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1、土的构造,土的构造是指土体中各结构单元之间的关系。主要特征是土的成层性和裂隙性,即层理构造和裂隙构造，二者都造成了土的不均匀性,1.层理构造：土粒在沉积过程中,由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿竖向呈现出成层特征,2.裂隙构造：土体被许多不连续的小裂隙所分割,在裂隙中常充填有各种盐类的沉淀物,土的构造示意图(a)水平层理构造；(b)交错层理构造；(c)裂隙构造,土的物理指标,质量m,体积V,三相草图,下标：s soil;w water;a air;v void.,1.土的含水率w(Water content)：土中水的质量与土粒质量之比，以百分数表示.,数值：天然土层含水量变
2、化范围较大，与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。,天然状态下土的含水率称土的天然含水率。一般砂土天然含水率都不超过40%，以1030%最为常见；一般粘土大多在1080%之间，常见值2050%。但近代沉积的松软粘性土的天然含水率可到到100%以上。,土的含水率,测定方法：烘干法。先称出天然湿土的质量，然后放在烘箱里，在100105（有机质含量低）下烘干，称干土的质量。,试验直接测定的物理性质指标,试验测定指标:土的密度、土粒密度（比重）和含水量。,2.土的密度(Bulk density)：单位体积土的质量.,土的密度常用环刀法测定，其单位通常为g/cm3.一般土的密度为1.602.
3、20g/cm3。,干密度d(Dry Density)固相质量ms与土的总体积V之比.,土的可松性 自然状态下的土，经过开挖以后，其体积因松散而增加后虽然回填压实，仍不能恢复到原来的体积，这种性质称为土的可松性V1 土在天然状态下的体积（m3）；V2 土在松散态下的体积（m3）；V3土经压实后的体积（m3）。可松性对土方的平衡调配，场地平整土方量的计算，基坑（槽）开挖后的留弃土方量计算以及确定土方运输工具数量等都有着密切的关系。,土的可松性系数,1.土方机械选择的原则 A、施工机械的选择应与施工内容相适应；B、土方施工机械的选择与工程实际情况相结合；C、主导施工机械确定后，要合理配备完成其他辅助
4、施工过程的机械；D、选择土方施工机械要考虑其他施工方法，辅助土方机械化施工。,土方机械的选择,2.土方开挖方式与机械选择(1)平整场地常由土方开挖、运输、填筑和压实等工序完成。地势较平坦、含水量适中的大面积平整场地，选用铲运机较适宜。地形起伏较大，挖方、填方量大且集中的平整场地，运距在1000m以上时，可选择正铲挖土机配合自卸车进行挖土、运土，在填方区配备推土机平整及压路机碾压施工。挖填方高度均不大，运距在100m以内时，采用推土机施工，灵活、经济。,(2)地面上的坑式开挖 单个基坑和中小型基础基坑开挖，在地面上作业时，多采用抓铲挖土机和反铲挖土机。抓铲挖土机适用于一、二类土质和较深的基坑；反
5、铲挖土机适于四类以下土质，深度在4m以内的基坑。(3)长槽式开挖 指在地面上开挖具有一定截面、长度的基槽或沟槽，适于挖大型厂房的柱列基础和管沟，宜采用反铲挖土机；若为水中取土或土质为淤泥，且坑底较深，则可选择抓铲挖土机挖土。若土质干燥，槽底开挖不深，基槽长30m以上，可采用推土机或铲运机施工。地面上的坑式开挖,(4)整片开挖 对于大型浅基坑且基坑土干燥，可采用正铲挖土机开挖。若基坑内土潮湿，则采用拉铲或反铲挖土机，可在坑上作业。(5)对于独立柱基础的基坑及小截面条形基础基槽的开挖，则采用小型液压轮胎式反铲挖土机配以翻斗车来完成浅基坑(槽)的挖掘和运土。,一般常用土方机械的选择可参考下表。,4.
6、2.2 土方施工机械的选用,土方机械基本作业方法 1推土机（1）作业方法（2）提高生产率的方法 1）下坡推土法 在斜坡上，推土机顺下坡方向切土与堆运，借机械向下的重力作用切土，增大切土深度和运土数量，可提高生产率30%40%，但坡度不宜超过15，避免后退时爬坡困难。,2）槽形挖土法 推土机重复多次在一条作业线上切土和推土，使地面逐渐形成一条浅槽,再反复在沟槽中进行推土，以减少土从铲刀两侧漏散，可增加10%30%的推土量。槽的深度以1m左右为宜，槽与槽之间的土坑宽约50m。适于运距较远，土层较厚时使用。,3）并列推土法 用23台推土机并列作业,以减少土体漏失量。铲刀相距1530cm，一般采用两机
7、并列推土，可增大推土量15%30%。适于大面积场地平整及运送土用。,4）分堆集中，一次推送法 一次推送法在硬质土中，切土深度不大，将土先积聚在一个或数个中间点，然后再整批推送到卸土区，使铲刀前保持满载。堆积距离不宜大于30m，推土高度以2m内为宜。本法能提高生产效率15%左右。适于运送距离较远、而土质又比较坚硬，或长距离分段送土时采用。,5）斜角推土法 将铲刀斜装在支架上或水平放置，并与前进方向成一倾斜角度（松土为60，坚实土为45）进行推土。本法可减少机械来回行驶，提高效率，但推土阻力较大，需较大功率的推土机。适于管沟推土回填、垂直方向无倒车余地或在坡脚及山坡下推土用。,6）之字斜角推土法
8、推土机与回填的管沟或洼地边缘成“之”字或一定角度推土。本法可减少平均负荷距离和改善推集中土的条件，并可使推土机转角减少一半，可提高台班生产率，但需较宽的运行场地。适于回填基坑、槽、管沟时采用。,（a）、（b）之字形推土法；（c）斜角推土法,7）铲刀附加侧板法 对于运送疏松土壤，且运距较大时，可在铲刀两边加装侧板，增加铲刀前的土方体积和减少推土漏头量。,2铲运机,1）椭圆形开行路线,2）“8”字形开行路线,（a）椭圆形开行路线；（b）“8”字形开行路线1-铲土；2-卸土；3-取土坑；4-路堤,3）大环形开行路线,4）连续式开行路线,（a）大环形开行路线（b）连续式开行路线1-铲土；2-卸土,5）
9、锯齿形开行路线,锯齿形开行路线1-铲土；2-卸土,6）螺旋形开行路线,（2）提高生产率的方法 1）下坡铲土法,2）跨铲法,1-沟槽；2-土埂；A-铲斗宽；B-不大于拖拉机履带净距,在间隔铲土时由于形成一个土槽，减少向外撒土量；铲土埂时，铲土阻力减小。一般土埂高不大于 300mm，宽度不大于拖拉机两履带间的净距。,铲运机利用地形进行下坡推土，借助铲运机的重力，加深铲斗切土深度。缩短铲土时间；但纵坡不得超过25，横坡不大于5，铲运机不能在陡坡上急转弯，以免翻车。,3）交错铲土法,4）助铲法 地势平坦、土质较坚硬时，可用推土机在铲运机后面顶推，以加大铲刀切土能力，缩短铲土时间，提高生产率。推土机在助
10、铲的空隙可兼作松土或平整工作，为铲运机创造作业条件。,1-铲运机铲土；2-推土机助铲,5）双联铲运法,3.挖掘机（1）正铲挖掘机 1）作业方法 根据开挖路线与运输汽车相对位置的不同，一般有以下两种：,正向开挖，侧向装土法,正向开挖，后方装土法,（a）、（b）正向开挖，侧向装土（c）正向开挖，后方装土,2）提高生产率的方法,分层开挖法,（a）分层挖土法；（b）设先锋槽分层挖土法1-下坑通道；I、II、III一、二、三层,多层挖土法,多层挖土法,中心开挖法,上下轮换开挖法,顺铲开挖法,间隔开挖法,（a）顺铲开挖法；（b）间隔开挖法,（2）反铲挖掘机 根据挖掘机开挖路线与运输汽车相对位置的不同，一般
11、有以下几种：,1）沟端开挖法,2）沟侧开挖法,（a）、（b）沟端开挖法；（c）沟侧开挖法,3）多层接力开挖法,（3）抓铲挖掘机 抓铲挖掘机的挖土特点是：“直上直下，自重切土”。抓铲能在回转半径范围内开挖基坑上任何位置的土方，并可在任何高度上卸土（装车或弃土）。,（4）装载机 略。,4.4.1 土料要求,4.4土方回填,碎块草皮和有机质含量8%的土，仅用于无压实要求的填方；,含水量符合压实要求的粘性土,可用作各层填料；,填方土料应符合设计要求，设计无规定时应符合以下规定：碎石类土、砂土和爆破石渣（粒径每层铺厚的2/3），可用于表层以下的填料；,碎石、片石及爆破石渣可用作底层填料,含水量较佳的粘性
12、土可用作各层填料,最大粒径不得超过每层铺填厚度的2/3,淤泥和淤泥质土，一般不能用作填料。但在软土或沼泽地区，经含水量处理符合压实要求后，可用于填方中的次要部位。含有大量有机物的土壤、石膏或水溶性硫酸盐含量大于2%的土壤、冻结或液化状态的土壤不能作填土之用。,分档存放砂石路基填料 精细的高铁路基填料,影响填土压实质量的因素 含水量的影响,回填土含水量过大过小都难以夯压密实，当土壤在最佳含水量的条件下压实时，能获得最大的密实度。土壤过湿时，可先晒干或掺入干土；土壤过干时，则应洒水湿润以求取得较佳的含水量。,土壤翻晒降低回填土含水量 掺碎石改良回填土的压密度,分层厚度及压实遍数的影响,填方工程应分
13、层铺土压实。分层厚度及压实遍数根据土质、压实系数及压实机具而定，无试验数据时参见下表：,注：辗压时，轮(夯)迹应相互搭接，防止漏压；用5t、810t、12t压路机辗压时，每层铺土厚度分别为0.25、0.4m，压实1012、810、46遍。用60 kw以下的履带式推土机辗压时，每层铺土0.20.3m，压实68遍。,土的压实机械,填土的压实方法一般有碾压、夯实、振动压实等几种。碾压法是靠沿填筑面滚动的鼓筒或轮子的压力压实填土的，适用于大面积填土工程。碾压机械有平碾(压路机)、羊足碾、振动碾和汽胎碾。碾压机械进行大面积填方碾压，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。,碾压机械(a)自行式平碾；(b)拖式
14、羊脚碾,填土的压实方法,碾压法,全液压轮胎式压路机,是采用平碾、羊足碾、压路机、推土机等压实松软土的方法。适用于大面积的场地平整和路基、堤坝工程。用压路机进行填方压实时，填土厚度不应超过2530cm，碾压遍数一样，碾轮重量先轻后重，碾压方向应从两边逐渐压向中央，每次碾压应有1525cm的重叠。,平碾羊足碾,压路机碾压应该薄填、慢驶、多次！,俗称“打夯”，是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，中国传统的“打夯”方法有木夯、石夯、飞硪等。,石 夯 飞 硪,夯实法,人工夯实 每层填土厚度150mm时，夯锤重3040kg；厚度为200mm时,夯锤重6070kg。夯实基坑(槽)、地坪时，行夯路线由四边开
15、始，夯向中间。,夯实方法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实填土，适用于小面积填土的压实。夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机等。,蛙式打夯机、振动打夯机、内燃打夯机常用于基坑(槽)、管沟部位小面积回填土的夯实，也可配合压路机对边缘或边角碾压不到之处进行夯实。适用于粘性较低的土。填土厚度25cm，一夯压半夯、依次夯打。,蛙式打夯机夯实基底持力层,蛙式打夯机夯实房心土,蛙式打夯机,冲击夯 HCD75冲击夯,冲击夯亦称“跳锤”,适用于压实沟槽内、柱子周围的填土或在狭小空间内施工。,该机装在普通装载机的动臂上，可对不同的夯实作业位置进行准确、快速的单点或连续的夯实。特别适合桥台背、涵侧、半填半挖、局部
16、高填方及狭小面积的压实和补强作业。,液压高速夯实机,夯击点放线 快速夯击施工 第一遍夯击效果实景,自重25t锤重2.5t夯锤直径1m夯击势能25KJ,俗称“亚洲象”的高速液压夯实机,冲击压路机 厦工三明XG63213C冲击能量32KJ,压实宽度3m,是一种非圆形、大功率、连续滚动冲击压实路面、路基的技术，压实影响深度高达5m，有效压实深度1m。每次填方厚度为80120cm。工程效益是其它设备的十倍。,冲击式压路机,冲击轮为三边弧型结构,平板振动机,振动压实法：振动压实法是将振动压实机放在土层表面，借助振动设备使土颗粒发生相对位移而达到密实，每层铺土厚度为250mm350mm，每层压实遍数为34
17、遍。这种方法适用于振实非粘性土。,振动平板夯（徐工SR100）整机重100kg.激振力18kN,内燃式振动平板夯 可压实松散、粒状的土壤、沙砾及沥青路面，具有体积小，重量轻，能自行前进，机动灵活性强等特点，适于建筑物临近的狭窄地带及管线沟槽等复杂地形的压实作业,无线电遥控双向振动平板夯（戴纳派克 LH800）整机重820kg.激振力95kN,双向振动平板夯（戴纳派克 LH700）整机重780kg.激振力95kN,适用于非粘性土壤的振动夯实。主要施工机械是振动压路机、平板振动器。双钢轮驱动振动压路机压实效果好、影响深度大、生产效率高，适用于各类土壤的压实，是大型土石方压实的首选设备。,双钢轮振动
18、压路机 单钢轮振动压路机,振动法,宝马BW双钢轮压路机,拖式振动碾（华山）拖式振动碾（徐工YZT16）整机重量16t.激振力373kN,手扶式振动碾（徐工XD08）整机重量仅830kg.激振力15.7kN.是一种轻型振动压实机械。适用于基坑边角、井盖周围、管道回填和人行道、路肩、小规模铺装工程，是大型压实机械的辅助压实机械,滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。运动的岩（土）体称为变位体或滑移体，未移动的下伏岩（土）体称为滑床。,不良的地质条件是产生滑坡的内因条
19、件，而人类的工程活动和水的作用则是触发并产生滑坡的主要外因条件。1、斜坡土（岩）体本身存在倾向相近、层理发达、破碎严重的裂隙，或内部夹有易滑动的软弱带，如软泥、粘土质岩层，受水浸后滑动或塌落。2、土层下有倾斜度较大的岩层，或软弱土夹层；或土岩层虽近于水平，但距边坡过近，边坡倾度过大，在堆土或堆置材料、机械荷重和地表水作用下，增加了土体的负担，降低了土与土、土体与岩面之间的抗剪强度，而引起滑坡或塌方。3、边坡坡度不够，倾角过大，土体因雨水或地下水浸入，地下水掏空，或斜坡地段下部被冲沟所切，地表、地下水浸入坡体；或开坡放炮坡脚松动等原因，使坡体坡度加大，破坏了土（岩）体的内力平衡，使上部土（岩）体
20、失去稳定而滑动。4、在坡体上不适当的堆土或填土，设置建筑物；或土工构筑物（如路堤、土坝）设置在尚未稳定的古（老）滑坡上，或设置在易滑动的坡积土层上，填方或建筑物增荷后，重心改变，在外力（堆载振动、地震等）和地表、地下水双重作用下，坡体失去平衡或触发古老滑坡复活，而产生滑坡。,1、加强工程地质勘察，以拟建场地（包括边坡）的稳定性进行认真分析和评价；工程和线路一定要选在边坡稳定的地段，对具备滑坡形成条件的或存在有古老滑坡的地段，一般不应选作建筑场地，或采取必要的措施加以预防。2、做好泄洪系统，在滑坡范围外设置多道环形截水沟，以拦截附近的地表水，在滑坡区域内，修设或疏通原排水系统，疏导地表、地下水，
21、阻止渗入滑体内。主排水沟宜与滑坡滑动方向一致，支排水沟与滑坡方向成3045度斜交，防止冲刷坡脚。3、处理好滑坡区域附件的生活及生产用水，防止浸入滑坡地段。4、如因地下水活动有可能形成山坡浅层滑坡时，可设置支撑盲沟、渗水沟，排除地下水。盲沟应布置在平行于滑坡滑动方向有地下水露头处。做好植被工程。5、保持边坡有足够的坡度，避免随意切割坡脚。土体尽量削成较平缓的坡度，或做成台阶形，使中间12个平台，以增加稳定；土质不同时，视情况削成23种坡度。在坡脚处有弃土条件时，将土石方填至坡脚，使其起反压作用。筑挡土堆或修筑台地，避免在滑坡地段切去坡脚或深挖方。如整平场地必须切割坡脚，且不设挡土墙时，应按切割深
22、度，将坡脚随原自然坡度由上而下削坡，逐渐挖至要求的坡脚深度。,6、尽量避免在坡脚处取土，在坡肩上设置弃土或建筑物。在斜坡地段挖方时，应遵守由上而下分层的开挖程序。在斜坡上填方时，应遵守由下往上分层填压的施工程序，避免在斜坡上集中弃土，同时避免对滑坡体的各种振动作用。7、对可能出现的浅层滑坡，如滑坡土方量不大时，最好将滑坡体全部挖除；如土方量较大，不能全部挖除，且表层破碎含有滑坡夹层时，可对滑坡采取深翻、推压、打乱滑坡夹层、表面压实等措施，减少滑坡因素。8、对于滑坡体的主滑地段可采取挖方卸荷，拆除已有建筑物等减重辅助措施，对抗滑地段可采取堆方中重等辅助措施。9、滑坡面土质松散或具有大量裂缝时，应
23、进行填平、夯填，防止地表水下渗；在滑坡面植树、种草皮、浆砌片石等保护坡面。10、倾斜表层下有裂隙滑动面的，可在基础下设置混凝土锚桩。土层下有倾斜岩层，将基础设置在基岩上用锚栓锚固或作成阶梯形或采用灌注桩基减轻土体负担。11、对已滑坡工程，稳定后采取设置混凝土锚固排桩、挡土墙、抗滑明洞、抗滑锚杆或混凝土墩与挡土墙相结合的方法加固坡脚，并在下段作截水沟、排水沟。陡坝部分采取去土减重，保持适当坡度。,流沙及其防治 当基坑挖到地下水位以下，又采用坑内抽水时，有时坑底下面的土会形成流动状态，随地下水一起涌进基坑内。这种现象称为流沙。动水压力地下水在渗流过程中受到土颗粒的阻力，使水流对土颗粒产生的一种压力。动水压力的大小与水力坡度成正比，方向同渗流方向。GDIw=(h/L)w 当动水压力大于或等于土的浸水重度（GD）时，土粒被水流带到基坑内。主要发生在细砂、粉砂、轻亚粘土、淤泥中。,防治流沙 减小或平衡动水压力 设法使动水压力方向向下 截断地下水流具体做法：枯水期施工 抛大石块法 打钢板法 水下挖土法 人工降低地下水位法 地下连续墙,
