建筑施工技术-土方工程

第二章土方工程

土方工程包括土的开挖、运输和填筑等三个基本的施工过程。在进行土石方工程施工时应按综合机械化的原理组织施工，并注意三者之间的关系，进行合理的平衡调配，以达到提高工效、减少运量、降低工程造价的目的。第一节

土方开挖与填筑的基本类型

工程施工中的土方工程有：场地平整、基坑和航道的开挖、码头(或闸墙)后填土、基坑回填等。

土方开挖的分类1．人工和半机械开挖方法2．机械开挖方法3．水力开挖方法4．爆破开挖方法填筑工程土料的基本填筑方法有两类：1．填方不加任何压实措施，全高程一次填筑，任其自然沉降；2．水平分层铺筑、逐层压实。填筑工程要求达到一定的密实度，以满足不同工程对稳定、防渗和沉降的不同要求。第二节土方开挖与运输一、挖运机械(一)挖掘机械分类构造及工作特点：单斗式和多斗式传动系统：索式、链式和液压式多斗式挖掘机属于连续式挖土机械；单斗式挖掘机属于循环式挖土机械。铲土升高旋转至卸土地点卸土回转土斗至开挖位置1．单斗式挖掘机

(1)反向铲挖掘机可挖停机面以上或以下及地下水位以下的I-II级土壤,反向铲操作灵活、方便。与正向铲挖掘机相比，生产率要低，常用于土方量不大，施工场地狭窄的沟槽和基坑的开挖。

图2-5单斗式挖掘机图2-6反向铲挖掘机（大宇DH220挖机）反向铲挖掘机工作范围及方法图2-8反向铲挖掘机的开挖方法沟端开挖法沟侧开挖法两旁开挖法图2-7反向铲挖掘机工作范围(2)正向铲挖掘机图2-9图2-10正向铲挖掘机图2-11正向铲挖掘机工作布置正向铲挖掘机有强有力的推力装置、生产率高，能挖I-IV级土和破碎后的岩石。适用于开挖停机面以上的土方。挖掘机在一个停机位置所能开挖到的工作面称为掌子。正向开行侧向开行(3)抓斗式挖土机抓斗式挖土机由于挖土能力小、效率低，主要用来开挖I、II级土壤的窄而深的基坑、沟槽、河泥等土方工程。

图2-122．多斗式挖掘掘机多斗式挖掘机机属于连续式式的挖土机械械，它的生产产率较高，多多斗式挖掘机机有斗轮式和和链斗式两类类。图2-13图2-14多斗式挖掘机机3．装载机装载机是一种种短程装运结结合的机械。。装载机操作作灵活轻便、、工作平稳、、安全可靠、、生产效率高高。图2-15装载机外形图图图2-16装装载机机（CAT966E装载机）(二)挖运机械1．铲运机施工工(1)铲运机：适用用于场地平整整、大型基坑坑的开挖及堤堤坝、路基的的填筑。图2-17(2)铲运机机开行方式：：图2-18铲运机开行方方式2．推土机施工工图2-19图2-20TY222推土机(三)运输机械1．汽车运输优点：速度快快，可将物料料直接运至指指定地点而无无需中途转运运，在工作面面狭窄和地形形复杂的条件件下适应性强强，布置起来来比较方便；；缺点：运费较较大。图2-21工程运输汽车车图2-22重重型自自卸汽车2．带式运输带式运输机适适用于运送松松散状物料(土、碎石、混混凝土等)，生产率高，，由于带式运运输机能适应应各种地形条条件，支承简简单，在水运运工程中应用用广泛。图2-231．挖掘机械生生产率计算循环式单斗挖挖掘机和连续续式多斗挖掘掘机的实际生生产率Pc，按下式计算算：Pc=60·q·n·KH·KS·KB·Kt(m3/h)式中：：q—土斗的的几何何容积积(m3)；n—对于单单斗挖挖掘机机系指指每分分钟循循环工工作次次数，，对于多多斗挖挖掘机机系指指每分分钟倾倾倒的的土斗斗数量量。二、挖挖运机机械生生产率率计算算式中：：t1,t2,t3,t4—挖土,重重车车回转转,卸卸土,空空车车回转转的时时间；；Ksc—土壤级级别修修正系系数，，取1.l～l.2；β—相对转转角系系数，，随转转角增增大而而增大大转角90°°时，，β＝1转角为为100°°～135°时时，β=1.08～～l.37；对于单单斗式式挖掘掘机：：KH—土斗的的充盈盈系数数，表表示实实际装装料容容积与与土斗斗几何何容积积之比比，视视挖掘掘机类类型而而定，，取0.8～1.0；KS—土的最最初可可松性性系数数，对对于I级土约约为0.91～～0.83，II级土约约为0.88～～0．．78，III级土约约为0．8l～0.71，，IV级土约约为0.79～～0.73；KB—时间利利用系系数，，表示示挖掘掘机工工作时时间利利用程程度，，可取取0.8～～0.9；；Kt—联合作作业延延误系系数，，考虑虑运输输工具具的影影响挖挖掘的的工作作时间间，有有运输输工具具配合合时，，取0.9；无运运输工工具配配合时时，取取1.0。2．运输输机械械生产产率计计算(1)循环式式运输输机械械：运输机机械的生产产率取取决于于该运输机机械的的载重量量、行行驶速速度、、开行行路线线和距距离、、装卸卸条件件等因因素，，其每每班的的运输输生产产率Pa由下式式计算算：式中：：q——运输工工具一一次运运载的的有效效方量量(m3)；T1——每班时时间(min);T2——每班运运输工工具的的非工工作时时间(min);t——运输工工具每每一循循环所所需时时间；；包括装装车、、卸车车、途途中运运行时时间(min)；t1——装车时时间(min)；t2——卸车时时间(min)；L——运距(km)；V——平均行行驶速速度km/h，一般工工地道道路上开行行的汽汽车取取15km/h～20km/h。每班运运输循循环次次数：(2)连续带式运运输机机械：：带式运运输机机生产产率，，取决决于带带宽、、带速速和运运输机机械布布置的的倾角角等。。若以以实方方计，，带式式运输输机的的实际际小时时生产产率Pa(m3/h)可按下下式计计算：Pa=K··B2·V··Ka式中：：K—带形系系数；；对平平面带，K=200；对槽型型带，，K=400；B—带宽(m)；V—带的运运行速速度(m/s)；Ka—各种影影响的的综合合系数数。三、挖挖运强强度和和挖运运机械械数量量的确确定(一)挖运强强度的的确定定土方的的开挖挖、运运输和和填筑筑是土土方工工程的的三个个基本本施工工过程程，必必须全全面综综合考考虑。。1．填筑强强度QD的确定定式中：：V—压实后后土体体体积积(m3)；T—有效工工作日日数(d)；Ka—土体沉沉实影影响系系数，，可取取1.03～1.05；K1—土料的的损失失系数数，可可取1.05～1.10；K—施工不不均衡衡系数数，可可取1.2～1.302．运输输强度度QT的确定定QT＝QD·K2·Kc(m3/d)式中：QD—填筑强度Kc—压实影响系系数，Kc=γ0/γT；γ0为压实土体体干容重(kN/m3)；γT为松散土料料容重(kN/m3)；K2—运输过程中中的土料损损失系数，，可取1.0l～1.05。3．开挖强度度Qc的确定Qc=QD·K2·K3·Kc’(m3/d)式中：Kc’—压实系数，，Kc’=γ0/γc；γ0为压实土体体干容重(kN/m3)；γc为料场土料料容重(kN/m3)；K3—开挖过程中中土料损失失系数，取取K3＝1.03~1.08。(二)挖运机械数数量的确定定满足开挖强强度的挖掘掘机的数量量Nc为：满足运输强强度的汽车车数量Na为：校核满足挖挖土机连续续工作的条条件：式中：Qc—开挖强度；；Pc—单台挖掘机机的生产率率(m3／h)；QT—运输强度；；Pa—单辆汽车的的生产率(m3／h)；n—单台挖掘机连续工作作时的装车车数。第三节土土方填筑筑一、土方方填筑方方法1．填方不加加压实措措施，任任其自然然沉降沿填方全全高程一一次填足足，自填填方的一一端向另另一端逐逐步扩展展。对砂砂性土比比较适宜宜(固结沉降降时间较较短)，用于不不急于使使用的场场地和路路基的填填方或水水下无法法进行压压实的填填方。2．水平分分层铺筑筑，逐层层压实压实效果果好，密密实度可可以人为为控制，，但施工工比较复复杂，需需要设备备及费用用较多。。二、影响响土壤密密实的主主要因素素影响土壤壤密实的的主要因因素有土土壤本身身的物理理力学特特性和施施加外力力的压实实功能两两个方面面。1．土壤的的种类土中粘性性含量愈愈多，压压实愈困困难；砂砂性土因因颗粒较较粗(粉砂土除除外)排水较易易，故较较易压实实。2．土壤含含水量在一定外外力的作作用下，，含水量量过高或或过低，，都达不不到最优优的压实实效果，，只有在在某一含含水量下下压实效效果最好好，这个个含水量量就称为为“最优优含水量量”。3．颗粒级级配颗粒愈细细小，孔孔隙比愈愈大，渗渗透系数数愈小，，在压实实过程中中，水分分不易排排出，影影响压实实效果。。同时，，颗粒级级配愈不不均匀，，压实后后的密实实度就愈愈大。4．施工过过程在土石料料的铺筑筑、碾压压过程中中，铺土土厚度、、碾压力力大小、、碾压遍遍数等都都对土壤壤的密实实度有影影响，如如同样的的土质，，薄层铺铺筑容易易密实，，而铺筑筑层厚则则难以密密实。三、土土方填筑筑的密实实方法、、机具及及压实参参数机械力作作用主要要是利用用机械(平碾、气气胎碾、、羊足碾碾等)的静态重重力作用用压实土土壤，或或利用机机械(振动平碾碾、振动动夯等)的动态重重力作用用压实土土壤，或或利用机机械(夯板、夯夯锤、蛙蛙式打夯夯机等)的冲击力力作用压压实土壤壤。水力作用用主要是是利用水水的渗流流排除土土壤颗粒粒间的空空气，并并带动土土粒下沉沉，新组组合，达达到密实实土壤的的效果。。这种方方法对砂砂性土较较好。爆炸力作作用是利利用炸药药爆炸时时产生的的震动力力使土壤壤液化达达到密实实的效果果。1.土石方的的碾压密密实法碾压机具具:羊足碾1-机架2-滚筒3-羊足滚箍