1-场地平整与土方调配.ppt

项目一 土方工程施工,主 讲 人: 张 蓓,建 筑 施 工 技 术,1. 施工面广、工程 量大、劳动繁重、施工条件复杂，施工工期长；2. 多为露天作业，接受到地区交通、气候、水文、地质和邻近建（构）筑物等条件的影响；3. 土、石为天然物质，成分较为复杂，难以确定的因素较多，有时施工条件极为复杂。,0.土方工程施工特点,土方工程施工的工作过程,项目一： 土方工程施工,任务一：场地平整与土方调配,任务三：基坑支撑与支护,任务五：土方填筑与压实,任务二：土方开挖,任务四：基坑降排水,任务一 场地平整与土方调配,建 筑 施 工 技 术,1.1土的工程分类,1.2土的工程物理性质,1.4土方量计算,1.3场地平整,1.1土的工程分类,1.按建筑地基基础设计规范GB50007-2002，将建筑物地基的土石分为：岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等六类。 2.在施工中，根据土的坚硬程度和开挖难易程度将土分为：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。,松土和普通土可直接用铁锹开挖，或用铲运机、推土机、挖土机施工；坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖，或预先松土，部分用爆破的方法施工；次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。,土的工程分类,续表,1.2 土的工程物理性质,1.2.1土的天然含水量 土的含水量是土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示，即 （11）式中： mw土中水的质量； ms土中固体颗粒的质量。,土的干湿程度用含水量表示:,土的含水量在5%以下 干土，土的含水量在530之间 湿土，土的含水量大于30 饱和土。 含水量越大，土就越湿，对施工越不利。土的含水量大小对挖土的难易、施工时边坡的坡度、 回填土的压实等均有影响。,1.2.2土的密度（1）土的天然密度 土在天然状态下单位体积的质量，称为土的天然密度。土的天然密度用表示： （12）式中：m土的总质量； V土的天然体积。,（2）土的干密度,单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度，土的干密度d表示： （13）式中：ms土中固体颗粒的质量； V土的天然体积。,土的干密度越大，表示土越密实。工程上常把土的干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制基坑底压实及填土工程的压实质量。,1.2.3土的可松性 土具有可松性，即自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，其体积仍不能恢复原状，这种性质称为土的可松性。,土的可松性程度用可松性系数表示，即 （14） （15）式中： Ks 土的最初可松性系数； Ks土的最终可松性系数； V1 土在天然状态下的体积； V2 土被挖出后在松散状态下的体积； V3 土经压实后的体积。,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；土的最终可松性系数KS是计算填方所需填土工程量的主要参数,表12 各种土的可松性参考数值,1.2. 4土的渗透性 土的渗透性指水流通过土中孔隙的难易程度，水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系数，用k表示，单位为m/d。,图1-1土的渗透试验, 水的渗透性大小取决于不同的土质。地下水的流动以及在土中的渗透速度都与土的渗透性有关。,地下水在土中渗流速度一般可按达西定律计算，其公式如下： (16)式中：v水在土中的渗透速度，m/d； i水力坡度， ，即A、B两点水头差与水平距离之比 k土的渗透系数，m/d。k值的大小反映出土体透水性的强弱，土的渗透系数可以通过室内渗透试验或现场抽水试验测定，一般土的渗透系数见表13。,表13 土的渗透系数,1.3 场地平整,场地平整通常是挖高填低。计算场地平整的挖方量和填方量，首先要确定场地设计标高，由设计地面的标高和天然地面的标高之差，可以得到场地各点的施工高度（即填挖高度），由此可计算场地平整的挖方和填方的工程量。,1.3.1 确定场地设计标高,场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，也是总图规划和竖向设计的依据。合理地确定场地的设计标高，对减少土石方量、加快工程进度有重要的经济意义。,确定场地设计标高的原则是： 应满足建筑规划和生产工艺及运输的要求； 充分利用地形（如分区或分台阶布 置），尽量使挖填方平衡，以减少土方量； 要有一定排水坡度（2）， 满足排水要求； 要考虑最高洪水位的影响。,步骤1.初步确定场地设计标高（H0）,将场地划分成边长为a的若干方格，将方格网角点的原地形标高标在图上，如图15所示。原地形标高可利用等高线由插入法求得或在实地测量得。按照挖填平衡原则确定H0,场地区域内挖填前土石方量 =施工至（毛）设计标高后的土石方量 场地设计标高可按下式计算： (1-11)即 (1-12),式中：H0所计算场地的初定设计标高； n 方格数； zi1、zi2、zi3、zi4第i个方格四个角点的天然地面标高。 由图15可见，假定z1为一个方格独有的角点标高；z2、z3、z4分别为二、三、四个方格所共有的角点标高，式（112）可改写为如下计算式： （113）,2.场地标高的调整,初步确定的场地设计标高H0仅为理论值，实际上，还需要考虑以下因素对其进行调整。 土的可松性 取土或弃土 考虑泄水坡度对设计标高, 将场地划分为边长1040m的正方形方格网；通 常以20m居多。 将场地设计标高和自然地面标高分别标注在方格 角点上，场地设计标高与自然地面标高的差值即 为各角点的施工高度（挖或填），习惯以“十”号 表示填方，“一”号表示挖方。 计算前应先确定“零线”的位置。零线即挖方区与 填方区的分界线，在该线上的施工高度为零。,3.确定各角点挖填土方量及零线,4.计算方格土方工程量 将施工高度标注于角点上，然后分别计算每一方格的填挖土方量，并算出场地边坡的土方量。将挖方区（或填方区）所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得场地挖方和填方的总土方 量。,（1）全挖全填方格,方格四个角点全部为挖（或填）的方格，土方量为：,（2）两挖两填方格,方格相邻两角点为挖，另两点为填。其土方量为：,（3）三挖一填（三填一挖）方格,方格的三个角点为挖，另一角点为填。（或方格的三个角点为填，另一角点为挖）其土方量为：,1.3.3土方调配 土方调配步骤：1）划分调配区,计算土方调配区之间的平均运距（或单位土方运价、单位土方施工费用）；2）确定土方最优调配方案；3）绘制土方调配图。,一、划分土方调配区，计算平均运距或土方施工单价1.调配区的划分（1）划分原则a. 应力求挖填平衡、运距最短、费用最省； b. 便于改土造田、支援农业；c. 考虑土方的利用，以减少土方的重复挖填和运输。,（2）划分调配区应注意：a. 调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调，满足工程施工顺序和分期施工的要求，使近期施工和后期利用相结合；b. 调配区的大小，应考虑土方及运输机械的技术性能，使其功能得到充分发挥。例如，调配区的长度应大于或等于机械的铲土长度；调配区的面积最好与施工段的大小相适应；,c. 调配区的范围应与计算土方量用的方格网相协调，通常可由若干个方格网组成一个调配区。d. 从经济效益出发，考虑就近借土或就近弃土区均可作为一个独立的调配区。e. 调配区划分还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合，避免土方重复开挖。,2平均运距的确定（1）平均运距:挖方区土方重心至填方区重心的距离。（2）方法： 取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴，分别求出各区土方的重心位置，即：,式中：X0、Y0 : 挖或填方调配区的重心坐标； V: 每个方格的土方量； x、y : 每个方格的重心坐标,重心求出后，则标于相应调的调配区图上，用比例尺量出每对配区之间的平均运距，或按下式计算：,式中：L ： 挖、填方区之间的平均运距； X 0T、Y0T ： 填方区的重心坐标； X 0W、Y0W ： 挖方区的重心坐标；,3土方施工单价的确定 采用汽车或专用运土工具运土时，调配区之间的运土单价，可根据预算定额确定； 采用多种机械施工时，确定土方的施工单价比较复杂，不仅是单机核算问题，还要考虑运填配套机械的施工单价，确定一个综合单价。,二、最优调配方案的确定 表上作业法 1.初始方案,三、土方调配图 将调配方案绘成土方调配图，在土方调配图上应注明挖填调配区、调配方向、土方数量以及每对挖填调配区之间平均运距。,图1.19 土方调配图箭线上方为土方量（m3），箭线下方为运距（m）,1.4 场地平整施工准备1场地清理 拆除房屋，古墓、拆迁或改建通讯，电力线路，上下水道以及其他建筑物，迁移树木，支除耕植土及河塘淤泥等。2排除地面水 地面水的排除一般采用排水沟，截水沟、挡水坝等。 注：排水沟最好设置在施工区域边缘或道路两旁；山区的场地平整施工，应在较高一面的山坡开挖截水沟；在低洼地区施工时，必要时修筑挡水土坝，以阻挡雨水流入3修筑临时设施道路、供水、供电另外修筑临时住宿及办公房屋，加工棚等。,1.5 土方机械化施工土方工程机械有：推土机铲运机挖掘机装载机压实机,1.5.1推土机,特点：操作灵活，运转方便，所需工作面较小，行驶速度快，易于转移，能爬30度左右的缓坡适用范围：可挖一三类土，所需工作面较小，行驶速度快，操纵灵活。分类：履带式、轮胎式 （行走的方式）索式、液压式 （铲刀的操作方式）固定式、回转式 （铲刀的安装方式）,提高生产率的措施(1)下坡推土 坡度不超过15度(2)并列推土 2-3台并列作业,铲刀相距15-30cm，两台可增加推土量15%-30%，三台可增加推土量30%-40%。平均运距不宜超过50-75m,也不宜小于20m .(3)多刀送土 运距较远,土质较硬时,可多次将土集中,然后推送。堆积距离不宜大于30m，推土高度2m内为宜。（4）槽形推土 可增加10%30%的推运土量，槽深1m 左右，土埂宽50cm.适用于推土层较厚，运距远时。,下坡推土法,并列推土法,多刀送土,槽形推土法,1.5.2铲运机,拖式铲运机,特点:能综合完成铲土,运土、平土、填土、压实等工作，对行驶道路要求较低，操作灵活，运转方便，生产率高。适用范围： 含水量不大于27%的一四类土，运距800m以内， 大面积场地平整，开挖大基坑，沟槽，填筑路基，堤坝等。不适于砾石层、冻土地带及沼泽地区使用。,开行线路 环行、“8”字形、椭圆形,施工方法: (1)下坡铲土 坡度以50-70度为宜 (2)跨铲法 预留土埂,间隔铲土以减少土外散损失. (3)助铲法 在较坚硬的土层中用推土机助铲,并可兼作松土,平整工作.（4）双联铲运法,双联铲运法,跨铲法,1.5.3单斗挖掘机施工分类 正铲、反铲、拉铲、抓铲,（a）正铲 （b）反铲 （c）拉铲 （d）抓铲,1.正铲挖掘机施工特点：前进向上、强制切土，适宜开挖停机面以上的一三类土。,开挖方式：1）正向挖土 、侧向卸土：动臂回转角度小，运输方便，生产效率高，使用广泛 2）正向挖土 后方卸土 ：工作面大，但回转角大，生产率低，运输车辆倒车开入，只宜用于开挖工作面较狭小且较深的基坑。,2.反铲挖土机施工特点：后退向下，强制切土，适宜开挖停机面以下的一三类土。开挖方式：沟端开挖和沟侧开挖,施工技术,3拉铲挖掘机施工特点：后退向下，自重切土开挖方式：沟端开挖和沟侧开挖适用范围：停机面以下、一二类土的较大基坑开挖；填筑堤坝，河道清淤。开挖方式：与反铲挖土机相似，也分为沟端开挖和沟侧开挖,图1.58 拉铲挖土机开挖方式（a）沟侧开挖 （b）沟端开挖,拉铲,4抓铲挖掘机施工特点：直上直下、自重切土适用范围：挖掘力较小，适于开挖较松软的一二类土，施工面狭窄而深的基础、沉井等，尤适于水下挖土。开挖方式：基坑一侧,1.5.4装载机,挖掘作业 挖掘作业是使用车辆停车或前进，插铲斗于沙土岩石等堆积物，装载铲进的作业。装载作业（搬运工程方式） 将沙土、岩石、矿石等物，倒入卡车、货车、集装箱的作业，可选用高效率的方法进行。 卸载作业 往汽车或货场倾卸物料时，应将动臂提升到使铲斗（前倾到最大倾斜角位置）碰不到车箱和料堆为止，铲斗前倾卸载。整地作业 利用铲斗前尖和底面所成角度，可以进行撒土、平整、打基础等整地作业。整地作业务必使车辆后退而进行。 填平作业 如果将铲斗做为推土刮板用时，可以进行填平作业。,1.5.5压实机械冲击式压实机械 蛙式打夯机、内燃打夯机,碾压式压实机械 自行式：光轮压路机、轮胎压路机 主要用于土方、砾石、碎石的回填压实及沥青混凝土路面的施工,牵引式：光面碾、羊足碾,振动压实机械： 手扶平板式 主要用于小面积的地基夯实；振动压路机主