土石方工程与地基处理4土的工程性质及分类.ppt

长石、云母、蒙脱石、高岭石、砾石土、砂、淤泥、粘性土、云母，(1)推土机施工，第1章土方工程和地基处理，2)反铲挖土机的工作特性：挖掘停堆表面以下的土壤，不设置进、出口通道。适用于挖掘管沟和基槽，也可挖掘小型基坑。特别适用于挖掘地下水位高的土壤或淤泥质土壤。反铲传动方式：液压传动和机械传动。表1-15显示了机械驱动反铲挖掘机的主要技术性能和工作尺寸。普通反铲主要技术性能表1-15:沟端挖掘：挖掘机停在沟的一端，向后挖掘。卡车可以装载两边的土壤。这种方法被广泛使用。工作面宽度较大，一侧装土时为1.3R，两侧装土时为1.7R，深度达到最大挖掘深度H.沟槽侧挖掘：挖掘机沿沟槽一侧直线移动进行挖掘。这种方法可以弃土离沟边很远，可以用于回填。由于挖掘机的移动方向与挖掘方向垂直，稳定性差，挖掘深度和宽度(一般为0.8R)也小，不能很好地控制坡度。3.本发明的工作装置简单，可以用起重机进行改装。拉铲挖土机的开挖方法与反铲挖土机基本相似，也可分为沟端开挖和沟侧开挖。常用牵引索的主要技术性能见表1-16。4、抓斗铲抓斗一般由前后铲液压挖掘机组成，用翻板抓斗代替铲斗，也可由履带式起重机改装。可用于开挖面积小、深度大的沟槽沉箱或独立柱基础的基坑，最适用于水下开挖，如放置在驳船上开挖地表水取水构筑物基础的水下土石。图1-38是分离式挖掘机的示意图，图1-39是用于牵引索生产的三角形挖掘方法。单斗挖掘机生产率计算：单斗挖掘机的纯工作时间生产率Ph可根据以下公式计算：(m3/h)(1-43)其中：q铲斗容量(m3)n挖掘次数/分钟；Tp挖掘机K系数每个周期的持续时间一般为0.60.87，单斗挖掘机工作台的生产率Pd按以下公式计算：(1-44)其中：KB工作时间利用系数：装车时KB为0.680.72，开挖爆破岩石时KB为0.780.88，KB为0.60；桶容量越小，知识库值越低。(2)多斗挖掘机的构造1。多斗挖掘机的性能及其挖掘方法多斗挖掘机也称为挖沟机和纵向多斗挖掘机。与单斗挖掘机相比，它具有以下优点：在同等条件下，挖掘连续，生产率较高；每单位土方开挖所需的能耗相对较低。挖掘出的沟渠底部和墙壁相对整洁。连续挖掘时，土壤可以自动卸载到沟渠的一侧。挖沟机不应挖掘坚硬的土壤和含水量大的土壤。适用于开挖黄土、粉质粘土等。挖沟机由工作装置、行走装置、动力、控制和传动装置等组成。挖沟机根据工作装置分为链斗式和轮斗式。根据卸土方法，有两种带卸土和不带卸土的带式输送机。大多数挖沟机通常配有带式输送机。行走装置有三种类型：履带式、轮胎式和履带式轮胎式。动力通常是内燃机。链斗挖沟机的结构如图1-40所示。挖沟机的土斗在斗架周围装有一条环形斗链。铲斗前端铰接在铲斗链上，后端自由悬挂。斗架位于机器的后部，斗架的前端设有与提升斗架的滚筒相连的钢丝绳，槽形导轨内嵌有滚轮。启动滚筒，通过钢缆沿导轨提升铲斗框架，以改变挖沟深度。动力装置驱动主动链轮转动为了增加挖掘宽度，可在土斗两侧安装铸钢支架，将挖掘宽度从0.8m增加到1.1m.如果要增加挖掘深度，可以更换较长的铲斗机架。挖沟机挖掘的沟槽横截面是一个用于贿赂的直槽，但在更换工作装置后(图1-41)，它也可以制成梯形槽。轮斗式挖沟机和链斗式挖沟机的主要区别在于前者的土斗固定在一个圆形的斗轮上，斗轮的转动使土斗连续挖掘。当铲斗旋转到斗轮顶部时，土壤被卸载到带式输送机上，并被运送到沟槽的一侧。斗轮通过提升钢丝绳来改变挖掘深度。当地面横向坡度较大时，使用轴可调的挖沟机(图1-42)。2.挖沟机的生产率计算挖沟机的生产率Ph可根据以下公式计算：(m3/h)(1-45)，其中：n铲斗挖掘次数/分钟；Q铲斗容量(l)；Kc铲斗的填充系数；KP土壤的初始释放系数；K土壤开挖难度系数；时间利用率。第四节土方施工中出现滑坡和流砂。土方开挖过程中，由于处理不当，经常会出现边坡滑坡和流砂现象。(a)边坡塌槽和基坑边坡的稳定性主要由土的内摩擦阻力和凝聚力来平衡。当土壤失去平衡时，斜坡就会坍塌。斜坡上的山崩会造成人身事故，妨碍正常施工。严重的山体滑坡也会危及附近建筑物的安全。边坡坍塌的原因如下：1 .基坑和沟槽边坡坡度不够，且坡度太陡，导致土体自身稳定性不足。当土质差、开挖深度大时，经常会遇到这种情况。2.降雨、地下水或施工用水渗入边坡，降低了土壤的抗剪强度，这是成千上万次滑坡的主要原因。3、基坑、沟槽上缘附近有大量堆土或停放机器；或者由于坡脚的不合理开挖以及地表水和地下水的侵蚀，增加了土壤的负担，降低了土壤的抗剪强度，导致滑坡和滑坡等。根据以上分析，为了防止滑坡和塌方，应采取以下措施：注意清除地表水和地下水；严格按照不同土质边坡的规定，摆放足够的边坡；当开挖深度大，施工时间长，边坡上有机具或堆放材料时，边坡应平缓。当由于场地限制，或由于土方量增加过大时，应采用设置支撑的施工方法。(2)流沙防治：当在地下水位以下开挖沟渠和基坑，并在坑(槽)内抽水时，有时坑底以下的土壤形成流动状态，随着地下水流入坑内，会出现流沙。严重的流沙会导致沟槽和基坑边坡的坍塌和滑坡。如果附近有建筑物，建筑物会下沉、倾斜，甚至由于地基空洞而倒塌。因此，土方施工时必须消除地下水的影响。(2)流沙防治：当在地下水位以下开挖沟渠和基坑，并在坑(槽)内抽水时，有时坑底以下的土壤形成流动状态，随着地下水流入坑内，会出现流沙。严重的流沙会导致沟槽和基坑边坡的坍塌和滑坡。如果附近有建筑物，建筑物会下沉、倾斜，甚至由于地基空洞而倒塌。因此，土方施工时必须消除地下水的影响。流砂防治措施：水下开挖法(沉井不排水开挖和下沉施工中常用)、钢板桩打桩法、地下连续墙法(施工工艺复杂，造价高，主要用于高层建筑、工业建筑、地下工程和水利工程)等。而一种更广泛、更可靠的方法是人工减少地下水的方法。(3)操作在开挖和填筑过程中，应注意以下几点：1 .一般来说，滑坡边缘附近的土方开挖不应切割滑坡的坡脚。当必须切坡脚时，坡脚应沿原自然坡度自上而下逐渐切至所需坡脚深度，如图1-43所示；2.(1)当滑坡需要开挖时，应遵循自上而下的开挖程序。如果滑坡土方量较小，所有滑坡体都应全部开挖；(2)滑坡填筑时，应遵循自下而上的施工顺序。此外，有必要用能够抵抗滑坡滑动的土壤填充滑坡的底部。如图1-43(b)所示，图中的土体I为填方区。施工程序是从下往上填。第五部分是沟槽和基坑支护，这是一种防止沟槽土墙坍塌的临时挡土结构，由木材或钢材制成。支撑荷载是由原始土壤和地面荷载产生的侧向土压力。沟槽是否支撑应根据土质、地下水条件、沟槽深度、沟槽宽度、开挖方法、排水方法、地面荷载等因素来确定。支护结构应符合下列要求：1、牢固可靠，强度和稳定性计算和验算。支撑材料的质地和尺寸应合格，以确保施工安全。2、在保证安全、节省纸张材料的前提下，宜采用工具钢支撑。3、便于支撑和拆除以及后续工序操作。为满足上述要求，支撑材料的选择、支撑和使用应严格遵守施工操作规程。首先，支架的类型及其适用条件。沟槽支撑形式包括水平支撑、垂直支撑和板桩支撑。当开挖大型基坑时，也使用锚固支撑。首先，水平支撑和垂直支撑包括水平支撑和垂直支撑板(挡土板)、立柱和支撑杆。根据挡土板的不同放置方式，横向支撑式支架可分为间歇式和连续式两种水平挡土板。间歇交叉支撑意味着支撑板之间有间距；连续横撑紧密连接并铺设在支撑板之间。垂直支撑作为挡土板垂直连续放置。间歇式横撑适用于低湿度、挖掘深度小于3m的粘性土。连续交叉支撑用于深度不超过5m的潮湿或颗粒状土壤和沟渠。松散高湿土采用垂直支撑，挖掘深度不受限制。撑板(挡土板)分为木材和金属两种。木支撑板不应有纹理裂纹等缺陷；金属支撑板由槽钢上焊接钢板而成，槽钢用钢连接加固。每个金属撑板的长度分为2、4和6m三种类型，立柱和横杆通常采用槽钢。支撑杆由一个支撑头和一个圆形套筒组成，如图1-46所示。支撑头为丝杠，通过球铰连接在支撑头板上，丝杠上套有带手柄的螺母。使用时，将头部支撑螺钉插入圆形套筒内，转动带手柄的螺母，手柄停在套筒端，当螺杆伸出时，头部支撑板压紧立柱，固定头部支撑板。为确保安全，外壳中的导螺杆的最短长度应为20厘米。这种工具式支撑杆的优点是支撑方便，可以改变圆套筒的长度，适用于各种槽宽。锚固式支护：当开挖大型基坑或采用机械开挖时，可采用锚固式支护，而不是安装撑杆。锚桩必须设置在土的破坏范围之外，挡土板水平钉在桩的内侧，桩的一端打入土中，上端用拉杆4与锚桩拉紧，挡土板的内侧回填土。对于大型基坑开挖，在下列情况下，可采用短桩地下连续墙支撑或临时挡土墙支撑来加固土墙桩板在沟槽或基坑开挖前由打桩机打入土壤中，在开挖和后续工艺操作中始终起到确保安全的作用。板桩支架一般不需要设置横板和支撑杆，当桩板深度不够时，应补充横板和支撑杆。2、支撑支撑计算的计算包括确定支撑板、柱(或横杆)和支撑杆的尺寸。一般来说，支撑构件的尺寸取决于现场现有材料的规格。因此，支撑计算只是检查现有构件。立柱和横撑之间的间距应根据检查情况适当调整，以确定支撑形式和支撑承受的土压力。根据生产和测量数据，作用在支护上的土压力分布如图1-51所示，砂的侧向土压力p为 h-4c，软粘土为H-4c。其中Ea为主要动土压力系数，为土的内摩擦角，(1)支撑板的计算基于简支梁，如图1-52所示，计算跨度等于柱或横杆的间距l1，每个支撑板的宽度为b，厚度为d，承受的均布荷载等于Pb(kN/m)。斜撑板的最大弯矩：斜撑板的阻力矩：因此，斜撑板的最大弯曲应力为：公式中w材料的允许弯曲应力。(2)由柱计算得到的柱上荷载Q等于斜撑板传递的侧向土压力和支点反力R，如图1-53所示。在计算中，假设支座(横撑)为简支梁，计算其最大弯矩和最大弯曲应力。(3)支撑杆的计算支撑杆是承受支柱或横杆支点反作用力的压杆。计算时应考虑纵向弯曲，即抗压强度乘以轴向受压构件的稳定系数(手册中有提供)。施工现场常用的支撑构件尺寸为：木支撑板一般长26m，宽2030m，厚50m。横杆的横截面尺寸通常为10厘米15厘米至20厘米20厘米(取决于槽的宽度)。立柱的横截面尺寸为10厘米、10厘米至20厘米、20厘米(取决于凹槽的深度)。当槽深小于4m时，柱间距约为1.5m:槽深46m，间断交叉支撑柱间距1.2m，1.5m；连续支撑。沟槽深度610m，柱间距1.5m1.2m.撑杆的垂直间距一般为1.21.0m。第三，撑杆的设置和拆除应分层进行。安装程序一般如下：首先支撑支撑板，并要求支撑板与槽壁紧密贴合，然后安装立柱(或横杆)和支撑杆，立柱(或横杆)和支撑杆应水平、平整、垂直，以保证牢固。竖向支撑的过程是：将支撑板紧密排列并垂直粘贴在槽壁上，然后将横杆支撑在支撑板的上下两端，并用支撑杆固定。然后随着挖掘，支撑板的底端高于罐的底部，然后将支撑板逐个锤到罐的底部。根据土质，每次挖50 60厘米深，锤打支撑板一次。用锤子将撑板敲至水箱底部排水沟的底部。每隔1.2 1.5厘米的下锤支撑板，增加一根支撑杆。在施工过程中，更换立柱和撑杆的位置，称之为倒撑。当最初的支持阻碍了下一个过程；最初的支持是不稳定的；拆除一次支架是危险的。或者因其他原因必须安装支撑的，应当倒置。在施工期间，应经常检查罐壁和支架。如果发现罐壁有滑坡警告，应提供额外的支撑，而不是拆除支撑。沟渠中的所有工作完成后，可以移除支撑。在填筑和拆除的同时，拆除支架并回填沟槽。拆除支架时，必须注意安全清除地下水，以避免材料损失。如果是较长的支撑板和直立的树，它们可能是rem基坑回填的密实度要求由设计根据工程结构性质、使用要求和土质确定。通常，压实系数c为0.9或更大。一、回填土方的压实方法沟槽和基坑回填的压实方法有压实和振动。振动不是将重锤放在土壤层的表面或内部。通过振动设备，重锤振动，土壤颗粒相对运动至密实状态。这种方法用于压实非粘性土。夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力夯实土壤，是回填沟渠和基坑的常用方法。捣固法使用的机具种类很多，常用的机具有：蛙式打夯机、内燃式打夯机、履带式打夯机、压路机等。(1)蛙式打夯机由夯头架、拖板、电机和传动减速机构组成(图1-56)。蛙式打夯机结构简单、重量轻，在建筑中应用广泛。夯土时，电机通过皮带轮减速两次，使