第一章第五节：土方机械化施工教材

西安欧亚学院建筑工程学院 葛明兰建筑施工技术行业与人才需求背景建筑业是我国国民经济的支柱产业之一，陕西是我国西部第一经济大省，也是建筑大省。国家西部大开发政策和对西部经济发展的倾斜，给西部省份带来了空前的发展机遇，也给西部建筑行业带来了很好的机遇。人才是建筑业发展的第一动力，建筑业需要大量高层次的高技能应用型人才。近年来，工科是就业率排在第三位，建筑行业在招聘数量上一直稳居前10位。

课程的任务及主要内容

建筑施工技术的发展

课程的特点、学习方法及要求

教学环节、考核方法

小结

绪论课程的任务及主要内容任务

研究建筑工程中主要工种工程的施工工艺、施工方法和技术要求。主要内容

基础阶段：土方、基础、地下防水

主体结构阶段:砌筑、钢筋混凝土、预应力混凝土、结构安装

屋面及装饰装修阶段: 屋面及防水、装饰装修工程。建筑施工的发展

手工

机械、低多层

高层、传统

先进、计划

市场

1.施工方法及工艺

现浇钢筋混凝土结构——大模、滑模、爬模…

装配式钢筋混凝土结构——升板、升层、墙板、框架…钢结构——框架整体提升、网架安装…2.新材料的使用钢材――高强、热处理、冷加工…

混凝土――高性能混凝土、防水混凝土、外加剂、轻骨料…

装饰材料――高档金属、薄型石材、复合材料、涂料…

防水材料――高聚物改性沥青卷材、合成高分子卷材、涂膜、堵漏…3.施工机械化

自动化搅拌站、混凝土输送泵、新型塔吊、钢筋连接、装饰装修机具…4.现代技术计算机、激光、自动控制、卫星定位…5.建筑工业化设计标准化建筑体系化构件生产专业化、专门化现场施工机械化课程的特点、学习方法及要求1.课程特点――应用科学（1）综合性强：与许多专业基础课、专业课联系密切（测量、力学、建筑材料、房屋建筑构造、地基基础、混凝土结构、砌体结构、钢结构、建筑工程设备…

应注意知识间的联系；（2）实践性强：来自实践又应用于实践，

在实践中探索与创新。2、学习方法理论应用于实践工程学习行业相关法律法规3.要求（1）了解各主要工种工程的施工工艺，具有分析处理施工技术问题的基本知识；（2）对施工学科的发展有一般了解，对现行施工、验收规范及质量标准有所了解。（3）因知识容量大、讲授密度高，上课要精神集中，切勿迟到、旷课；（4）按时、认真、独立完成作业。教学环节课程类型：必修、考试课。成绩考核平时成绩占30％，教学环节考核方法学习→课程认识实习→假期实习→毕业设计考试成绩占70％。教师与师傅合一教室与工地合一作业与产品合一me

you小结小结

课程的任务及主要内容

建筑施工技术的发展

课程的特点、学习方法及要求

教学环节、考核方法第一节、土的分类及性质第二节、土方机械化施工第三节、基坑槽开挖第四节、基坑施工排水与降水第五节、土方填筑与压实第一章土方工程一、土方工程的分类、特点二、土的工程分类三、土的工程性质第一节、土的分类及性质一、土方工程的主要范围（分类）1）、场地平整；2）、基坑（槽）开挖与回填；3）、地基土的处理；4）、土石方爆破；5）、排水、降水及土壁支撑等。

2、土方工程的特点

（1）量大面广； （2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长； （3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，不确定因素多。3、施工设计应注意（1）摸清施工条件，选择合理的施工方案与机械；（2）合理调配土方，使总施工量最少；（3）合理组织机械施工，以发挥最高效率；（4）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工作；（5）合理安排施工计划，避开冬、雨季施工；（6）制定合理可行的措施，保证工程质量和安全。二、土的工程分类1、按开挖的难易程度分为八类：一类土（松软土）、二类土（普通土)三类土（坚土）、四类土（砂砾坚土）

——机械或人工直接开挖五类土（软石）、六类土（次坚石）七类土（坚石）、八类土（特坚石）

——爆破开挖类别

土的名称

开挖方法

可松性系数

Ks

K's

第一类

（松软土）

砂，粉土，冲积砂土层，种植土，泥炭（淤泥）

用锹、锄头挖掘

1.08~1.171.01~1.04第二类

（普通土）

粉质粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土和粉土

用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松

1.14~1.281.02~1.05第三类

（坚土）

软及中等密实粘土，重粉质粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、粉质粘土、压实的填筑土

主要用镐，少许用锹、锄头，部分用撬棍

1.24~1.301.04~1.07第四类

（砾砂坚土）

重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石

先用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用锲子及大锤

1.26~1.371.06~1.09第五类

（软石）

硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石灰岩

用镐或撬棍、大锤，部分用爆破方法

1.30~1.451.10~1.20第六类

（次坚石）

泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩、泥灰岩，密实的石灰岩，风化花岗岩、片麻岩

用爆破方法，部分用风镐

1.30~1.451.10~1.20第七类

（坚石）

大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砾岩、砂岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩

用爆破方法

1.30~1.451.10~1.20第八类

（特坚石）

安山岩，玄武岩，花岗片麻岩，坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩，玢岩

用爆破方法

1.45~1.501.20~1.30

2、土的工程性质1）．土的可松性

a、概念:自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复到原来的体积，称为土的可松性。

2、土的工程性质1）．土的可松性

a、概念:自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复到原来的体积，称为土的可松性。

b、可松性程度（可松性系数）：最初可松性系数用Ks表示，最终可松性系数用K`s表示，即：

Ks=V2/V1；

K`s=

V3/

V1

；

式中：V1—土在自然状态下的体积；

V2—土在开挖后的松散体积；

V3—土经回填压实后的体积。

C、作用：易于场地平整，土方量的平衡调配，计算土方机械生产率，确定运土机具数量以及计算填方所需的挖方体积等等。2)土的天然含水量

在天然状态下，土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。叫~。

——土中水的质量——土中固体颗粒的质量3）土的天然密度和干密度干密度天然密度4）土的孔隙比和孔隙率反映土的密实程度。孔隙比和孔隙率越小土越密实。土的孔隙比——孔隙体积与固体体积之比土的孔隙率——孔隙体积与总体积之比5）、土的渗透性

a、概念：水流通过土中孔隙难易程度的性质，称为渗透性。

b、程度：土的渗透性由土的渗透系数k表示。它与土的密实程度有关，土的空隙比越大，则其渗透系数越大。（达西定律）

C、作用：k值大小对施工降水方案与支护结构型式的选择有影响。

土体被水透过的性质，用渗透系数K表示。

K的意义：水力坡度（i=Δh/L）为1时，单位时间内水穿透土体的速度（V=Ki）

K的单位：m/d。粘土<0.1，粗砂50~75，卵石100~200

用途：降低水位方法，回填。LΔh

一、土方开挖机械正铲：前进向上，强制切土反铲：后退向下，强制切土拉铲：后退向下，自重切土抓铲：直上直下，自重切土单斗挖土机推土机：独立完成挖土、运土、卸土；经济运距100m内，效率最高60m铲运机：独立完成铲土、运土、卸土、填筑、场地平整；经济运距600~1500m，效率最高800m§1-2土方工程的机械化施工1、推土机推土机适于推挖一至三类土。用于平整场地，移挖作填，回填土方，堆筑堤坝以及配合挖土机集中土方、修路开道等。推土机的作业效率与运距有很大关系，下表为直铲作业时的经济运距。

行走装置机

型经济运距（m）备

注履带式大

型中

型小

型50~l00（最远l50）60~100（最远120）＜50上坡用小值下坡用大值轮胎式

50~80（最远150）

推土机

为提高推土机的生产率，可采用以下几种施工方法：（1）下坡推土。在不大于15°的斜坡上，推土机顺坡．向下切土、推运，借助机械本身的重力作用，增大切土深度，缩短铲土时间，可提高生产率30％左右。（2）并列推土。平整大面积的场地时，为了增大铲刀前土壤的体积，一般采用２台推土机并列推土，如图1

－32所示。这样可以减少土的散失，提高生产率，并可增大推土量15％～30％。两台推土机刀片间距保持

30～50cm，平均运距不宜超过50～75ｍ，不宜小于

20ｍ。

（3）槽子推土。如图1－32所示，利用已推过的土槽再次推土，可以减少铲刀前土的散失。当土槽推到一定程度，再推土埂。一般推土量可提高10％～30％。这种方法适宜于挖土层较厚、运距较远的工程。（4）分批集中，一次推送。当推运距离较远且土质又较坚硬时，由于铲刀切土深度较小，可将铲起的少量土先集中在几个中间地点，再一次推送，以便在铲刀前保持满载，有效地利用推土机的功率，缩短推运时间。（5）附加侧板。在铲刀两侧设置挡土板，增加铲刀前土的体积，以减少土的散失，提高生产率。

2、铲运机铲运机是一种能综合完成挖、装、运、填的机械，对行驶道路要求较低，操纵灵活，生产率较高。按行走机构可将铲运机分为拖拉机式铲运机和自行式铲运机两种；按铲斗操纵方式，又可将铲运机分为钢索式和液压式两种。１．铲运机的开行路线铲运机由挖至卸运行的循环路线称为开行路线。开行路线合理与否，将直接影响生产效率，所以要预先根据挖填方区的分布合理地组织。开行路线一般有以下两种形式：（1）环形路线。（2）８字形路线。

提高铲运机生产率的措施（1）下坡铲土。借助机械本身自重的作用，来加大切土深度和缩短铲土时间。但纵坡不得超过25°，横坡不得超过6°；铲运机不能在陡坡上急转弯，以免翻车。（2）推土机助铲。在较硬的土层中用推土机在铲斗后助推，可加大铲刀切削力、切土深度和铲土速度。推土机在助铲的空隙时间可兼做松土或平整工作，为铲运机创造工作条件。

（3）双联铲运法。当拖拉式铲运机的牵引力有富裕时，可在拖拉机后面串联两个铲斗进行双