河海大二级建造师考试水利水电工程学科辅导讲义06土石方开挖工程

2F313010土石方开挖工程目录2F313000水利水电工程主体工程施工（一级目录）（二级目录）（三级目录）2F313010土石方开挖工程（二级目录）（二级目录）（三级目录）三级目录之间的逻辑关联2F313011土方开挖技术考情分析：单选题：2012[10月](2)，2015(2)，2018(2)，2020(2)；多选题：2014(2)；案例题：2013(2)。2021年预测：1-2分(★)。一、二建重复：70%。教材内容：一、土的工程分类二、开挖方式三、开挖方法四、土方开挖的一般技术要求五、渠道开挖导入：1.下列说法正确的是（）。A.水利水电工程施工中，依开挖方法、开挖难易程度等，将土分为4类B.反铲挖掘机每一作业循环包括铲土、运土、卸土、回驶等过程【一建】C.铲运机每一作业循环包括挖掘、回转、卸料、返回四个过程【一建】D.铲运机按卸土方式可分为强制式、半强制式、自由式、回转式、自行式（二建）E.土基开挖施工中，当开挖临近设计高程时，应预留厚度为0.2～0.3m的保护层，待上部结构施工时再人工挖除。导入：1.下列说法正确的是（）。【答案】AE【解析】A（√），2012[10月](2)、2015(2)、2018(2)、2006(1)，2020(1)选择题、2013(2)、2006(1)案例题；（考了7次）B（×），2009(1)选择题；C（×），模拟题；D（×），2015(2)选择题；E（√），2010(2)选择题，2013(2)案例。一、土的工程分类依开挖方法、开挖难易程度等，土分4类。（2012[10月](2)、2015(2)、2018(2)、2020(1)考点、2013(2)，2006(1)案例）记忆技巧：那个Ⅲ8是个985大学的例题1：2018(2)-4.水利工程施工中,根据土的开挖方法和难易程度等将土分为（）类。A.3 B.4C.5 D.6【答案】B例题2：2013(2)2.2-2.3背景：闸室地基为含少量砾石的粘土，自然湿密度为1820～1900kg/m3，基坑开挖时，施工单位采用反铲挖掘机配自卸汽车将闸室地基挖至建基面高程10.0m，弃土运距约1km。问题：2.根据《土的工程分类标准》（GB/T50145－2007），依据土的开挖方法和难易程度，土共分为几类？本工程闸室地基土属于哪一类？问题：3.背景资料中，施工单位选用的土方开挖机具和开挖方法是否合适？简要说明理由。例题2：2013(2)2.2-2.3【答案】2.土共分为4类；本工程闸室地基土为Ⅲ类。【答案】3.施工单位选择的开挖机具合适,开挖方法不合适。理由：本工程闸室地基土为Ⅲ类,弃土运距约1km,选用反铲挖掘机配自卸汽车开挖是合适的,用挖掘机直接开挖至建基面高程不合适,闸室地基保护层应由人工开挖。二、开挖方式包括自上而下开挖、上下结合开挖、先岸坡后河槽开挖和分期分段开挖等。

三、开挖方法主要有机械开挖、人工开挖等。

三、开挖方法1.机械开挖（认识四“机”）有挖掘机、推土机、铲运机和装载机等。1.机械开挖1)挖掘机(1)单斗挖掘机组成：工作装置、行驶装置和动力装置组成。分类：工作装置：正铲、反铲、索铲和抓铲等。行驶装置：履带式、轮胎式两种。动力装置：内燃机拖动、电力拖动和复合拖动等。操纵方式：机械式(钢索)和液压操纵两种。1.机械开挖1)挖掘机(1)单斗挖掘机①正铲挖掘机优点：稳定性好、挖掘力大、生产率高等。适用：Ⅰ～Ⅳ类土及爆破石渣的挖掘。挖土特点：向前向上，强制切土，主要挖掘停机面以上的掌子。工作方式：侧向开挖和正向开挖两种。侧向开挖，挖掘机回转角度小，生产效率高。三、开挖方法1.机械开挖1)挖掘机(1)单斗挖掘机②反铲挖掘机一般斗容量较正铲小，工作循环时间比正铲长8％～30％。其稳定性及挖掘力均比正铲小。适用：Ⅰ～Ⅲ类土。多用于开挖深度不大的基槽和水下石渣。（2013(2)案例）挖土特点是：向后向下，强制切土。主要挖掘停机面以下的掌子。开挖方式：沟端开挖和沟侧开挖两种。②反铲挖掘机1.机械开挖1)挖掘机(1)单斗挖掘机③索铲挖掘机。适宜于开挖停机面以下的掌子，其斗容量较大，多用于开挖深度较大的基槽，沟渠和水下土石。1.机械开挖1)挖掘机(1)单斗挖掘机④抓铲挖掘机。挖掘停机面以上及以下的掌子。水利水电工程中常用于开挖土质比较松软(Ⅰ～Ⅱ类土)、施工面狭窄而深的集水井、深井及挖掘深水中的物料，其挖掘深度可达30m以上。1.机械开挖1)挖掘机(2)多斗挖掘机一种连续工作的挖掘机械，从构造上可以分为链斗式、斗轮式和滚切式三种。（模拟题）1.机械开挖2)推土机功能：推土、运土及卸土三种作业。宜用于100m以内运距、Ⅰ～Ⅲ类土的挖运，但挖深不宜大于1.5～2.0m，填高不宜大于2～3m。适用：平整场地，开挖基坑，推平填方及压实，堆积土石料及回填沟槽等作业。提高生产效率措施：可采用槽形开挖，分段铲土、集中推运，多机并列推土及下坡推土等方法。（模拟题）1.机械开挖3)铲运机功能：铲土、装土、运土、卸土并能控制填土厚度等工序的土方工程机械。适用于Ⅰ～Ⅲ级土，经济运距，拖式铲运机为500m之内；自行式铲运机为800m~1500m。例题1：模拟题：以下那个运距属于拖式铲运机的经济运距为（）。A.80B.150C.220D.800E.1000【答案】BC三、开挖方法1.机械开挖3)铲运机分类（模拟题）(1)按行走方式，拖式和自行式两种；(2)按操纵方式，液压式和机械式两类；(3)按铲运机的卸土方式，强制式、半强制式和自由式卸土三类。（2014(2)考点）(4)按铲运机的装载方式，普通式和链板式两种。(5)按铲斗容量，小、中、大三种。铲斗少于6m3为小型；6〜15m3为中型；15m3以上为大型。斗容量是按堆装几何容量计量的，尖装时可多装约1/3以上。例题1：2014(2)-24.铲运机按卸土方式可分为()。A.回转式 B.强制式C.半强制式 D.自由式E.自行式【答案】BCD三、开挖方法1.机械开挖4)装载机功能：装载松散物料的工程机械。适用：对堆积的松散物料进行装、运、卸作业和短距离的运土。对岩石、硬土进行轻度挖掘和推土作业，还可以进行清理，刮平场地，起重、牵引等作业。进行圆木、管状物料的挟持和装卸工作。特点：工作效率高，用途广泛。1.机械开挖4)装载机分类：（模拟题）按[行走装置]分为轮式和履带式两种。按[卸载方式]可分为前卸式、后卸式、侧卸式和回转式四种。按[额定载重量]可分为小型（<1t）、轻型（1〜3t）、中型（4〜8t）、重型（>10t)四种。2.人工开挖在安排施工程序时，应先挖出排水沟，然后再分层下挖。临近设计高程时，应留出0.2～0.3m的保护层暂不开挖，待上部结构施工时，再予以挖除（2020(2)考点，2013(2)、2020(1)案例）。溢洪道、渠道宜采用分段施工的平行流水作业组织方式进行开挖。例题1：2020(2)-8.人工开挖土方时,预留建基面保护层厚度一般为（）。A.0.2-0.3m B.0.3-0.4mC.0.4-0.5m D.0.5-1.0m【答案】A四、土方开挖的一般技术要求(1)合理布置开挖工作面和出土路线。(2)合理选择和布置出土地点和弃土地点。做好挖填方平衡，使得开挖出来的土方尽量用来作为填方土料。(3)开挖边坡，要防止塌滑，保证开挖安全。(4)地下水位以下土方的开挖，应根据施工方法的要求，切实做好排水工作。五、渠道开挖选择开挖方法取决于技术条件、土壤种类、渠道纵横断面尺寸、地下水位等因素。1.人工开挖自中心向外，分层下挖，边坡处可按边坡比挖成台阶状，待挖至设计深度时，再进行削坡。必须弃土时，做到近挖远倒，远挖近倒，先平后高。五、渠道开挖2.机械开挖主要有推土机开挖和铲运机开挖。推土机开挖渠道：开挖深度不宜超过1.5～2.0m，填筑堤顶高度不宜超过2～3m，其坡度不宜陡于1:2。铲运机开挖渠道：环形开行和“8”字形开行。小结：1.下列说法正确的是（）。A.水利水电工程施工中，依开挖方法、开挖难易程度等，将土分为4类B.反铲挖掘机每一作业循环包括铲土、运土、卸土、回驶等过程【一建】C.铲运机每一作业循环包括挖掘、回转、卸料、返回四个过程【一建】D.铲运机按卸土方式可分为强制式、半强制式、自由式、回转式、自行式（二建）E.土基开挖施工中，当开挖临近设计高程时，应预留厚度为0.2～0.3m的保护层，待上部结构施工时再人工挖除。小结：1.下列说法正确的是（）。【答案】AE【解析】A（√），2012[10月](2)、2015(2)、2018(2)、2006(1)，2020(1)选择题、2013(2)、2006(1)案例题；（考了7次）B（×），2009(1)选择题；C（×），模拟题；D（×），2015(2)选择题；E（√），2010(2)选择题，2013(2)案例。2F313012石方开挖技术考情分析：单选题：2013(2)，2014(2)，2011(2)；多选题：2017(2)，2020(2)；案例题：2011(2)。2021年预测：1-2分(★)。一、二建重复：60%。教材内容：一、岩石的分类二、石方开挖方法三、爆破技术导入：1.下列说法正确的是（）。A.大型基坑石方开挖优先采用的爆破方法是深孔爆破法【二建】B.深孔爆破具有：单位体积岩石相应钻孔工作量小、单位耗药量低、生产效率高和便于控制开挖面形状的特点【二建】C.重要建筑物建基面附近进行基坑爆破开挖应采用预裂爆破D.下图中，参数Wp、L1、L2、h分别代表底盘抵抗线、装药深度、堵塞深度和超钻深度E.水工建筑物岩石建基面保护层可采用（分段）爆破法施工F.建筑施工时,炮孔布置，①炮孔方向宜与最小抵抗线线方向重合；②尽量利用和创造自由面；③炮孔与岩石层面垂直；④几排炮孔时，宜按梅花形布置；⑤炮孔与节理平行，其中合理的有（②、③、④）导入：1.下列说法不正确的是（）。【答案】ACD【解析】A（√），2007(1)、2010(1)选择题；B（×），2011(1)选择题；C（√），2016(1)选择题；D（√），2011(2)案例题；E（×），2020(1)选择题；F（√），2020(1)选择题。一、岩石的分类1.按形成条件分类火成岩(岩浆岩)、水成岩(沉积岩)及变质岩三大类。(1)火成岩。由岩浆侵入地壳上部或喷出地表凝固而成的岩石。火成岩主要包括花岗岩、闪长岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩等。（2017(2)考点）(2)水成岩。石灰岩和砂岩。（2013(2)考点）(3)变质岩。片麻岩、大理岩和石英岩。（2014(2)考点）口诀：水成岩：水灰比，砂率。大理的瑛姑变成个大麻烦。2.岩石的分级根据坚固系数的大小分级。共分12级。即Ⅴ~ⅩⅥ级。（2011(2)、2017(1)考点）（模拟题）例题1：2017(2)-23.下列岩石中,属于岩浆岩的是()。A.花岗岩B.大理岩C.石英岩D.辉绿岩E.玄武岩【答案】ADE例题2：2017(1)-6.水利水电工程施工中，按岩石坚固系数的大小将岩石分为()级。A.6 B.10C.12 D.16【答案】C例题3：模拟题：岩石坚固系数为13，对应岩石等级为()级。A.Ⅺ B.ⅫC.ⅩⅢ D.ⅩⅣ【答案】A口诀：66大顺。Ⅵ级(6级)=2+4；所以Ⅵ级对应2~4；Ⅵ级~ⅩⅣ级(6~14级)同规律，6+14=20，所以ⅩⅣ(14级)对应18~20.最后，Ⅴ(5级)不记，ⅩⅤ(15级)对应20~25，ⅩⅥ级(15级)对应25+。二、石方开挖方法包括露天石方开挖和地下工程开挖。

1.露天石方开挖1)露天石方开挖的方法(1)石方开挖普遍采用钻孔爆破松动、挖掘机或装载机配自卸汽车出渣的开挖方法。(2)爆破方法：浅孔爆破法、深孔爆破法、洞室爆破法、预裂爆破法等。(3)工序：钻孔、装药、起爆、挖装和运卸等。（案例题）1.露天石方开挖2)露天石方(岩基)爆破开挖的技术要求(1)按梯段爆破方式开挖，在邻近建基面预留保护层，保护层按要求进行开挖。(2)采用减震爆破技术，以确保基岩完整，确保开挖边坡稳定，保证开挖形状符合设计要求。(3)对爆破进行有效控制，防止损害邻近建筑物和已浇混凝土或已完工的灌浆地段；保护施工现场机械设备和人员安全。(4)力求爆后块度均匀、爆堆集中，以满足挖装要求，提高挖装效率。二、石方开挖方法2.地下工程开挖方法采用钻孔爆破方法进行开挖，使用机械开挖则有掘进机开挖法、盾构法和顶管法(顶进法)。（模拟题）三、爆破技术爆破方法有浅孔爆破、深孔爆破、洞室爆破、预裂爆破及光面爆破等。1.浅孔爆破法(1)概念：孔径小于或等于50mm、深度小于或等于5m的钻孔爆破称为浅孔爆破。(2)特点：均匀破碎介质，不需要复杂的钻孔设备，操作简单，可适应各种地形条件，而且便于控制开挖面的形状和规格。浅孔爆破法钻孔工作量大，每个炮孔爆下的方量不大，因此生产率较低。（2011(1)考点）(3)适用：广泛用于基坑、渠道、隧洞的开挖和采石场作业等。1.浅孔爆破法(4)合理布置炮孔是提高爆破效率的关键，布置时应注意以下原则（2020(2)考点）：①炮孔方向最好不和最小抵抗线方向重合（冲天炮）。②尽量利用和创造自由面，以提高爆破效率。③一般应将炮孔与层面、节理等垂直或斜交；但当裂隙较宽时，不要穿过，以免漏气。④炮孔应交错布置成梅花形，第一排先爆，然后第二排等等依次爆破，这样可以提高爆破效果。（微差爆破）例题1：2020(2)-25.建筑施工时,炮孔布置合理的有（）A.炮孔方向宜与最小抵抗线线方向重合B.尽量利用和创造自由面C.炮孔与岩石层面垂直D.几排炮孔时，宜按梅花形布置E.炮孔与节理平行【答案】BCD三、爆破技术1.浅孔爆破法(5)浅孔爆破法常采用阶梯开挖法。2.深孔爆破法(1)概念：孔径大于50mm、孔深大于5m的钻孔爆破称为深孔爆破。(2)特点：单位体积岩石所需的钻孔工作量较小，单位耗药量低，劳动生产率高，并可简化起爆操作过程及劳动组织。钻孔设备复杂，设备费高。(3)适用：大型基坑开挖和大型采石场开采的主要方法。在大多数情况下均采用垂直钻孔。在中硬岩和软岩中已逐渐采用倾斜钻孔爆破（2007(1)、2010(1)考点）。2.深孔爆破法(4)主要参数：梯段高度H、底盘抵抗线叫ωp、炮孔间距a和排距b、超钻深度h、钻孔深度L、堵塞长度L2及单孔装药量Q等（2011(1)案例）。(5)提高深孔爆破的质量，可采用多排孔微差爆破和挤压爆破，还可通过合理的装药结构和采用倾斜孔爆破等措施来实现。3.洞室爆破（2021(2)修改）洞室爆波又称为大爆破，是指在专门设计开挖的洞室内装药爆破的一种方法。洞室用平洞或竖井相连，装药后将平洞或竖井堵塞，可以进一步分为松动爆破、抛掷爆破和定向爆破。（模拟题）4.预裂爆破法（2021(2)修改）预裂爆破是沿设计开挖轮廓线钻一排预裂炮孔，在主体开挖部位未爆破之前先行爆破，从而获得一条沿设计开挖轮廓线贯穿的裂缝，再在该裂缝的屏蔽下，进行主体开挖部位的爆破，防止或减弱爆破震动向开挖轮廓以外岩体的传播。（2016(1)考点）预裂炮