土方工程施工PPT课件.ppt

1 3土方开挖施工 1 土的种类繁多 其分类方法也很多 如按土的沉积年代 按颗粒级配 按密实度 按液性指数分类等 在建筑工程施工中 按土的开挖难易程度将土分为八类 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 1 3 1土的分类与鉴别 2 土的工程分类与现场鉴别方法 3 4 补充相关土力学知识 土的工程分类 按沉积土层的应力历史分类 先期固结压力与竖向有效自重应力比较来确定土的类型 把土分为3大类 正常固结土 超固结土 欠固结土 5 天然土层在历史上所经受过最大的固结压力 指土体在固结过程中所受的最大有效压力 称为先 前 期固结压力 正常固结土层在历史上所经受的先期固结压力等于现在覆盖土重 竖向有效自重应力 超固结土层历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力 欠固结土层的先期固结压力小于现有覆盖土重 6 按颗粒大小分类 把土分为6大类 根据界限粒径200 20 2 0 075 0 005mm把土粒分为6大类 7 按地基基础设计规范分类 把土分为6大类 岩石 碎石土 砂土 粉土 粘性土和人工填土 8 几个名词 界限含水量是指土从一种状态过渡到另外一种状态的含水量 随着含水量的变化土体呈不同的状态 液态与塑态之间分界的含水量为液限 塑态与半固态之间分界的含水量为塑限 半固态与固态之间分界的含水量为缩限 9 塑性指数为土的液限与塑限的差值 土粒越细 粘粒含量越多 其比表面积也越大 与水作用和进行交换的机会越多 塑性指数也越大 液性指数为土的含水量与塑限之差除以塑性指数 液性指数反映粘性土天然状态的软硬程度 液性指数越大土体越软 10 人工填土可分为素填土 杂填土 冲填土和压实填土四类 11 土的含水量 土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率 1 3 2土的工程性质 1土的含水量 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 1 1 通常情况下 w 5 的为干土 5 30 的为湿土 12 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 土的天然密度按下式计算 2土的天然密度和干密度 式中 土的天然密度 kg m3 m 土的总质量 kg V 土的体积 m3 1 2 13 干密度 土的固体颗粒质量与总体积的比值 用下式表示 式中 d 土的干密度 kg m3 mS 固体颗粒质量 kg V 土的体积 m3 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 1 3 14 3土的可松性系数 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 1 4 1 5 15 土的最初可松性系数KS是计算开挖工程量 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土方调配 回填所需挖土工程量的主要参数 各类土的可松性系数见土的工程分类表 16 例题 例1 1 已知某基坑体积V 581 3m3 土的KS 1 20 KS 1 10 挖出土用装载量为4m3 每车的汽车运走 求所需车次 例1 2 某工程需回填土的体积为120m3 所取土的KS 1 20 KS 1 03 求所取土的工程量 17 例1 3 已知基坑体积2000m3 基础体积1200m3 土的最初可松性系数1 14 最后可松性系1 05 问应预留多少回填土 自然状态下 预留夯实土 2000 1200 800m3 预留原土 800 1 05 762m3 外运原土 2000 762 1238m3 外运松土 1238 1 14 1412m3 18 4土的压缩性 土的压缩性是指土在压力的作用下体积变小的性质 19 1 3 2土方工程计算 在土方工程施工之前 通常要计算土方的工程量 但土方工程的外形往往很复杂 不规则 要得到精确的计算结果很困难 一般情况下 都将其假设或划分成为一定的几何形状 并采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算 20 1基坑与基槽土方量计算 基坑土方量可按立体几何中拟柱体 由两个平行的平面作底的一种多面体 体积公式计算 图1 1 即 式中 H 基坑深度 m A1 A2 基坑上 下底的面积 m2 A0 基坑中截面的面积 m2 1 6 21 基槽土方量计算可沿长度方向分段计算 图1 2 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 1 7 1 8 1 22 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 横截面法是将要计算的场地划分成若干横截面后 用横截面计算公式逐段计算 最后将逐段计算结果汇总 横截面法计算精度较低 可用于地形起伏变化较大地区 对于地形较平坦地区 一般采用方格网法 23 推土机操纵灵活 运转方便 所需工作面小 行驶速度快 能爬300左右的坡 适用于场地平整 开挖深度1 5m左右的基坑 移挖作填 填筑堤坝 回填基坑和基槽土方 为铲运机助铲 为挖掘机清理集中余土和创造工作面 修路开道 牵引其它无动力施工机械 大马力推土机还可犁松坚岩 1 3 3土方机械化施工 推土机施工 TQ230G全液压高原推土机 TY320C前铲后犁推土机 1常用土方施工机械 24 水中清碴平整场地 土方推送移挖作填 25 提高推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30 40 26 并列推土 大面积施工区可采用2 3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15 30 3台推土机并列推土 27 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 28 铲运机操纵简单 运转方便 行驶速度快 生产效率高 是能独立完成铲土 运土 卸土 填筑 压实等全部土方施工工序的施工机械 适用于坡度为200以内的大面积场地平整 大型基坑开挖 填筑路基堤坝 铲运机施工 CL9A自行式铲运机 CTY9A拖式铲运机 铲运机施工作业中 29 铲运机的斗容量为2 8m3 自行式铲运机的经济运距为800 1500m 拖式铲运机的经济运距为600m 效率最高的经济运距为200 350m 如采用双联铲运或挂大斗铲运时 其经济运距可增加至1000m 宇通重工CTY9A拖式铲运机 卡特彼勒657G自行式铲运机 运距愈长 生产效率愈低 超过经济运距时应考虑汽车运输 30 铲运机的运行路线 椭圆形或大环形路线 在地形起伏不大 填方不高 1 5m 的路堤宜采用大环形路线 每隔一定时间变换铲运机行驶方向 以免机械单侧磨损 椭圆形路线适用施工地段较短的情况 8 字形路线 该路线一个循环完成两次铲土和卸土 减少了转弯次数和空驶距离 一个循环中两次转弯方向不同 铲运机机械磨损均匀 在地形起伏较大 施工地段狭长时采用 31 提高铲运机生产效率的方法 下坡铲土利用机械重力的水平分力来加大切土深度并缩短铲土时间 推土机助铲在较坚硬的土层中用推土机助铲 可加大铲刀切削力 切土深度和铲土速度 助铲间隙可兼作松土 平整工作 32 挖近填远 挖远填近 挖土先从距离填土区最近一端开始 由近而远 填土则从距挖土区最远一端开始 由远而近 既可使铲运机始终在合理的经济运距内工作 又可创造下坡铲土的条件 双联铲运法 拖式铲运机的动力有富余时 可在拖拉机后串连两个铲斗进行双联铲运 对坚硬土层 可先铲满一个斗 再铲另一个斗 即 双联单铲 对松软土层 可两个斗同时铲土 即 双联双铲 33 跨铲法 在较坚硬的地段挖土时可采取预留土埂 间隔铲土的方法 可缩短铲土时间和减少向外撒土 提高效率 波浪式铲土法 铲土开始时 铲刀以最大深度切入土中 随着负荷增加 车速降低 相应减小切土深度 依次反复进行 直至铲斗装满为止 适用于较硬土层 挂大斗铲运 在土质松软地区 可改挂大型土斗 充分利用拖拉机的牵引力提高工效 34 卡特彼勒657G铲运机 657G铲运机斗容量达85t 是07年的新品 铲斗可上下 内部推板可动 铰链式转向 可前后拖挂 35 挖掘机施工 挖掘机主要用于挖掘基坑 沟槽 清理和平整场地 更换工作装置后还可进行装卸 起重 打桩等其它作业 能一机多用 工效高 经济效果好 是工程建设中的常用机械 挖掘机按行走方式分为履带式和轮胎式 按工作装置分为正铲 反铲 抓铲 拉铲 斗容量0 1 2 5m3 常用的挖掘机是正铲和反铲挖掘机 36 正铲挖掘机 正铲适用于开挖含水量较小的一类土和经爆破的岩石及冻土 主要用于开挖停机面以上的土方 且需与汽车配合完成土方的挖运工作 采用正铲开挖大型基坑 应考虑工作面的大小 形状和开行通道的设置 邦立CE1000 7正铲挖掘机 四川 日立EX3600E 6正铲挖掘机 1 3挖掘机施工 37 正铲的开挖方式 正向开挖 侧向装土即挖土机向前进方向挖土 汽车停在侧面装土 正向开挖 后方装土挖土机向前进方向挖土 汽车停在后面装土 此法因挖掘机卸土时回转角大 汽车需倒车开入 运输不方便 只适用于基坑宽度较小 深度较大的情况 此法因挖掘机卸土时回转角小 运输方便 生产效率高而应用较广 38 反铲挖掘机 反铲适用于开挖一至三类的砂土或粘土 主要用于开挖停机面以下的土方 一般反铲的最大挖土深度为4 6m 经济合理的挖土深度为3 5m 反铲也需要配备运土汽车进行运输 带加长臂的反铲挖掘机 39 反铲的开挖方式 沟端开挖法即反铲停于沟端 后退挖土 向沟一侧弃土或装汽车运走 蔺家坝泵站泵站基坑开挖现场 沟端开挖法 40 沟侧开挖法即反铲停于沟侧 沿沟边开挖 它可将土弃于距沟较远的地方 如装车则回转角度较小 但边坡不易控制 深基坑的接力开挖 管沟的沟侧开挖 41 拉铲 拉铲 抓铲 拉铲工作示意图 42 主要用来铲 装 卸 运土与砂石类散装物料 也可对岩石 硬土进行轻度铲掘 更换工作装置后可推土 起重 装卸等作业 铲容量一般1 5 6 1m3 其它土方施工机械 1土方机械化施工 装载机 ZL10B型装载机 山东威力天地 43 利用刮刀平整地面的土方机械 刮刀装在机械前后轮轴之间 能升降 倾斜 回转和外伸 动作灵活准确 操纵方便 平整场地有较高的精度 广泛用于公路 机场等大面积的地面平整作业 平地机 成工MGB20B平地机平地机在平整作业 44 土方机械选择的原则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 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 2土方机械的选择 45 土方开挖方式与机械选择 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 46 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 47 4 整片开挖对