水運工程施工過程第二土石方開挖和填筑

水運工程施工過程第二土石方開挖和填筑2

2.1土方工程土石方開挖和填筑的基本類型 土石方工程施工過程——開挖、運輸和填筑水運工程施工過程中的土石方工程：場地整平、基坑和航道的開挖，碼頭（或閘墻）后填土、基坑回填、新港區(qū)的吹填等2023/2/14232.1.1土石方開挖的基本方法1）人工和半機械化開挖法2）機械化開挖法3）水力開挖法4）爆破開挖法土石方開挖的基本要求：具有穩(wěn)定的邊坡，良好的排水，盡量減少超挖和欠挖。2023/2/14342.1.2機械化施工的特點能完成獨特的施工任務(wù)能改善勞動條件大幅度提高勞動生產(chǎn)率機動靈活2023/2/14452.1.3機械化施工的要求需要有嚴(yán)密的科學(xué)的施工組織設(shè)計，充足的燃料，要有附屬設(shè)備和維修設(shè)備、配件供應(yīng)，更需要有一定業(yè)務(wù)專長的技術(shù)干部和技術(shù)工人。為了在整個施工過程中，各個作業(yè)、各道工序均衡協(xié)調(diào)，要有足夠數(shù)量、種類及規(guī)格的機械設(shè)備，投資巨大。2023/2/14562.1.4施工機械的合理選擇和組合一、選擇施工機械的原則：

1、應(yīng)與工程的具體實際相結(jié)合；

2、應(yīng)有較好的經(jīng)濟性；

3、應(yīng)能保證工程質(zhì)量要求和施工安全；

4、機械的合理組合：

1）主導(dǎo)機械與配套機械配套

2）牽引車與配套機具組合

3）配合作業(yè)機械組合數(shù)盡量少

4）盡量選用系列產(chǎn)品，便于維修和管理2023/2/14672.1.5機械施工組織方法推土機施工法（適用于Ⅰ、Ⅱ土）鏟運機作業(yè)法（適用于Ⅰ、Ⅱ土）挖掘機作業(yè)法（適用于Ⅳ級及Ⅳ級以下的土）2023/2/1478土、石等級土、石類別土、石名稱

Ⅰ松土砂類土、腐殖土、種植土、中密的粘性土及砂性土、松散的水分不大的粘土，含有30mm以下的樹根或灌木根的泥炭土Ⅱ普通土水分較大的粘土、密實的粘性土及砂性土、半干硬狀態(tài)的黃土、含有30mm以上的樹根或灌木根的泥炭土、碎石類土（不包括塊石土及漂石土）Ⅲ硬土硬粘土、密實的硬黃土，含有較多的塊石土及漂石土：各種風(fēng)化成土塊的巖石土、石工程分級表(1)2023/2/1489土、石工程分級表(2)土、石等級土、石類別土、石名稱Ⅳ軟石各種松散巖石、鹽巖、膠結(jié)不緊的礫巖、泥質(zhì)頁巖、砂巖、煤、較堅實的泥灰?guī)r、塊石土及漂石土、軟的節(jié)理多的石灰?guī)rⅤ次堅石硅質(zhì)頁巖、砂巖、白云巖、石灰?guī)r、堅實的泥灰?guī)r、軟玄武巖、片麻巖、正長巖、花崗巖Ⅵ堅石硬玄武巖、堅實的石灰?guī)r、白云巖、大理巖、石英巖、閃長巖、粗?；◢弾r、正長巖2023/2/149推土機施工法2023/2/1410推土機施工法這是一種近距離土方轉(zhuǎn)移的施工方法，經(jīng)濟遠(yuǎn)距為50~80m。填挖高度不大于2m。特點：能一機完成鏟挖、運土和卸土。作業(yè)方法：

1、接力推土法

2、槽式推土法

3、并列推土法

4、下坡推土法2023/2/141112生產(chǎn)率計算推土機作業(yè)生產(chǎn)率P(m3/h)為：推土機的其他用途2023/2/141213提高推土機生產(chǎn)率的途徑根據(jù)施工條件，因地制宜，提高機械施工人員的技術(shù)素質(zhì)，具體說有：1、縮短推土機作業(yè)的循環(huán)時間2、提高時間利用系數(shù)3、降低運送中土的漏損2023/2/141314拖式鏟運機鏟運機施工法2023/2/141415鏟運機施工法鏟運機是一種中距離大規(guī)模轉(zhuǎn)移土方的機具。它可分為拖式和自行式兩類。特點：能一機完成鏟挖、運土和卸土。經(jīng)濟遠(yuǎn)距：200~300米。開挖深度3~8m。2023/2/141516作業(yè)方法:1、一般鏟土法2、波浪鏟土法3、跨鏟法4、下坡鏟土法5、頂推助鏟法環(huán)形運行線路：之字形8字形2023/2/141617生產(chǎn)率計算鏟運機的生產(chǎn)率計算（m3/h)V——鏟斗幾何容量/m3;Kh——土壤充滿系數(shù);Kb——時間利用系數(shù);Ks——土壤松散系數(shù);T——每一工作循環(huán)時間/min2023/2/141718提高鏟運機作業(yè)生產(chǎn)率的措施1、加強施工組織管理和提高機械操作人員的技術(shù)素質(zhì)；2、對Ⅲ級以上的土或凍土應(yīng)先預(yù)松，預(yù)松深度不宜超過20~40cm；清除鏟土地段的樹根、樹樁、孤石等；運行時減少180o大轉(zhuǎn)彎的次數(shù)；土的含水量適中。2023/2/1418挖掘機施工法挖掘機是一種專門的土方挖掘和裝載機械，作業(yè)效率高，特別適用于土方工程量大、有一定作業(yè)面高度或深度的工程。施工時必須配備運輸機械。對運距較遠(yuǎn)的土方工程一般采用這種方法。挖掘機的種類：正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟。2023/2/141920正鏟挖掘機的施工方法2023/2/142021特點：前進(jìn)向上，強制切土施工方法：正向開挖側(cè)向開挖2023/2/142122反鏟挖掘機的施工方法2023/2/142223特點：后退向下，強制切土施工方法：溝端開挖溝側(cè)開挖2023/2/14232023/2/142425抓鏟挖掘機的施工方法主要用于開挖獨立的深基坑，依靠挖斗的自重下落的動能切入土中，然后用鋼絲束往上拉升將土挖起裝入斗內(nèi)。拉鏟挖掘機的施工方法拉鏟施工時由鋼束將鏟斗甩向挖土區(qū)，靠鏟斗自重的動能切入土中，然后用鋼束往回拉將土裝入斗內(nèi)。通常將土直接卸在挖土區(qū)的附近。2023/2/142526抓鏟2023/2/142627

拉鏟2023/2/142728配套機械的數(shù)量的確定通常要求汽車的裝載量為挖掘機斗容量的3~4倍為宜。同時挖掘機不停地工作。汽車數(shù)量N=t1/t2(取整數(shù)）t1：汽車一個工作循環(huán)時間；t2：挖掘機裝滿一車土所需時間。2023/2/142829生產(chǎn)率計算單斗挖掘機的生產(chǎn)率主要取決于鏟斗的容量、工作循環(huán)時間、被挖土的級別和時間利用系數(shù)等。生產(chǎn)率Q按下式計算：Q：挖掘機的生產(chǎn)率，m3/h2023/2/142930提高挖掘機生產(chǎn)率的措施精心設(shè)計施工組織：創(chuàng)造工作面，裝運雙放法，事先擬好運土車輛的行駛路線，減少重車路線上的上坡道。提高駕駛員的技術(shù)熟練程度；要經(jīng)常檢查挖掘機的技術(shù)狀況，鏟斗斗齒的鋒利程度。2023/2/1430312.1.6土方填筑土方填筑工程均要求達(dá)到一定的密實度，以滿足不同工程對穩(wěn)定、防滲和沉降的要求。水運工程中的土方填筑工程內(nèi)容：主要有：碼頭（或閘墻）后填土、基坑回填、新港區(qū)的吹填等。2023/2/14313機械化施工的機械組合類型1、推土機+壓實機械2、鏟運機+壓實機械3、挖掘機+運料卡車+推土機+平地機+壓實機械2023/2/14323土方填筑的主要施工工序選擇料場——WL、IP、CBR值基礎(chǔ)處理——清除雜草、樹根、軟基處理、橫坡度處理。填筑——自然堆填水平分層鋪土、分層壓實。碾壓——是一道關(guān)鍵工序，它使填料達(dá)到要求的密實度。2023/2/14333壓實機械的種類1靜力壓路機：光面壓路機羊角碾輪胎壓路機

2振動壓路機：自行式拖式

3夯實機2023/2/143435三輪壓路機2023/2/143536自行式振動壓路機2023/2/143637自行式振動壓路機2023/2/143738羊角碾2023/2/143839羊角碾2023/2/143940凹凸壓路機2023/2/144041輪胎壓路機2023/2/14414壓實原理壓實是指通過施加外力，增大某種材料的密度的方法。在不同的外力作用下，其壓實原理可簡化為靜壓、沖擊和振動三種作用加以說明：靜壓作用沖擊作用振動作用2023/2/14424填方密實的方法1、機械力作用方法2、水力作用方法——用于砂性土3、爆炸力作用方法——用于水下基礎(chǔ)夯實2023/2/144344毫秒-爆夯2023/2/1444452023/2/144546機械力作用壓實方法可分為：靜力壓路機壓實夯實機夯實振動壓路機壓實施工方法：平整作業(yè)面，鋪墊填料，碾壓，檢查密實度或壓實度2023/2/144647強夯法加固地基2023/2/144748強夯2023/2/14484影響填料壓實的因素填料的級配，要求填料的不均勻系數(shù)應(yīng)大于5填料的透水性,透水性大的填料易壓實填料的含水量，填料在最佳含水量時，壓實阻力最小，最易壓實壓實機械,不同的填料應(yīng)選用不同類型的壓實機械.壓實功，當(dāng)壓實機械碾壓在土體中產(chǎn)生的剪應(yīng)力小土體承載力時，壓實功越大，壓實效果越好。壓實機械的行駛速度、遍數(shù)和填土層厚度2023/2/144950擊實曲線含水量w,%w00干密度，g/cm3max2023/2/14505填料壓實質(zhì)量的檢查方法細(xì)粒土：可采用環(huán)刀法、核子密度儀法。中粒土和粗粒土：采用灌砂法。當(dāng)填料是石料時，可用碾壓法。2023/2/1451522023/2/1452532.1.7土方工程量的計算和調(diào)運基坑的土方量計算2023/2/145354溝槽的土方量（1）F2L1F1F02023/2/145455溝槽的土方量（2）橫斷面法繪橫斷面圖——盡可能與等高線垂直計算橫斷面面積，根據(jù)地形變化確定斷面間距L計算土方量2023/2/145556繪橫斷面圖A，AAA，2023/2/145657大面積土方填挖——方格網(wǎng)法1.劃分方格網(wǎng)，一般采用20×20m或40×40m，每個方格右角的上、下分別是設(shè)計地面標(biāo)高和自然地面標(biāo)高，其差值為該點的填、挖高度。45.01(地面標(biāo)高）44.01(設(shè)計標(biāo)高）43.6143.7143.8143.4143.5143.112023/2/1457582.零點位置計算圖h1h2h3h4零界線X4X3X2X1挖填零界點零界點h2h1h3h4填挖填挖X1X2X3X4a2023/2/145859計算零點位置2023/2/145960例題1aah1h2h3h42023/2/146061h1aah2h3h4零線三挖一填（或三填一挖）方格填方部分土方量：挖方部分土方量：例題22023/2/146162aah2h4零線一挖一填方格填方部分土方量：挖方部分土方量：例題32023/2/1462632023/2/1463642023/2/1464653.計算挖、填土方量4.編挖、填土方時匯總表方格編號挖方(m3)填方(m3)123合計……2023/2/1465664.調(diào)配平衡土方調(diào)配平衡的目的——使土方運輸?shù)膰嵐餅樽钚　Ｍ练秸{(diào)配平衡的基本原則：1、挖、填方量基本達(dá)到平衡2、土方運輸?shù)膰嵐锉M可能為最小3、好土應(yīng)用于回填質(zhì)量要求較高的地區(qū)4、結(jié)合其他建筑物的施工，或開挖其土方或留土作為其回填。5、選擇恰當(dāng)?shù)恼{(diào)配方向、運輸路線、運輸機具，使土方運輸通暢，無對流和亂流現(xiàn)象。2023/2/146667土方調(diào)配示意圖+400+410+380+450+500+390+280-200-300-390-290-290-400-250-270黃色填方區(qū)2390棄方420綠色挖方區(qū)28102023/2/1467682.2爆破施工爆破是開挖石方的主要手段,也是一項危險性較大的工作，如處置不當(dāng)極易造成巨大的危害。施工中必須嚴(yán)格操作規(guī)程，確保施工安全。2023/2/146869一、爆破的基本原理爆破—就是利用炸藥爆破瞬間產(chǎn)生的熱量和高壓來破碎和拋擲巖石。藥包—放置在巖石內(nèi)部或表面，準(zhǔn)備進(jìn)行爆破的一定數(shù)量的炸藥。藥包在無限均勻的介質(zhì)內(nèi)部爆炸時產(chǎn)生的靜壓力和沖擊波對周圍介質(zhì)產(chǎn)生的破壞和震動作用可用作用圈來描述2023/2/146970爆破作用圈2023/2/147071作用圈內(nèi)巖石的受力情況壓縮圈內(nèi)的巖石受到極大的爆炸力而粉碎拋擲圈內(nèi)的巖石受到較大的爆炸力而被壓碎成小塊，當(dāng)存在自由的臨空面時，壓碎的石塊會被拋擲出去。松動圈內(nèi)的巖石受到的爆炸力較小，只是使巖體出現(xiàn)破碎、裂縫和松動現(xiàn)象。震動圈內(nèi)的巖石只受到震動影響，無破壞現(xiàn)象。2023/2/147172最小抵抗線W在介質(zhì)均勻時，爆破作用首先沿藥包至臨空面的最短距離發(fā)生，該距離稱為最小抵抗線W。不同的W會出現(xiàn)不同的爆破情況。2023/2/147273藥包埋置深度不同時的爆破情況2023/2/147374爆破漏斗爆破漏斗——指拋擲爆破表面形成的漏斗狀的爆破坑。爆破作用指數(shù)n——用來反映爆破漏斗形狀的參數(shù)。n=r/w通?？梢愿鶕?jù)n值的大小對爆破和藥包進(jìn)行分類。2023/2/147475爆破的分類n=1，稱為標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破（藥包）n>1，稱為加強拋擲爆破（藥包）0.75<n<1，稱為減弱拋擲爆破（藥包）0.33<n<0.75，稱為松動爆破（藥包）n<0.33，隱蔽式爆破（藥包）2023/2/147576影響n的因素W藥包的大小巖石的性質(zhì)2023/2/147677二、藥包量的計算（自學(xué)）要準(zhǔn)確的計算某次爆破的藥包炸藥的用量比較困難，因為影響因素比較多，目前常用的經(jīng)驗公式。集中爆破的藥包量計算公式：

Q=q?Vq：標(biāo)準(zhǔn)炸藥爆破1m3巖石的藥量。對標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破：所以，2023/2/147778

對于非標(biāo)準(zhǔn)炸藥：當(dāng)n>1，且W>1m時當(dāng)n>1，且W>2.5m時2023/2/147879三、炸藥和起爆材料（簡）1、常見的主爆炸藥黑色炸藥：威力小，水中不能用。硝銨炸藥：威力中，用于中等硬度以下的巖石爆破。TNT炸藥：威力大，用于堅硬的巖石和水下工程爆破。膠質(zhì)炸藥：一般用作炸藥的原料。2023/2/1479802、起爆材料和起爆方法1）起爆材料：導(dǎo)火線、雷管、傳爆線2）起爆方法：火花起爆法：使用要注意安全電氣起爆法：使用較安全傳爆線起爆法：速度快，起爆能大，成本高爆管起爆法：安全可靠，防水，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)群起爆2023/2/148081四、爆破施工的一般工序爆破施工的一般工序有選擇炮位、鉆孔、裝炸藥、封堵、起爆、爆炸后的檢查及拒爆藥包的處理、運輸出碴等?，F(xiàn)將主要工序介紹如下2023/2/148182（一）鉆孔1、沖擊式鉆孔法：通常用壓縮空氣為動力，能量消耗大，效率低，適用于在較堅固巖石中鉆孔。2、回轉(zhuǎn)式鉆孔法：適用于相對不堅固的巖石（如砂頁巖、砂巖和石灰?guī)r等）中鉆孔。3、沖擊—回轉(zhuǎn)式鉆孔法：適用于堅固和中上等堅固巖石。2023/2/148283淺孔與深孔淺孔——孔深小于5m；鉆孔設(shè)備主要有電鉆和風(fēng)鉆兩種鉆機。深孔——孔深大于5m；鉆鑿采用沖擊式鉆機、回轉(zhuǎn)式鉆機和潛孔鑿巖機。水上鉆孔采用專用鉆孔船，鉆機一般用潛孔鉆機2023/2/148384（二）基本的爆破方法1.裸露藥包法：主要用于炸礁、炸孤石和大塊石的二次爆破用藥量：用于破碎時：0.6~1.0kg/m3用于拋擲時：1.0~2.0kg/m3藥包宜放于礁石或孤石的中部有凹槽或裂縫處2023/2/1484礁石孤石藥包藥包草皮石塊繩索水面

裸露藥包孤石藥包草皮拋擲方向水面

裸露藥包2023/2/1486872.淺孔爆破法該法炮孔直徑25~50mm、孔深0.5~5.0m用途：開挖基槽、溝槽、開創(chuàng)臨空面等1）炮眼布置：應(yīng)有較大的臨空面；W<炮眼長度，且方向不與炮眼軸線重合；炮眼軸線垂直于巖石分層面和裂縫；2023/2/148788炮眼布置WWWW2023/2/148889主要參數(shù)的確定（簡）

1）炮孔深度L堅硬巖石：L=（1.1~1.5)H中硬巖石：L=H松軟巖石：L=(0.85~0.95)H

WHL1Lbaaa2023/2/148990主要參數(shù)的確定2）最小抵抗線W=(0.6~0.8)H3）炮孔間距：火花起爆：a=(1.4~2.0)w

電力起爆：a=(0.8~2.0)w

排距：b=(0.8~1.2)w4）裝藥量Q

堅硬巖石：L1=（0.5~0.67)L

中硬巖石：L1=（0.35~0.50)L

松軟巖石：L1≈0.35L2023/2/1490915）裝藥與堵孔裝藥：先用壓縮空氣清孔、干燥，然后裝藥。對散裝藥，每次裝藥后用木棍輕輕壓緊，起爆藥包裝在孔內(nèi)藥包長的1/3~1/2處。堵孔：用一份粘土，二份砂的混合物堵，并用木棍輕輕搗實。2023/2/1491923.深孔爆破法（簡）深孔爆破法的炮孔直徑為75~270mm，深度5~30m，內(nèi)裝延長藥包。用途：高階梯爆破或深基坑的松動爆破。特點：爆破石方量大，但二次破碎量較大。2023/2/1492931)炮孔布置a炮孔位置：可采用垂直孔和斜孔aaabβαβ=450~900α=600~7502023/2/1493942)主要參數(shù)（自學(xué)）階梯高度H和坡面坡度角αH=(0.75~0.80)L，α=600~750孔深L=(1.1~1.15)H或

L=(1.1~1.3)w斜深孔的傾斜角β常取為750，以減小抵抗線長度。孔距a=(0.8~1.2)w，b=0.87a2023/2/149495主要參數(shù)最小抵抗線w每個孔的裝藥量Q

拋擲爆破：Q=q·W·H·a·e