施工技術(shù)2-土方工程

1、第二章 土方工程 土方工程包括土的開挖、運(yùn)輸和填筑等三個(gè)基本的施工過程。 在進(jìn)行土石方工程施工時(shí)應(yīng)按綜合機(jī)械化的原理組織施工，并注意三者之間的關(guān)系，進(jìn)行合理的平衡調(diào)配，以達(dá)到提高工效、減少運(yùn)量、降低工程造價(jià)的目的。 第一節(jié) 土方開挖與填筑的基本類型 工程施工中的土方工程有：場(chǎng)地平整、基坑和航道的開挖、碼頭(或閘墻)后填土、基坑回填等。 土方開挖的分類 1人工和半機(jī)械開挖方法 2機(jī)械開挖方法 3水力開挖方法 4爆破開挖方法填筑工程土料的基本填筑方法有兩類： 1填方不加任何壓實(shí)措施，全高程一次填筑，任其自然沉降； 2水平分層鋪筑、逐層壓實(shí)。 填筑工程要求達(dá)到一定的密實(shí)度，以滿足不同工程對(duì)穩(wěn)定、防滲

2、和沉降的不同要求。第二節(jié) 土方開挖與運(yùn)輸一、挖運(yùn)機(jī)械(一)挖掘機(jī)械分類構(gòu)造及工作特點(diǎn)：?jiǎn)味肥胶投喽肥絺鲃?dòng)系統(tǒng)：索式、鏈?zhǔn)胶鸵簤菏蕉喽肥酵诰驒C(jī)屬于連續(xù)式挖土機(jī)械；單斗式挖掘機(jī)屬于循環(huán)式挖土機(jī)械。鏟 土 升 高 旋轉(zhuǎn)至卸土地點(diǎn)卸土回轉(zhuǎn)土斗至開挖位置 1單斗式挖掘機(jī) (1)反向鏟挖掘機(jī) 可挖停機(jī)面以上或以下及地下水位以下的I-II級(jí)土壤,反向鏟操作靈活、方便。與正向鏟挖掘機(jī)相比，生產(chǎn)率要低，常用于土方量不大，施工場(chǎng)地狹窄的溝槽和基坑的開挖。 圖2-5 單斗式挖掘機(jī)圖2-6 反向鏟挖掘機(jī) （大宇DH220挖機(jī)）反向鏟挖掘機(jī)工作范圍及方法圖2-8 反向鏟挖掘機(jī)的開挖方法溝端開挖法溝側(cè)開挖法兩旁開挖法圖2

3、-7 反向鏟挖掘機(jī)工作范圍(2)正向鏟挖掘機(jī)圖2-9圖2-10 正向鏟挖掘機(jī)圖2-11 正向鏟挖掘機(jī)工作布置 正向鏟挖掘機(jī)有強(qiáng)有力的推力裝置、生產(chǎn)率高，能挖I-IV級(jí)土和破碎后的巖石。 適用于開挖停機(jī)面以上的土方。 挖掘機(jī)在一個(gè)停機(jī)位置所能開挖到的工作面稱為掌子。 正向開行側(cè)向開行(3)抓斗式挖土機(jī) 抓斗式挖土機(jī)由于挖土能力小、效率低，主要用來開挖I、II級(jí)土壤的窄而深的基坑、溝槽、河泥等土方工程。 圖2-122多斗式挖掘機(jī) 多斗式挖掘機(jī)屬于連續(xù)式的挖土機(jī)械，它的生產(chǎn)率較高，多斗式挖掘機(jī)有斗輪式和鏈斗式兩類。 圖2-13圖2-14 多斗式挖掘機(jī)3裝載機(jī) 裝載機(jī)是一種短程裝運(yùn)結(jié)合的機(jī)械。裝載機(jī)操

4、作靈活輕便、工作平穩(wěn)、安全可靠、生產(chǎn)效率高。 圖2-15 裝載機(jī)外形圖圖2-16 裝載機(jī)（CAT966E裝載機(jī)）(二)挖運(yùn)機(jī)械 1鏟運(yùn)機(jī)施工 (1)鏟運(yùn)機(jī)：適用于場(chǎng)地平整、大型基坑的開挖及堤壩、路基的填筑。 圖2-17 (2)鏟運(yùn)機(jī)開行方式：圖2-18 鏟運(yùn)機(jī)開行方式2推土機(jī)施工 圖2-19圖2-20 TY222推土機(jī)(三)運(yùn)輸機(jī)械 1汽車運(yùn)輸 優(yōu)點(diǎn)：速度快，可將物料直接運(yùn)至指定地點(diǎn)而無需中途轉(zhuǎn)運(yùn)，在工作面狹窄和地形復(fù)雜的條件下適應(yīng)性強(qiáng)，布置起來比較方便； 缺點(diǎn)：運(yùn)費(fèi)較大。 圖2-21 工程運(yùn)輸汽車圖2-22 重型自卸汽車2帶式運(yùn)輸 帶式運(yùn)輸機(jī)適用于運(yùn)送松散狀物料(土、碎石、混凝土等)，生產(chǎn)率

5、高，由于帶式運(yùn)輸機(jī)能適應(yīng)各種地形條件，支承簡(jiǎn)單，在水運(yùn)工程中應(yīng)用廣泛。 圖2-231挖掘機(jī)械生產(chǎn)率計(jì)算 循環(huán)式單斗挖掘機(jī)和連續(xù)式多斗挖掘機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)率Pc ，按下式計(jì)算： Pc =60qnKHKSKBKt (m3/h) 式中： q 土斗的幾何容積(m3)； n 對(duì)于單斗挖掘機(jī)系指每分鐘循環(huán)工作次數(shù)， 對(duì)于多斗挖掘機(jī)系指每分鐘傾倒的土斗數(shù)量。二、挖運(yùn)機(jī)械生產(chǎn)率計(jì)算 式中： t1,t2 ,t3 , t4 挖土, 重車回轉(zhuǎn), 卸土, 空車回轉(zhuǎn)的時(shí)間； Ksc 土壤級(jí)別修正系數(shù)，取1.ll.2； 相對(duì)轉(zhuǎn)角系數(shù)，隨轉(zhuǎn)角增大而增大 轉(zhuǎn)角90時(shí)， 1 轉(zhuǎn)角為100135時(shí)，=1.08l.37；對(duì)于單斗式挖掘

6、機(jī)：KH 土斗的充盈系數(shù)，表示實(shí)際裝料容積與土斗幾何容積之比，視挖掘機(jī)類型而定，取0.81.0； KS 土的最初可松性系數(shù)，對(duì)于I級(jí)土約為0.910.83，II級(jí)土約為0.88078，III級(jí)土約為08l0.71，IV級(jí)土約為0.790.73；KB 時(shí)間利用系數(shù)，表示挖掘機(jī)工作時(shí)間利用程度，可取0.80.9；Kt 聯(lián)合作業(yè)延誤系數(shù)，考慮運(yùn)輸工具的影響挖掘的工作時(shí)間，有運(yùn)輸工具配合時(shí)，取0.9；無運(yùn)輸工具配合時(shí)，取1.0。 2運(yùn)輸機(jī)械生產(chǎn)率計(jì)算 (1)循環(huán)式運(yùn)輸機(jī)械： 運(yùn)輸機(jī)械的生產(chǎn)率取決于該運(yùn)輸機(jī)械的載重量、行駛速度、開行路線和距離、裝卸條件等因素，其每班的運(yùn)輸生產(chǎn)率Pa由下式計(jì)算： 式中：q

7、 運(yùn)輸工具一次運(yùn)載的有效方量(m3)； T1每班時(shí)間(min); T2 每班運(yùn)輸工具的非工作時(shí)間(min) ;t運(yùn)輸工具每一循環(huán)所需時(shí)間； 包括裝車、卸車、途中運(yùn)行時(shí)間(min)；t1裝車時(shí)間(min)；t2卸車時(shí)間(min)；L運(yùn)距(km)；V平均行駛速度km/h，一般工地道路 上開行的汽車取15km/h20km/h。每班運(yùn)輸循環(huán)次數(shù)：(2)連續(xù)帶式運(yùn)輸機(jī)械： 帶式運(yùn)輸機(jī)生產(chǎn)率，取決于帶寬、帶速和運(yùn)輸機(jī)械布置的傾角等。若以實(shí)方計(jì)，帶式運(yùn)輸機(jī)的實(shí)際小時(shí)生產(chǎn)率Pa(m3/h)可按下式計(jì)算：Pa=KB2VKa 式中：K帶形系數(shù)；對(duì)平面帶，K=200； 對(duì)槽型帶，K=400； B帶寬(m)； V帶的

8、運(yùn)行速度(m/s)； Ka各種影響的綜合系數(shù)。三、挖運(yùn)強(qiáng)度和挖運(yùn)機(jī)械數(shù)量的確定 (一)挖運(yùn)強(qiáng)度的確定 土方的開挖、運(yùn)輸和填筑是土方工程的三個(gè)基本施工過程，必須全面綜合考慮。 1填筑強(qiáng)度QD的確定式中：V壓實(shí)后土體體積(m3)； T有效工作日數(shù)(d)； Ka土體沉實(shí)影響系數(shù)，可取1.031.05； K1土料的損失系數(shù)，可取1. 051.10； K施工不均衡系數(shù)，可取1.21.302運(yùn)輸強(qiáng)度QT的確定 QTQDK2Kc (m3/d) 式中： QD 填筑強(qiáng)度 Kc壓實(shí)影響系數(shù)， Kc=0 /T ；0為壓實(shí)土體 干容重(kN/m3)；T為松散土料容重(kN/m3)； K2運(yùn)輸過程中的土料損失系數(shù)，可取

9、1.0l1.05。3開挖強(qiáng)度Qc的確定 Qc= QDK2 K3 Kc (m3/d) 式中：Kc 壓實(shí)系數(shù)， Kc=0 /c ；0為壓實(shí)土體干 容重(kN/m3)；c為料場(chǎng)土料容重(kN/m3)； K3開挖過程中土料損失系數(shù)，取K31.031.08。 (二)挖運(yùn)機(jī)械數(shù)量的確定滿足開挖強(qiáng)度的挖掘機(jī)的數(shù)量Nc為：滿足運(yùn)輸強(qiáng)度的汽車數(shù)量Na為： 校核滿足挖土機(jī)連續(xù)工作的條件： 式中：Qc 開挖強(qiáng)度； Pc 單臺(tái)挖掘機(jī)的生產(chǎn)率(m3h)； QT 運(yùn)輸強(qiáng)度； Pa 單輛汽車的生產(chǎn)率(m3h)； n 單臺(tái)挖掘機(jī)連續(xù)工作時(shí)的裝車數(shù)。 第三節(jié) 土方填筑 一、土方填筑方法 1填方不加壓實(shí)措施，任其自然沉降 沿填方

10、全高程一次填足，自填方的一端向另一端逐步擴(kuò)展。對(duì)砂性土比較適宜(固結(jié)沉降時(shí)間較短)，用于不急于使用的場(chǎng)地和路基的填方或水下無法進(jìn)行壓實(shí)的填方。 2水平分層鋪筑，逐層壓實(shí) 壓實(shí)效果好，密實(shí)度可以人為控制，但施工比較復(fù)雜，需要設(shè)備及費(fèi)用較多。 二、影響土壤密實(shí)的主要因素 影響土壤密實(shí)的主要因素有土壤本身的物理力學(xué)特性和施加外力的壓實(shí)功能兩個(gè)方面。 1土壤的種類 土中粘性含量愈多，壓實(shí)愈困難；砂性土因顆粒較粗(粉砂土除外)排水較易，故較易壓實(shí)。 2土壤含水量 在一定外力的作用下，含水量過高或過低，都達(dá)不到最優(yōu)的壓實(shí)效果，只有在某一含水量下壓實(shí)效果最好，這個(gè)含水量就稱為“最優(yōu)含水量”。 3顆粒級(jí)配 顆

11、粒愈細(xì)小，孔隙比愈大，滲透系數(shù)愈小，在壓實(shí)過程中，水分不易排出，影響壓實(shí)效果。同時(shí)，顆粒級(jí)配愈不均勻，壓實(shí)后的密實(shí)度就愈大。 4施工過程 在土石料的鋪筑、碾壓過程中，鋪土厚度、碾壓力大小、碾壓遍數(shù)等都對(duì)土壤的密實(shí)度有影響，如同樣的土質(zhì)，薄層鋪筑容易密實(shí)，而鋪筑層厚則難以密實(shí)。 三、 土方填筑的密實(shí)方法、機(jī)具及壓實(shí)參數(shù) 機(jī)械力作用主要是利用機(jī)械(平碾、氣胎碾、羊足碾等)的靜態(tài)重力作用壓實(shí)土壤，或利用機(jī)械(振動(dòng)平碾、振動(dòng)夯等)的動(dòng)態(tài)重力作用壓實(shí)土壤，或利用機(jī)械(夯板、夯錘、蛙式打夯機(jī)等)的沖擊力作用壓實(shí)土壤。 水力作用主要是利用水的滲流排除土壤顆粒間的空氣，并帶動(dòng)土粒下沉，新組合，達(dá)到密實(shí)土壤的效

12、果。這種方法對(duì)砂性土較好。 爆炸力作用是利用炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)力使土壤液化達(dá)到密實(shí)的效果。 1.土石方的碾壓密實(shí)法 碾壓機(jī)具: 羊足碾1-機(jī)架 2-滾筒 3-羊足滾箍 4-羊足 5-裝料口 6-掛環(huán) 7-軸承圖2-24 羊足碾圖2-25 羊足碾的開行方式進(jìn)退錯(cuò)距法圈轉(zhuǎn)套壓法氣胎碾 1-金屬車廂 2-充氣輪胎 3-千斤頂 4-牽掛扛轅圖2-26 氣胎碾 1-夯板 2-導(dǎo)向索 3-支桿 4-絞車 5-支桿索 6-平衡桿 7-升降索2土方夯實(shí)法 夯實(shí)機(jī)具：機(jī)械夯板 圖2-27 機(jī)械夯板 1-夯板 2-提升索 3-操縱索 4-機(jī)房 5-支桿夯板及其工作示意圖圖2-28 夯板及其工作示意圖蛙式打夯機(jī) 1-偏心塊 2-前軸裝置 3-夯頭架 4-傳動(dòng)裝置 5-拖盤 6-電動(dòng)機(jī) 7-操縱手把