1土方工程_图文.ppt
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1、,施工技术,目录,1 土方工程 2 地基与基础工程 3 砌体工程 4 钢筋混凝土工程 5 预应力混凝土工程 6 结构安装工程 7 防水工程 8 装饰装修工程 9 道路桥梁施工,目录,下页,上页,1 土方工程,目录,下页,上页,内容提要,能力要求,本章主要研究建筑场地和基坑(槽)施工的基本理论 知识和施工技术,包括土的基本性质,土方的开挖、运输和压实,土方工程量的计算与调配,土方机械化施工,与基坑(槽)施工密切相关的施工排水,基坑边坡与支护等内容。,通过本章的学习,学生需掌握土方工程量的计算与调配,场地平整,基坑开挖;掌握土方的机械化施工;掌握土方工程的扶助工程;掌握土方爆破施工。,1 土方工程
2、,1.1 土的工程分类和性质 1.2 场地平整 1.3 土方的机械化开挖 1.4 土方的填筑与压实 1.5 土方调配 1.6 降排水施工 习题与思考题,目录,下页,上页,一: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。,目录,下页,上页,1.1土的工程分类,目录,下页,上页,目录,下页,上页,二、土的性质 1、土的天然含水量,土的天然含水量是指土中水的质量与土的固体颗粒之间的质量比,以百分数表示。 mw 土中水的质量; ms 土中固体颗粒的质
3、量,土的含水量测定方法: 把土样称量后放入烘箱内进行烘干(100105C),直至重量不在减少为止,称量。第一次称量为含水状态土的质量,第二次称量为烘干后土的质量ms,利用公式 可计算出土的天然含水量。,如何测定土的含水量?,目录,下页,上页,2、土的天然密度,土的天然密度 天然密度是指土 在天 然状态下单位体积的质量,用表示,即,m土体的质量; V土的天然体积。,土的密度一般用环刀法测定,用一个体积已知的环刀切入土样中,上下端用刀削平,称出质量,减去环刀的质量,与环刀的体积相比,即得到土的天然密度。,如何测定土的密度?,目录,下页,上页,3、土的干密度,土的干密度:指单位体积土中固体颗粒的质量
4、,用d表示,即,mS土中固体颗粒的质量 V土的天然体积,干密度工程意义:在填土压实时,土经过打夯,质量不变,体积变小,干密度增加,我们通过测定土的干密度d,从而可判断土是否达到要求的密实度。,干密度对土方施工有什么影响?,目录,下页,上页,4、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
5、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?,目录,下页,上页,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,1.2 土的可松性系数,目录,下页,上页,5、土的压缩性,土的压缩性是土经运输、填压后体积会压缩的性质,用土的压缩率P表示,一般土的压缩率其值见表(1-3),通常可按填方断面增加10%20%方数考数考虑。,目录,下页,上页,表1-3 土的压缩率参考值,目录,下页,上页,一、 H0的重要性 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
6、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。,一、场地设计标高H0的确定,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。,目录,下页,上页,二、 H0 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。,目录,下页,上页,三、 H0 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:, 划分方格网 方格网边长a
7、可取1050m,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,目录,下页,上页, 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。,用插入法求得 H13=251.70,水准仪进行高程测量,目录,下页,上页,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:, 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。,目录,下页,上页,二、场地设计标高H0的调整
8、,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: 土的可松性影响填方因土的可松性引起的填方体积增加; 场内挖方和填方的影响从经济观点出发,安排的挖方就近弃土和填方就近场外取土,引起的挖填土方量的变化; 场地泄水坡度的影响单坡?双坡?,目录,下页,上页,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:,VW,VT,H0,V ,W,V ,T,H ,0,h,理论设计标高 调整设计标高,1、 土的可松性影响,目录,下页,上页,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
9、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。,2、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。,其设计标高调整值按下式计算:,目录,下页,上页,目录,下页,上页,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。,3、 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则为:,式中:l 该点至设计标高H,0的距离; i 场地泄水坡度(不小于2)。,场地单向泄水坡度示意图,目录,下页,上页, 场地为双坡泄水时,场地内任意点的设计标高则为:,式中:lx、ly该点沿X-X
10、、Y-Y方向 距场地中心线的距离; ix、iy场地沿X-X、Y-Y方向 的泄水坡度。,公式中正负号的取值: 计算角点在H,0之上取 “”,反之取“”,场地双向泄水坡度示意图,目录,下页,上页,三、 场地土方量的计算,1、 求各方格角点的施工高度hn hn=场地设计标高Hn自然地面标高H,角点编号 施工高度 hn 1 - 0.72 43.24 42.52 自然地面标高 H 设计标高 Hn,若hn为正值则 该点为填方, hn为负值则为 挖方。,场地土方量计算步骤如下:,土方方格网图例,目录,下页,上页,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
11、即为零线。,2、绘出零线,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(m),均用绝对值; a方格网的边长(m).,零点的位置按下式计算:,零点位置计算示意,目录,下页,上页,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。见下图:,h1,+0.30,h2,-0.20,0,5,5,10,10,h7,h8,+0.7,-0.10,用尺量出h10.3的刻度,用尺量出h20.2的刻度,两点连线与方格的交点为零点,用尺量出h80.1的刻度,用尺量出h70.7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,目录,
12、下页,上页,3、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、填土方量了。,挖方施工 及长距离土方调运,目录,下页,上页,4、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,y,H0,H0,x,xOW,xOT,yOW,yOT,L0,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。,V1 x1、y1,V5 x5、y5,V19 x19、y19,挖方区 重心,填方区 重心,目录,下页,上页,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
13、; 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。,目录,下页,上页,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。,目录,下页,上页,提高推
14、土机生产效率的方法,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3040%。,目录,下页,上页,并列推土,大面积施工区可采用23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1530%。,3台推土机 并列推土,目录,下页,上页,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。,军用推土机,美国M9,目录,下页,上页,(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
15、输机械。,目录,下页,上页,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8003500m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80800m的土方工程施工,而运距在200350 m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,目录,下页,上页,3.开行路线 环形路线:用于地段短、起伏不大的挖填工程
16、。 8字形路线:用于地段长、起伏大、挖填交替的工程。,目录,下页,上页,(三) 单斗挖土机,目录,下页,上页,1.正铲前进向上,强制切土,目录,下页,上页,适用于开挖高度大于2米的无地下水的干燥基坑及土丘等。挖掘能力大,生产率高,能开挖停机面以上的一 四类土。但需汽车配合运土。,目录,下页,上页,2.反铲后退向下,强制切土,目录,下页,上页,其挖掘能力比正铲小,能开挖停机面以下的一三类土,亦可用于地下水位较高的土方开挖,适用于开挖停机面以下6.5米深以内的土方。挖土时可用汽车配合运土,也可弃土于坑槽附近。,目录,下页,上页,3.拉铲后退向下,自重切土 开挖深度、宽度大,甩土方便。能开挖停机面以
17、下的一二类土适用于开挖大型基坑及水下挖土、填筑路基、修筑堤坝等。,目录,下页,上页,4.抓铲直上直下,自重切土 其挖掘力较小,只能开挖停机面以下一二类土,如挖窄而深的基坑、疏通旧有渠道以及挖取水中淤泥等,或用于装卸碎石、矿渣等松散材料。在软土地基的地区,常用于开挖基坑、沉井等。,目录,下页,上页,四、如何选择土方施工机械 土方机械化开挖应根据基础形式、工程规模、开挖深度、地质、地下水情况、土方量、运距、现场和机具设备条件、工期要求以及土方机械的特点等合理选择挖土机械,以充分发挥机械效率,节省机械费用,加速工程进度。 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;
18、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。,目录,下页,上页,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。,目录,下页,上页,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
19、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。,目录,下页,上页,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。 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
20、(槽)的挖掘和运土。,目录,下页,上页,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。,目录,下页,上页,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23(当使用振动辗时,不得超过每层铺填厚度的34)。 铺填时,大块料不应集中,且不得填在分段接头
21、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。,目录,下页,上页,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。,目录,下页,上页,三、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。,目录,下页,上页,四、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
22、方碾压,宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。每次碾压要有150200的重叠。,目录,下页,上页,平碾适用于碾压粘性和非粘性土。每次碾压要有150200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。,目录,下页,上页,五、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。,目录,下页,上页,振动夯实机械 适用于非黏性土的压实。,目录,下页,上页,六、填土压实的影响因素 压实功 土的含水量 每层铺土厚度,目录,下页,上页,1.压实功的影响,图 土的密度与压实功的关系示意图,目录,下页,上页,2.含水量的影
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