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

36、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

37、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

38、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。,（6）自卸汽车与挖土机的配套,原则：保证挖土机连续工作： 汽车载重量：以装35斗土为宜； 汽车数量： N汽车每一工作循环的延续时间T每次装车时间t； 或：N（挖土机台班产量汽车台班产量）+1,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 放线：房屋定位后，根据基础的宽度

39、、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,1.5 基坑(槽)施工,1.5.1 房屋定位与放线,1.5.2 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

40、.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。,

41、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。,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。,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

42、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

43、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,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

44、遍数,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d(或规定的压实系数)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d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,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、

45、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。,