11场地平整

项目一 基础工程施工 单元1.1：场地平整,喀喇沁旗建筑工程学校赵彩红,单元1.1：场地平整,一、能力要求1、能进行土方工程量计算2、能合理选择土方施工机械3、能编制场地平整施工初步方案 二、知识要求1、了解土的工程性质及土方调配方法2、熟悉土方工程量计算方法（方格网法）3、熟悉常用土方施工机械的特点、性能参数、 适用条件、作业方法4、掌握挖土机与自卸汽车配套计算5、熟悉土方填筑的要求与压实方法,相关知识,一、土的分类及工程性质二、土 方 计 算三、土方调配四、土方机械化施工五、填土与压实,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。一类土最软，八类土最硬。一：土石方工程的施工特点 土石方工程是建筑工程施工中主要的分部工程之一，它包括土、石方的开挖、运输、填筑、平整与压实等主要施工过程，以及场地清理、测量放线、施工排水、降水和土壁支护等准备与辅助工作。土石方施工的特点： 1：土石方施工工程量大、面广。 2：施工条件极为复杂。 3：劳动强度较大 。土的工程分类与现场鉴别方法见表1.1所示。,一、土的分类及工程性质,（一）土的分类与鉴别 和特点,表1.1 土的工程分类与现场鉴别方法,(二)土的工程性质,1.土的含水量,2.土的天然密度和干密度,3.土的可松性系数,4.土的渗透性,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。土的含水量小于5%的土称为干土，含水量在5%-30%的土称为潮湿土，含水量大于30%的土为湿土。,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。,A、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。,2.土的天然密度和干密度,B、干密度: 土的固体颗粒质量与总体积的比值。,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。,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。,3.土的可松性系数,注意事项：1、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；2、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。,土的渗透性：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。,4.土的渗透性,二、土 方 计 算,（一）基坑与基槽土方量计算,（二）场地平整标高与土方量,基槽土方量计算可沿长度方向分段计算：,式中 V1第一段的土方量，m3； L1 第一段的长度，m。,将各段土方量相加即得总土方量：,（一）基坑与基槽土方量计算,1、确定场地设计标高（1）确定场地设计标高时应考虑以下因素：满足建筑规划和生产工艺及运输的要求；尽量利用地形，减少挖填方数量；场地内的挖、填土方量力求平衡，使土方运输费用最少；有一定的排水坡度，满足排水要求。,（二）场地平整标高与土方量,（2）初步设计标高 场地设计标高即为各个方格平均标高的平均值。可按下式计算：式中： H。所计算的场地设计标高(m)； a 方格边长(m)； N 方格数；H1l，H22任一方格的四个角点的标高(m)。,如令H11个方格仅有的角点标高； H22个方格共有的角点标高； H33个方格共有的角点标高； H44个方格共有的角点标高。则场地设计标高H0可改写成下列形式,（3）场地设计标高的调整 (1)土的可松性影响 H0H0+h,图1.3 考虑土的可松性调整设计标高计算示意图,(2)场内挖方和填土的影响(3)场地泄水坡度的影响 1）单向泄水时各方格角点的设计标高 HnH0li 2）双向泄水时各方格角点的设计标高 HnH0lxixlyiy,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。对于地形较平坦地区，一般采用方格网法；地形起伏变化较大地区，可采用横截面法。,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1.4所示。,图1.4 方格网计算土方工程量,(2)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“+”为填填方高度，“-”为挖挖方高度)，m； Hn角点的设计标高，m； H角点的自然地面标高，m。,(3) 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“零点”(图1.5)。,图1.5 零点位置计算示意图,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。,确定零点的办法也可以用图解法，如图1.6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。,图1.6 零点位置图解法,零线位置,(4) 计算方格土方工程量 按方格内各角点平均施工高度乘以方格面积计算，即： (5) 边坡土方量计算 场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡，以保证挖方土壁和填方区的稳定。边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算，一种为三角棱锥体(图1.7中、)，另一种为三角棱柱体()。,图1.7 场地边坡平面图,土方调配：就是对挖方、填方和堆弃土三者之间关系进行综合协调处理。好的土方调配方案，应使土方总运输量最小或土方运输费用最少，而且又方便施工。 土方调配是土方工程施工 (土方规划)中的一个重要内容，在平整场地土方工程量计算完成后进行。,三、土 方 调 配,土方调配的原则：力求达到挖填方平衡和运距最短的原则；近期施工与后期利用的原则。土方调配的步骤：划分调配区 计算各调配区的土方量 计算每对挖填方区之间的平均运距 进行土方调配 画出调配图。,四、土方机械化施工,一、常用土方施工机械 1、推土机 2、铲运机3、挖土机二、 土方机械的选择 1、土方机械选择的原则 2、土方开挖方式与机械选择三、挖土机械配套计算四、土方填筑与压实,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。,图1.8 推土机,2. 铲运机 A、铲运机是一种能综合完成挖土、运土、卸土、填筑整平的机械。 B、按行走方式分为牵引式铲运机和自行式铲运机；C、按铲斗操纵系统分，有液压操纵和机械操纵两种。D、施工方法：为了提高铲运机的生产效率，可以采取下坡铲土、跨铲法、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。,图1.9 铲运机,图1.9 铲运机,3. 挖土机 A、挖土机按工作装置不同，可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种。 B、按其操纵机构的不同，可分为机械式和液压式两类。C、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，易实现自动化。,图1.10 反铲挖土机,图1.11 挖土机的类型,1. 土方机械选择的原则 A、施工机械的选择应与施工内容相适应；B、土方施工机械的选择与工程实际情况相结合；C、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；D、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。,二、 土方机械的选择,2. 土方开挖方式与机械选择 (1) 平整场地常由土方开挖、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。,(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 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。,三、挖土机械配套计算 1挖土机数量确定 (台) 式中 Q土方量(m3)； P挖土机生产率(m3台班) ； T工期(工作日)； C每天工作班数； K时间利用系数(0.80.9)。,2自卸汽车配套计算自卸汽车数量应保证挖土机能连续工作，可按下式工作： (台)式中 Ts自卸汽车每一工作循环的延续时间(min)；t1自卸汽车每次装车时间(min)，t1nt；n自卸汽车每车装土次数：Ql自卸汽车的载重量(m3)；,五、土方填筑与压实,一、填土的要求,土料选择：填方土料应符合设计要求，如无设计要求时应符合下列规定：碎石类土、爆破石渣、砂土（使用细、粉砂时应取得设计单位同意），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。淤泥和淤泥质土一般不能用作填料，但在软土或沼泽地，经过处理含水量符合压实要求后，可用于填方中的次要部位。对含有大量有机物、石膏、水溶性硫酸盐含量大于5%的土壤、冻结土等，一般不作场地填土。,填筑要求：填土应分层进行，并尽量用同类土填筑。如果用不同土填筑时，应将透水性大的土填筑在下层，透水性小的土填筑在上层，不能将各种土混杂使用。每层按规定的厚度填筑、压实并经检验合格后，再填筑上层。 当填方位于倾斜的山坡时，应将斜坡修筑成12阶梯形边坡后施工，以免填土横向移动，并尽量用同类土填筑。回填施工前，填方区的积水采用明沟排水法排除，并清除杂物。,二、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。,图1.12 碾压机械(a)自行式平碾；(b)拖式羊脚碾,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。,图1.14 平板振动机,振动压实法：振动压实法是将振动压实机放在土层表面，借助振动设备使土颗粒发生相对位移而达到密实，每层铺土厚度为250mm350mm，每层压实遍数为34遍。这种方法适用于振实非粘性土。,三、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.压实功的影响 见图1.15。,图1.15 土的密度与压实功的关系示意图,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1.16)。各种土的最佳含水量和最大干密度见表1.2所示。,图1.16 土的密度与含水量的关系,表1.2 土的最佳含水量和最大干密度参考表,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1.17)，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