环境工程施工教学课件第一章 土方

1、1 土石方工程,环境工程施工,教学内容 土的工程分类及其工程物理性质 基坑（槽）的土方开挖 土方填筑与压实 土方工程机械化施工 土石方爆破施工,第一节：土的工程性质及分类,地基：承受外来荷载 的土层或岩层,承载能力（荷载）：在保证地基稳定的条件下，地基变形不超过容许范围时，地基单位面积上所能承受的最大荷载。单位：KN/m2;,环境工程施工，必然离不开挖土方。 一、土方工程的分类、特点 1、施工分类 主要：场地平整； 坑、槽开挖； 土方填筑。 辅助：施工排、降水； 土壁支撑（边坡稳定）。 2、施工特点 （1）施工面广、工程量大； （2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长； （3）施工条件复杂，受

2、地质、水文、气侯影响大，不确定因素多。,3、施工设计应注意的事项 （1）应对现场进行勘察，详细收集、核对和分析各项技术资料（如实测地形图、工程地质、水文地质、原有地下管线分布情况、地下构筑物资料等）； （2）做好施工前准备工作，如地面、地下障碍物清除，以及必要时修筑运土道路； （3）制定出以技术经济分析为依据的施工组织设计，选择好施工方案，合理安排施工计划，尽可能避开雨季施工； （4）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工作； （5）作出合理的土方调配方案，以降低土方工程施工费用； （6）制定合理可行的技术措施，保证工程质量和安全，对施工中可能遇到的问题，如流砂、边坡稳定等进行技术分析，

3、提出解决方法。,一、土的分类,1、岩石：未分化的胶结物，承载能力最大，一般 200P4000KN/m2 2、碎石土：粒径2mm,超过全重50%的土，承载200P1000KN/m2 按粗细分：块石、漂石；卵石；圆角砾 3、砂土：粒径2mm,不超过全重50%的土，承载140P500KN/m2 按粗细分：砾砂；粗砂；中砂；细砂；粉砂,4、粉土：粒径0.075mm,不超过全重50%的土，承载105P410KN/m2 5、粘土：具有粘性，承载105P475KN/m2 6、人工填土：不具有承载力 所以：研究土的种类，性质、水文地质条件、气候条件等，对环境施工是非常重要的。,二、土的组成与结构,一、组成与结

4、构 1、组成：具有三相性（固相、液相、气相）,在土力学中：一般用干燥、稍湿、很湿、密实、稍密、松散等词汇来衡量土的物理指标。 土越密实，强度越大。 土由不同土粒组成的，土力学中，把大小相近的土粒合并为一组，称粒组。,实验室测定土粒常用：筛分法： 适用粒径0.075mm 比重法: 适用粒径0.075mm 一般评价土的好坏， 用颗粒级配曲线判定 用处： 反映土粒均匀 程度的。,2、结构 拿一土粒放大：,思考题： 野外遇到2种情况，一种是砂土覆盖着粘土，另一种是亚粘土覆盖着砂土，下面都有含水层，问：那种情况下毛细上升高度大？,三、土的性质,1、土的可松性：自然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加，以

5、后虽经回填压实，仍不能恢复。 最初可松性系数 KS=V2 /V1 1.081.5 最后可松性系数 KS=V3 /V1 1.011.3 V1 土在自然状态下的体积（自然方）。 V2 土经开挖后松散状态下的体积（松方）。 V3 土经回填压实后的体积（实方）。 用途：开挖、运输、存放，挖土回填， 留回填松土,例题,例-1、某场地平整4000m3的填方量需要从附近取土填筑，其土质为密实的砂粘土， KS=1.10， KS=1.05,试计算： （1）填土的土方量； （2）如运输工具的斗容量为2m3，需运多少车次？ 解： 已知 V3 =4000m3, KS=V2 /V1 KS=V3 /V1 V1= V3 /

6、 KS=4000/1.05=3809.52 (m3,自然方） V2= V1KS=3809.521.10=4190.47 (m3,松方） n= V2 /V运= 4190.47 /2=2095.242096 (车次）,2、土的渗透性,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=h/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5075， 卵石100200 用途：降低水位方法，回填。,达西-著名科学家,天然密度 ：一般 =1620 KN/m3 干密度 d：是检测填土密实程度的指标。（105，烘干34h） 4、土的含水量： 天然含

7、水量 W=（G湿-G干）/G干 开挖、行车（2530%陷车）、边坡稳定 最佳含水量可使填土获得最大密实度的含水量（击实试验、手握经验确定）。,3、土的质量密度,5、含水性 含水量 W=mw/ms 反映土的湿度的指标 6、孔隙比： e=vv/vs 反映土密实程度的 7、饱和度: Sr=vw/vv 反映细砂、粉砂含水量的,土的干密度,土粒体积,VW:土中水的体积；VV:土中空隙体积,例：称得湿土500g，经烘干后称得450g，则该土的含水量是（ ）,土的力学性质,土的野外鉴别方法,按开挖的难易程度分为八类 p12 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

8、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,第二节 土石方平衡与调配,一、土方边坡 包括：场地填挖；土方调配、施工；选择机械 1、土方量计算 方法：如下，共计5步 其中：注意公式应用。,重点内容，也是难点内容,有借、弃土时的土方调配图（分析图）,板书介绍：一定要会计算，尤其方法步骤。考试计算题之一内容。,例题：,h3,h2,h1,h4,(a)角点全挖或全填,分别按方格求出挖、填方量，再求整个场地总挖方量、总填方量,（1）四角棱柱体法,1）全挖、全填格：,V挖（填）=a2 (h1+h2+h3+h4)/4 h1 h4 方格角点施工高度绝对值 V挖（填）挖

9、方或填方的体积。,场地土方量的计算图,2）挖、填部分填格,角点二填二挖,角点二挖或二填,三个角点为挖（填）另一角点为填（挖）,（2）三角棱柱体法,三个角点全为填或挖,二个角点全为填或挖,【练习】某建筑场地方格网如图所示，方格边长为20m20m,填方区边坡坡度系数为1.0,挖方区边坡坡度系数为0.5,试用公式法计算挖方和填方的总土方量.,第三节 土石方开挖与机械化施工,一、土方机械的类型 1.挖掘机械：正铲、反铲、拉铲、抓铲 2.挖运机械：推土机、装载机、铲运机 3.运输机械：自卸汽车、翻斗车 4.密实机械：压路机、蛙式夯、振动夯,二、常见土方机械的特点，适用范围及作业方法,1推土机：液压式、索

10、式； 固定式、回转式 工作特点：用途多，费用低； 适用于： （1）平整场地运距在100m内，一三类土的挖运，压实； （2）坑槽开挖深度在1.5m内、一三类土。 2. 铲运机：拖式铲运机、自行式铲运机 特点：简单灵活、行速快、运费低。 适用范围：挖13类土，运距6001500,二、常见土方机械的特点，适用范围及作业方法,3挖土机：沟槽、基坑土方施工，有单斗和多斗。 单斗分：正铲挖土机、反铲挖土机 特点：P33 适用范围：P3335 4. 拉铲机 工作特点“后退向下，自重切土”；开挖深度、宽度大，甩土方便 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。 5.抓铲机 P35 工作

11、特点：“ 直上直下，自重切土”，效率较低； 适用范围：停机面以下12类土、面积小而深度较大的坑、井开挖。,液压履带式推土机,液压轮胎式推土机,索式履带式推土机,铲刀可回转的液压履带式推土机,并列推土法,下坡推土法,槽形推土法,分堆集中，一次推送法,2、铲运机：自行式、拖式,工作特点：运土效率高； 适用于：运距60800m、一二类土的大型场地平整或大型基坑开挖；堤坝、填筑等 作业方法：环形线路，“ 8 ”字线路；助推法。,铲运机下坡铲土法,双铲联运法示意图,3、单斗挖土机 （类型）,正铲挖掘机,反铲挖掘机,拉铲挖掘机,抓铲挖掘机,（1）正铲挖土机,工作特点：“前进向上，强制切土”；挖土、装车效率

12、高，易与汽车配合； 适用于：停机面以上。含水量30以下、一四类土的大型基坑开挖 作业方法：正向挖土后方卸土，正向挖土侧向卸土。,（2）反铲挖土机,作业方法： 沟端开挖一一挖宽0.71.7R，效率高、稳定性好； 沟侧开挖一一挖宽0.50.8R。,（3）拉铲挖土机,抓土斗工作示意图,三、塌方与流砂 1、边坡塌方 塌方危害：引起人生事故、妨碍施工、危及附近建筑物安全等。 塌方原因： 防治措施： 2、流砂 当地质条件不好、沙土质均匀且地下水位高于基坑（槽）或沟底面标高时，容易造成流砂现象。危害：塌方、滑坡 解决措施：打桩、边坡、支撑、降排水 P41图,P40页,第四节 土石方爆破施工,爆破是一项严肃和

13、认真的工作，需要理论+经验 特点：施工速度快，减少劳动强度 主要炸药（数量、威力） 一、爆破作用圈和漏斗,第五节 基坑（槽）的支撑,一、支撑的目的与要求 1、目的:防止施工过程中土壁坍塌，创造安全施工条件。 2、要求： 牢固可靠，支撑材料合格 尽量采用工具式钢支撑 便于安装与拆除,支撑种类和适应条件P44 1、种类 2、支撑和拆除 支撑：逐层开挖，逐层支设 拆除：边拆边填土,水平支撑：有断续式、连续式、井字支撑 垂直支撑:适应土质差、深度深、易塌方的地方 板桩支撑：有木桩板、混凝土板、钢筋桩,第六节 土方填筑（填、压）,一、土料选择和填筑方法 1土料选择 (1) 不能用的土：冻土、淤泥、膨胀性

14、土、含有机物8的土、含可溶性硫酸盐5的土 （2）不宜用的土：含水量过大的粘性土 2、填筑方法 （1）水平分层填土。填一层，压实一层，检查一层。 （2）无限制的斜坡填土 先切出台阶，台阶高宽0.20.3m1m （3）透水性不同的土不得混杂乱填，应将透水性好的填在下部（防止水囊）,二、压实方法与要求,1压实方法： 碾压法大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾 夯实法小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯 振动法 非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器 2影响压实质量的因素 机械的压实功吨位或冲击力，压实遍数 铺土厚度 不同机械有效影响深度不同 含水量 小则不粘结、摩阻

15、大，大则橡皮土；应为最佳含水量,（a）两轮两轴式,（b）三轮两轴式,（c）三轮三轴式,钢轮压路机碾轮与轴数简图,1机身；2碾轮,YL9/16型自行式轮胎碾,YT-3.5型双筒羊脚碾外形图,YT-2.5型羊脚碾外形图,H8-25A型蛙式夯实机,第七节 地基处理,常遇软土层或人工土层，要处理才能使用。 方法： 换土 振捣 夯实 固浆：重点介绍 排水： 打桩：重点介绍，看动画演示。,P35页表1-18,P61,作业1：某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度ix =2，iy=3，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高。,70.09,解：（1）初步设计标高（场地平均标高）

16、H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4n =70.09+71.43+69.10+70.70+2（70.40+70.95+69.71+）+4（70.17+70.70+69.81+70.38） /（49） =70.29（m）,H0=(H1+2H2+3H3+4H4)/4MH1一个方格所仅有角点的标高；H2、H3、H4分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高.n 方格个数,70.09,（2）按泄水坡度调整设计标高：,Hn = H0 Lx ix L yi y ； H1 =70.29302+303=70.32,70.32,70.36,70.40,70.44,70.26,70.30,70.34,70.38,70.20,70.24,H070.29,H2 =70.29102+303=70.36,H3=70.29+1