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土方工程 第一节土方规划 概述 第二节土方工程施工要点第三节土方工程机械化施工 1 1 土方工程 第一节土方规划 概述 一 土方工程的内容 特点与施工要求1 土方工程的内容 1 场地平整 2 基坑 隧道开挖 路基修筑 3 土方回填与压实总的来说土方工程包括一切土的挖掘 填筑和运输等过程以及排水 降水 土壁支撑等准备工作和辅助工程 最常见的土方工程包括 场地平整 基坑 槽 开挖 地坪填土 路基填筑及基坑回填土等 2 土方工程施工的特点 1 面广量大 劳动繁重 2 施工条件复杂 3 施工时间长 2 3 组织土方工程施工的要求 1 在条件允许的情况下应尽可能采用机械化施工 2 要合理安排施工计划 尽量避开冬 雨期施工 3 为了降低土石方工程施工费用 减少运输量和占用农田 要对土方进行合理调配 统筹安排 4 在施工前要做好调查研究 拟定合理的施工方案和技术措施 以保证工程质量和安全 加快施工进度 二 土的工程分类及性质 一 土的工程分类土的分类方法较多 在施工中按开挖的难易程度将土分为八类 二 土的工程性质1 土的质量密度分天然密度和干密度 土的天然密度 是指土在天然状态下单位体积的质量 用 表示 它影响土的承载力 土压力及边坡的稳定性 土的干密度 是指单位体积土中固体颗粒的质量 用 d表示 它是检验填土压实质量的控制指标 3 2 土的含水量土的含水量W是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比 以百分数表示 式中土的含水量影响土方施工方法的选择 边坡的稳定和回填土的质量 含水量的工程意义 在坡度系数的选择 回填土的压实 人工降水设备的选择以及土方施工设备的选择中要用得到土的含水量 4 3 土的渗透性土的渗透性是指水在土体中渗流的性能 一般以渗透系数K表示 达西地下水流动速度公式 v KI 1 2 式中 v 水在土中的渗流速度 K 土的渗透系数 渗透性系数的工程意义 在涌水量的计算中 降排水设备的选择中要用得到渗透系数 5 4 土的可松性 可松性系数的工程意义 在土方平整中设计标高的调整 土方设备的选择 回填土方量的计算中需要用得到土的可松性系数 土具有可松性 即自然状态下的土 经过开挖后 其体积因松散而增加 以后虽经回填压实 仍不能恢复其原来的体积 6 例1 1 某场地平整有4000m3的填方量需从附近取土填筑 其土质为密实的砂粘土 试计算 1 填土的挖方量 2 已知运输工具的斗容量为2m3 需运多少车次 7 二 土方边坡土木工程中 在结构施工时一般都需要进行基坑开挖 土壁失稳塌方是基坑开挖中必须注意的问题 当基坑周围场地较大 且周边环境简单 基坑开挖宜采用放坡形式 即可不必做成直壁式 常见的边坡可做成直线形 折线形或踏步形 图1 1边坡坡度示意 8 边坡坡度应根据不同的挖填高度 土的性质及工程的特点而定 要保证土体的稳定和施工安全 又要节省土方 图1 2场地平整 图1 3基坑开挖 9 第二节土方工程施工要点土方工程的施工要点 主要应解决土壁稳定 施工排水和填土压实等三个问题 一 土壁稳定 基坑开挖后 土体缺少内摩擦阻力和粘聚力来保持平衡 容易引起塌方 这不仅会造成人身安全事故 同时亦会影响工期 甚至会危及附近的建筑物 砂性土颗粒之间只有摩阻力 没有黏结力 10 1 土壁塌方的原因1 边坡过陡 使得土体的稳定性不够 尤其在土质差 开挖深度大的坑槽中 2 雨水 地下水渗入基坑 使得土体抗剪强度降低 这是造成塌方的主要原因 3 基坑上边缘附近大量堆土或停放机具 材料 或由于动荷载的作用 使土体中的剪应力超过土体的抗剪强度 4 土方开挖顺序 方法未遵守 从上往下 分层开挖 开槽支撑 先撑后挖 的原则 2 防治塌方的措施1 放足边坡边坡的留设应符合规范的规定 其坡度大小应根据土壤的性质 施工方法 开挖深度 工期的长短等因素确定 例如 粘性土的边坡可以陡一点 砂性土则应平缓些 11 2 设置支撑为了缩小施工面 减少土方 或受场地限制不能放坡时 则可设置土壁支撑 a 基槽支护市政工程施工时 常需在地下铺设管沟 因此需开挖沟槽 开挖较窄的沟槽 多用横撑式土壁支撑 12 13 b 基坑支护基坑支护结构一般根据地质条件 基坑开挖深度以及对周边环境保护要求采取重力式水泥土墙 板式支护结构 土钉墙等形式 重力式水泥土墙 14 板式支护结构 1 型钢横挡板挡墙 15 2 钢板桩挡墙 16 钢板桩施工现场 17 3 板墙式挡墙 18 19 土钉墙的施工顺序为 按设计要求自上而下分段 分层开挖工作面 修整坡面 埋设喷射混凝土厚度控制标志 喷射第一层混凝土 钻孔 安设土钉钢筋 注浆 安设连接件 绑扎钢筋网 喷射第二层混凝土 设置坡顶 坡面和坡脚的排水系统 若土质较好亦可采取如下顺序 开挖工作面 修坡 绑扎钢筋网 成孔 安设土钉 注浆 安设连接件 喷射混凝土面层 20 二 施工排水开挖基坑时 流入坑内的地下水和地面水如不及时排除 不但会使施工条件恶化 造成土壁塌方 亦会影响地基的承载力 因此 在土方施工中 做好施工排水工作 保持土体干燥是十分重要的 施工排水可分为明排水法和人工降低地下水位法两种 1 明排水法明排水法也叫集水井降水法 这种方法是在基坑或沟槽开挖时 在坑底设置集水井 并沿坑底的周围或中央开挖排水沟 使水在重力作用下流入集水井内 然后用水泵抽出坑外 四周的排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外 21 1 排水沟的设置排水沟底宽应不少于0 2 0 3m 沟底设有0 2 0 5 的纵坡 在开挖阶段 排水沟深度应始终保持比挖土面低0 4 0 5m2 集水井的设置集水井应设置在基础范围以外 间距应根据水量大小 基坑平面形状及水泵能力确定 一般为20 40m 22 2 人工降低地下水位法 人工降低地下水位 就是在基坑开挖前 先在基坑周围埋设一点数量的滤水管 井 利用抽水设备从中抽水 使地下水位降落到坑底以下 直至基础工程施工完毕为止 人工降低地下水位的方法有轻型井点 喷射井点 电渗井点 管井井点以及深井泵井点等 轻型井点 就是沿基坑周围将许多直径较小的井点管埋入蓄水层内 井点管上部与总管连接 通过总管利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出 使原有的地下水位降至坑底以下 23 三 填土压实 1 填土的要求 土的特性是分散性 颗粒之间没有紧密的连接 水容易侵入 为使填土满足强度及水稳性两方面要求 正确选择土料和填筑方法 填方工程应分层铺土压实 最好采用同类土壤填筑 填方土料为粘性土时 应检验其含水量是否在控制范围内 含水量大的粘土不宜做填土用 过湿时应晒干或掺入干土及其他吸水材料 过干时 则应洒水进行湿润 当采用土料的透水性不同时 不得掺杂乱倒 应分层填筑 并将透水性较小的土料填在上层 24 2 填土压实方法 1 碾压法 碾压法是由沿着表面滚动的鼓筒或轮子的压力压实土壤 该法主要用于大面积的填土 如场地平整 路基 堤坝等工程 图1 32碾压机械 a 自行式平碾 b 拖式羊脚碾 25 2 夯实法 夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤 主要用于小面积的回填土 26 3 振动法 此法用于振实非粘性土壤效果最好 近年来 平板振动机用的较多 图1 34平板振动机 27 第三节土方工程机械化施工 土方工程施工机械的种类繁多 尤以推土机 铲运机和单斗挖土机应用最广 现将这几种类型机械的性能 适用范围以及施工方法予以介绍 一 推土机 推土机由拖拉机和推土铲刀组成 按行走的方式分履带式和轮胎式 目前常用液压式推土机 28 适用于 1 平整场地 经济运距在100m内 效率最高60m 一 三类土的挖运 压实 2 坑槽开挖 深度在1 5m内 一 三类土 3 回填土方 平整场地 29 二 铲运机 铲运机有自行式铲运机和拖式铲运机两种 能综合完成挖 装 运 卸 平土等工作 30 三 单斗挖土机 单斗挖土机有正铲 反铲 拉铲和抓铲等数种 31 1 正铲挖土机 正铲 正铲挖土机一般只用于开挖停机面以上的土壤 只适宜在土质较好 无地下水的地区工作 32 正铲作业示意 33 2 反铲挖土机 反铲 反铲挖土机的挖土特点是 后退向下 强制切土 其挖掘力比正铲小 适于开挖停机面以下的一 三类土的基坑 基槽或管沟 34 反铲作业示意 35 3 拉铲挖土机 拉铲 拉铲挖土机的挖土特点是 后退向下 自重切土 其挖土半径和挖土