第一节土石方工程-25节下

第一节土石方工程一、概述土方工程是建设工程的主要工种之一，也是整个建设工程全部施工过程中的第一道工序。（一）、土方工程的内容：（1）主要包括土（或石）的挖掘、填筑和运输等施工过程以及排水、降水和土壁支撑等准备和辅助过程。（2）常见的土方工程有：场地的平整、基坑（槽）及沟管开挖、地坪填土、路基填筑、和基坑回填等。（二）、土方工程的施工特点：1、面广量大、劳动繁重（如：工业建筑中每m2的建筑工程就可以包含1.5~2m3的土方工程，民用建筑也有0.5m3左右的土方工程；有些建筑工地的场地平整时施工面积可达好几平方公里，土方量达几百万m3；大型基坑开挖，可深达20多米。）大型基坑开挖大型场地平整2、施工条件复杂根据以上特点，在组织土方工程施工，尽可能采用机械化施工，在条件不够或机械设备不足时，则应创造条件，采取半机械化和革新工具相结合的方法，以代替或减轻繁重的体力劳动。另一方面，要合理安排施工计划，尽可能不安排在雨季施工，否则，应作好防洪排水等准备。（如：施工受气候、水文、地质条件影响较大，基础施工时，在雨季和底下水位较高时，施工难度较大，要考虑排水、降水问题。因而，在土方工程施工前，要作好施工组织设计，制订好各种应急预案。）基坑积水基础施工排水二、土的工程性质和分类：1、土的工程性质按土的坚硬程度和开挖方法分为八类，1~4类称为土，5~8类称为石如下表（p1页有表）1~2类软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；3~5类*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；6~8类*次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。2、土的性质：1）土的含水量土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率式中：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，含水量太大易塌方.2）土的可松性：自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经回填压实，仍不能恢复到原来的体积，称为土的可松性。（土的可松动性用可松性系数来表示。）13/12,VVKVVKSS==式中：Ks—最初可松性系数；Ks/—最后可松性系数；V1—土在自然状态下的体积；V2—土挖出后的松散体积；V3—土经回填压实后的体积。注意：土的类别越大其最初和最后可松性系数越大（p1页表）•3）土的渗透性•（1）土的渗透性是指土体被水透过的性质，水流通过土中孔隙的难易程度。土的渗透性是用渗透性系数K表示。（2）土的渗透性系数实验室测定方法：实验室测定是由法国学者达西发明的。法国学者达西，根据实验发现水在土中渗流速度V与水力坡度成正比。V=K·ii——水力坡度，又叫水力梯度。如图所示砂土的渗透实验。经过长为L的渗流路程，A、B两点的水位差为h，它与渗流路程之比，称为水力坡度。三、场地平整土方量的计算1、什么叫场地平整?根据建筑设计要求,将拟建的建筑物场地范围内,高低不平的地形整为平地,即为场地平整。2、场地平整的基本原则：总挖方=总填方即场地内挖填平衡，场地内挖方工程量等于填方工程量。3、场地平整与基坑（槽）开挖的施工顺序（1）先平整整个场地，后开挖建筑物或构筑物基坑（槽）。适用于场地挖填土方量较大的工程。（2）先开挖建筑物或构筑物的基坑（槽）后平整场地。适用于地形比较平坦的场地。（3）边平整场地边开挖基坑（槽）适用于工期比较紧迫或地形比较复杂。4、计算步骤和方法•（1）初步确定场地设计标高•假定整平后场地是水平的，不考虑边坡、泄水坡，利用平整前总土方量=平整后总土方量的原则，初步计算场地设计标高。如图所示，当场地设计标高为H0时，挖填方基本平衡，可将土石方移挖作填，就地处理；当设计标高为H1时，填方大大超过挖方，则需从场外取土回填；当设计标高为H2时，挖方大大超过填方，则要向场外大量弃土。如何确定平整后的场地标高H0呢？•方法：•首先将场地地形图，根据要求的精度划分为长a=10～40米的方格网（图1—11）•然后求出各小方格角点的地面标高。地形平坦时，可根据地形图相邻两等高线的标高，用插入法求得；地形不平坦时，用插入法有较大误差，可在地面上用木桩打好方格网，然后用仪器直接测出。NHHHHHHHHHN4)()4aaH22211211022211211220+++=+++=∑∑（图1—11场地设计标高计算示意图（a）地形地图方格网（b）计标高示意图1—等高线；2—自然地面；3—设计地面（2）场地设计标高的调整按上述公式计算的场地设计标高H0系一理论值，还需要考虑以下因素进行调整。①土的可松性影响由于土具有可松性，按理论计算的H施工，填土会有剩余，为此要适当提高设计标高。②借土或弃土的影响在场地内修筑路堤等需要土方，此时，若按H0施工，则会出现用土不足，为了保证有足够的土，需降低设计标高；在场地内若有大型基坑开挖，则有多余土方，为了防止余土外运，需提高设计标高。③考虑泄水坡度对设计标高的影响•按上述调整后的设计标高进行场地平整,整个场地表面将处于同一个水平面,但实际上由于排水要求,场地表面均有一定的泄水坡度,因此还要根据场地泄水坡度要求,计算出场地内实际施工的设计标高。•平整场地坡度，一般标明在图纸上，如设计无要求，一般取不小于2‰的坡度，根据设计图纸或现场情况，泄水坡度分单向泄水和双向泄水。（3）计算零点标出零线•填挖土方的计算首先要知道“零线”的位置，在该线上，施工高度为0。•“零线”：挖方区与填方区的交线。即不填不挖的交线。确定方法：•在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法求出零点位置（图1-7），将各相邻的零点连接起来就为零线。•如不需要计算零线的确切位置，则绘出零线的大致走向即可。（4）计算土方工程量（略）①四棱柱法②三棱柱法（5）边坡土方量计算（略）（四）土方调配工作内容：划分调配区；计算土方调配区之间的平均运距（或单位土方运价，或单位土方施工费用）；确定土方最优调配方案；绘制土方调配图表。•土方调配区的划分1、原则：•1）应力求挖填平衡、运距最短、费用最省；•2）便于改土造田、支援农业；•3）考虑土方的利用，以减少土方的重复挖填和运输。2、划分调配区应注意：•1）调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调，满足工程施工顺序和分期施工的要求，使近期施工和后期利用相结合。•2）调配区的大小，应考虑土方及运输机械的技术性能，使其功能得到充分发挥。例如，调配区的长度应大于或等于机械的铲土长度；调配区的面积最好与施工段的大小相适应。•3）调配区的范围应与计算土方量用的方格网相协调，通常可由若干个方格网组成一个调配区。•4）从经济效益出发，考虑就近借土或就近弃土区均可作为一个独立的调配区。•5）调配区划分还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合，避免土方重复开挖。基坑和基槽都是用来建筑建筑物的基础的,只是平面形状不同而已.基坑是方形或者比较接近方形;基槽是长条形状的,而且有时候比较长基坑基槽四、基坑、基槽施工建筑物施工首要的是做地基和基础施工，地基施工即是开挖基坑（槽），在开挖之前必须进行建筑物的定位和放出开挖基坑（槽）的开挖线即定位放线。1、定位放线定位：把建筑物的边轴线的交点在地面上标定出来，这一过程称为建筑物的定位。放线：根据以定位的建筑物的边轴线的交点，详细测设其他各轴线的交点并据此用白灰在地面上撒出基槽开挖边界线，这一过程称为建筑物的放线。2、基坑（槽）开挖（1）开挖原则：开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖2、2基坑（槽）开挖的方式：人工开挖、机械开挖•2.3开挖要求•（1）开挖中，随时检查标高、断面尺寸，留足回填土外，余土外运•（2）距离坑边2m内不得堆土，其外堆土高不大于1.5m。（工程事故）•（3）挖土到设计标高后，应立即做垫层或基础，否则应预留150~300mm土层，待基础施工时挖，机械开挖时，应预留200~300mm土层，用于人工清底•（4）不允许超挖至设计标高之下，个别超挖，用与基土相同的土填补夯实，重要的部位用C20砼填补。H——基坑深度A1、A2——基坑上下底面积；A0——基坑中截面积)4(6201AAAHV++=3、基坑(槽）土方量计算：（1）基坑土方量计算：（2）基槽（管沟）：沿长度分成i段，按基坑公式求每段的Vi,∑iVV=)4(6201AAALiVi++=iL第i段土方边坡什么是土方边坡？4、设土方边坡和土壁支撑为什么要设置边坡或土壁支撑？当挖深度度或填筑高度超过一定限度时，为防止塌方，保证施工安全，必须设置边坡或当场地狭小放坡不便时可设土壁支撑(1)边坡坡度：i=mHBBH:1/1==坡度系数：m=HB放坡坡度要求：与土质、深度、挖法、留置时间、附近荷载、排水情况有关。具体见p8页直线型边坡阶梯型边坡（2）土壁支撑•（在开挖基坑、沟槽时，为了缩小施工面，减少土方量或因场地限制不能放坡时，可以设置土壁支撑的施工方法）•支撑分类：水平挡土板和垂直挡土板。土壁支撑水平挡土板垂直挡土板水平挡土板mm35挖深断续式：湿度小粘土，之内土，挖深连续式：湿度大，松散垂直挡土板：用于松散、湿度很高的土，深不限（视频）1~1.5节四、土方机械化施工人工开挖只适合于土方量少的场所，对于大量土方施工可以采用机械化施工，加快施工进度，提高生产效率。1、常用的土方施工机械（1）推土机（图示）（2）铲运机拖式自行式（图）（3）单斗挖土机：挖土机是大型基坑开挖中最常用的一种机械，根据其工作装置不同，可分为；正铲、反铲、拉铲、抓铲等（图示）。1）正铲挖土机:（a）工作特点：向前向上，强制切土，适用开挖停机面以上1~4类土。（b）工作方式：正向挖土,侧向卸土；正向挖土,后方卸土(动画)正向挖土,侧向卸土正向挖土,后方卸土2)反铲挖土机（图示）（a）工作特点：后退向下，强制切土，适用开挖停机面以下1~3类土（动画）（b）工作方式：沟端开挖；沟侧开挖沟端开挖沟侧开挖（a）工作特点：后退向下，自重切土，适用开挖停机面以下1~2类土。（图示）（b）工作方式：沟端开挖；沟侧开挖4)抓铲挖土机（a）工作特点：直上直下，自重切土，适用开挖停机面以下1~2类土。（图示）(动画)（b）工作方式：沟端开挖；沟侧开挖3)拉铲挖土机履带式拉铲挖土机履带式抓铲挖土机2、挖土机与运土车辆配套计算(p21)1）挖土机数量N确定（工作日）工期台班）（挖土机效率土方量（TmPmQKCTPQN/)133.8.6.1.80~01~0)36008)9.0~8.03工作时间利用系数，土斗的充盈系数，挖土机斗容量（）续时间（挖土机每次循环作业延工作时间利用系数（每天工作班次BsBScKKmqstKKKqtPKC2）运输车辆n计算）时间（运输车辆装满一车土的（往返一次循环作业时间运输车辆每装卸一车土stSTtTn)五、工程施工排水与降低地下水在土方开挖过程中，地下水渗入坑内，不但会使施工条件恶化，而更严重的是会造成边坡塌方和地基承载能力下降。因此，在基坑土方开挖前和开挖过程中，必须采取措施降低地下水位。降低地下水位的方法有集水井降水法和井点降水法。（一）明排水法（集水井排水法）(图示)1、施工要求：（1）排水沟和集水井设在基坑周围和基础范围之外，集水井设在地下水流的上游，排水沟坡度1~3%o（2）集水井每20~40m一个，直径0.7~0.8m,挖土时，井底始终要低于挖土面0.8~1m，达到设计标高后，井底低于1~2m。（3）井底铺设300厚碎石滤水层（防抽水抽走泥土）。2、施工特点：方法简单，应用范围广，但易产生流砂现象3、流砂现象：（解释）(二）井点降水法（图）（动画）