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1、第一章 土方工程,学习目标：了解爆破工程原理及安全措施；熟悉土的工程分类、土方工程施工准备与辅助工作内容，常用土方施工机械的施工特点，土方工程质量标准与安全技术；掌握土方量计算方法，基坑、基槽、场地平整的抄平与放线、开挖，土方填筑与压实。,概 述,学习要点：结合土的工程分类和物理性质学习土方工程的内容及施工特点，对常用土方机械及土方施工工艺的学习要注意身边工地的施工过程进行印证以加深理解，场地平整土方量的计算方法通过实际操作来掌握，结合一些安全事故从反面学习土方施工过程的安全技术 学习重点、难点：土的工程分类；基坑（槽）及场地平整土方量的计算；土的回填与压实施工工艺；土方施工过程的安全技术。,
2、建议课时数：10课时 学习方式：在理论教学同时，结合图片及影像等形式体会和理解土方工程的施工工艺，从而掌握土方工程的施工方法土方量的计算方法以及土方工程的质量标准与安全技术。,第一节土的分类及工程性质,土的基本性质与工程施工有关，在施工之前应详尽了解，避免造成工程事故。本门课程从下列两方面对土的基本性质进行阐述：一、土的分类二、土的工程性质,一、土的分类*按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。*土和普通土可直接用铁锹开挖，或用铲运机、推土机、挖土机施工；*坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖，或预先松土，部分用爆破的方法施工；*次坚石、
3、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。详细见表1-1所示,表1-1土的工程分类与现场鉴别方法,二、土的工程性质 土的工程性质对土方施工方法的选择、劳动量和机械台班的消耗及工程费用等都有较大影响。1.土的含水量2.土的天然密度和干密3.土的可松性系数4.土的渗透性,1.土的含水量 土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率式中：m湿 含水状态土的质量,kg；m干 烘干后土的质量,kg；mw 土中水的质量,kg；mS 固体颗粒的质量,kg.土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响.,2.土的天然密度和干密度土的天然密度:在天然状态下，单位体
4、积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。土的天然密度按下式计算：式中:土的天然密度,kg/m3；m 土的总质量,kg；V 土的体积,m3.干密度:土的固体颗粒质量与总体积的比值.用下式表示：,式中 d 土的干密度,kg/m3；mS 固体颗粒质量,kg；V 土的体积,m3.在一定程度上,土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度.土的干密度愈大,表示土愈密实.土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制.,3、土的可松性系数*土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。*土的可松性用可松性系数表示，最初可松性系数KS=V2/V1
5、 最后可松性系数KS=V3/V1 用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土,式中KS、KS土的最初、最终可松性系数；V1土在天然状态下的体积,m3；V2 土挖出后在松散状态下的体积,m3；V3土经压(夯)实后的体积,m3.土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数KS是计算填方所需挖土工程量的主要参数,各类土的可松性系数见第一节表1.1所示.,4、土的渗透性土的渗透性：指土体被水透过的性质.土的渗透性用渗透系数表示.渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力,以m/d表示；它同土的颗粒级配、密实程度等有关,是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。
6、土的渗透系数见表1-2所示,表1-2土的渗透系数参考表,第二节土方量计算,在土方施工之前,必须计算土方的工程量.但各种土方工程的外形有时很复杂,而且不规则.一般情况下,将其划分成为一定的几何形状,采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算.一、基坑与基槽土方量计算基坑土方量可按立体几何中拟柱体(由两个平行的平面作底的一种多面体)体积公式计算(如图1-1所示).即：V=(F下+4F中+F上)H/6,式中H 基坑深度,m；F上、F下基坑上、下底的面积，m2；F中 基坑中截面的面积，m2.图1-1基坑开挖土方量计算,图1-2基槽开挖土方量计算 基槽土方量计算可沿长度方向分段计算(如图1-2所示
7、)：沿长度方向分段计算Vi,再 V=Vi 断面尺寸不变的槽段：Vi=FiLi断面尺寸变化的槽段：Vi=(Fi上+4Fi中+Fi下)Li/6,二、场地平整土方计算 对于在地形起伏的山区、丘陵地带修建较大厂房、体育场、车站等占地广阔工程的平整场地,主要是削凸填凹,移挖方作填方，将自然地面改造平整为场地设计要求的平面.场地挖填土方量计算一般采用方格网法.方格网法计算场地平整土方量步骤为：1.读识方格网图2.确定场地设计标高3.计算场地各个角点的施工高度4.计算“零点”位置，确定零线5.计算方格土方工程量6.边坡土方量计算7.计算土方总量8.例题及计算过程,1.读识方格网图方格网图由设计单位(一般在1
8、：500的地形图上)将场地划分为边长a=1040m的若干方格,与测量的纵横坐标相对应,在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高(H)和设计标高(Hn),如图1-3所示.图1-3方格网法计算土方工程量图,二、场地平整土方计算 2.确定场地设计标高(1)考虑的因素(2)初步标高(按挖填平衡)(3)场地设计标高的调整,(1)考虑的因素：满足生产工艺和运输的要求；尽量利用地形，减少挖填方数量；争取在场区内挖填平衡，降低运输费；有一定泄水坡度，满足排水要求.场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定：A.小型场地挖填平衡法；B.大型场地最佳平面设计法(用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小)。,(
9、2)初步标高(按挖填平衡)场地初步标高：H0=S(H11+H12+H21+H22)/4MH11、H12、H21、H22 一个方格各角点的自然地面标高；M 方格个数.或：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.,(3)场地设计标高的调整按泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等调整.按泄水坡度调整各角点设计标高：单向排水时，各方格角点设计标高为:Hn=H0 Li Hn 场内任意一点的设计标高（m）；l该点至H0的距离（mspan style=font-family 双向排水时，各方格角点设计标高为：Hn=H0
10、Lx ix L yi y 式中：lx、ly该点在xx、yy方向距场地中心线的距离；ix、iy该点于xx、yy方向的泄水坡度。其余符号表示的内容同前。,3.计算场地各个角点的施工高度施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差，是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度.各方格角点的施工高度按下式计算：式中hn-角点施工高度即填挖高度(以“+”为填，“-”为 挖)，m；n-方格的角点编号(自然数列1，2，3，n).Hn-角点设计高程，H-角点原地面高程.,4.计算“零点”位置，确定零线方格边线一端施工高程为“+”,若另一端为“-”,则沿其边线必然有一不挖不填的点，即“零点”(如图1-4所示).
11、图1-4零点位置,零点位置按下式计算：式中x1、x2 角点至零点的距离,m；h1、h2 相邻两角点的施工高度(均用绝对值),m；a 方格网的边长，m.确定零点的办法也可以用图解法，如图1-5所示.方法是用尺在各角点上标出挖填施工高度相应比例，用尺相连，与方格相交点即为零点位置。将相邻的零点连接起来，即为零线。它是确定方格中挖方与填方的分界线。,图1-5零点位置图解法,5.计算方格土方工程量按方格底面积图形和表1-3所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量.表1-3 常用方格网点计算公式,6.边坡土方量计算 场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡,以保证挖方土壁和填方区的稳定。边坡的土
12、方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算：一种为三角棱锥体(图1-6中、)；另一种为三角棱柱体(图1-6中).,图1-6场地边坡平面图,A三角棱锥体边坡体积 式中l1 边坡的长度；A1 边坡的端面积；h2 角点的挖土高度；m边坡的坡度系数，m=宽/高.B三角棱柱体边坡体积,两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积 式中l4 边坡的长度；A1、A2、A0 边坡两端及中部横断面面积.,7.计算土方总量将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总,即得该场地挖方和填方的总土方量.8.例题【例1.1】某建筑场地方格网如图1-7所示，方格边长为20m20m,填方区边坡坡度系数为1.0,挖方区
13、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.,图1-7某建筑场地方格网布置图,【解】(1)根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高，计算结果列于图1-8中.由公式1.9得：h1=251.50-251.40=0.10mh2=251.44-251.25=0.19m h3=251.38-250.85=0.53mh4=251.32-250.60=0.72mh5=251.56-251.90=-0.34mh6=251.50-251.60=-0.10mh7=251.44-251.28=0.16mh8=251.38-250.95=0.43m h9=251.62-252.45=-0.83mh1
14、0=251.56-252.00=-0.44mh11=251.50-251.70=-0.20mh12=251.46-251.40=0.06m,图1-8施工高度及零线位置,(2)计算零点位置.从图1-8中可知,15、26、67、711、1112五条方格边两端的施工高度符号不同,说明此方格边上有零点存在.由公式1.10求得：15线x1=4.55(m)26线x1=13.10(m)67线x1=7.69(m)711线x1=8.89(m)1112线x1=15.38(m),将各零点标于图上,并将相邻的零点连接起来,即得零线位置，如图1-8.(3)计算方格土方量.方格、底面为正方形,土方量为：V(+)=202/
15、4(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3)V(-)=202/4(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3)方格底面为两个梯形,土方量为：V(+)=20/8(4.55+13.10)(0.10+0.19)=12.80(m3)V(-)=20/8(15.45+6.90)(0.34+0.10)=24.59(m3),方格、底面为三边形和五边形,土方量为：V(+)=65.73(m3)V(-)=0.88(m3)V(+)=2.92(m3)V(-)=51.10(m3)V(+)=40.89(m3)V(-)=5.70(m3)方格网总填方量：V(+)=184+12.80+65.73+2.
16、92+40.89=306.34(m3)方格网总挖方量：V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26(m3),(4)边坡土方量计算.如图1.9,、按三角棱柱体计算外,其余均按三角棱锥体计算,可得：V(+)=0.003(m3)V(+)=V(+)=0.0001(m3)V(+)=5.22(m3)V(+)=V(+)=0.06(m3)V(+)=7.93(m3)V(+)=V(+)=0.01(m3)V=0.01(m3)V11=2.03(m3)V12=V13=0.02(m3)V14=3.18(m3),图1-9场地边坡平面图,边坡总填方量：V(+)=0.003+0.0001+5.22
17、+20.06+7.93+20.01+0.01=13.29(m3)边坡总挖方量：V(-)=2.03+20.02+3.18=5.25(m3),三、土方调配土方调配是土方工程施工组织设计(土方规划)中的一个重要内容，在平整场地土方工程量计算完成后进行.编制土方调配方案应根据地形及地理条件，把挖方区和填方区划分成若干个调配区，计算各调配区的土方量，并计算每对挖、填方区之间的平均运距(即挖方区重心至填方区重心的距离)，确定挖方各调配区的土方调配方案，应使土方总运输量最小或土方运输费用最少，而且便于施工，从而可以缩短工期、降低成本.土方调配的原则：力求达到挖方与填方平衡和运距最短的原则；近期施工与后期利用
18、的原则.进行土方调配，必须依据现场具体情况、有关技术资料、工期要求、土方施工方法与运输方法，综合上述原则，并经计算比较，选择经济合理的调配方案.调配方案确定后，绘制土方调配图如图1.10.在土方调配图上要注明挖填调配区、调配方向、土方数量和每对挖填之间的平均运距.图中的土方调配，仅考虑场内挖方、填方平衡.A为挖方，B为填方.,图1-10土方调配图,第三节施工准备与辅助工作,一、施工准备(1)在场地平整施工前,应利用原场地上已有各类控制点,或已有建筑物、构筑物的位置、标高,测设平场范围线和标高.(2)对施工区域内障碍物要调查清楚，制订方案,并征得主管部门意见和同意,拆除影响施工的建筑物、构筑物；
19、拆除和改造通讯和电力设施、自来水管道、煤气管道和地下管道；迁移树木.(3)尽可能利用自然地形和永久性排水设施,采用排水沟、截水沟或挡水坝措施,把施工区域内的雨雪自然水、低洼地区的积水及时排除,使场地保持干燥,便于土方工程施工.,(4)对于大型平整场地,利用经纬仪、水准仪,将场地设计平面图的方格网在地面上测设固定下来,各角点用木桩定位,并在桩上注明桩号、施工高度数值,以便施工.(5)修好临时道路、电力、通讯及供水设施,以及生活和生产用临时房屋.二、边坡稳定(一)边坡稳定的条件(二)放坡与护面,(一)边坡稳定条件与因素1、边坡稳定的条件土壁稳定,主要是由土体内摩阻力和粘结力保持平衡,一旦失去平衡,
20、土壁就会塌方.即T CT土体下滑力。下滑土体的分力，受坡上荷载、雨水、静水压力影响。C土体抗剪力。由土质决定，受气候、含水量及动水压力影响。土体的稳定条件是：在土体的重力及外部荷载作用下所产生的剪应力小于土体的抗剪强度。,2、造成土壁塌方的主要原因有：(1)边坡过陡，使土体本身稳定性不够，尤其是在土质差、开挖深度大的坑槽中，常引起塌方。(2)雨水、地下水渗入基坑，使土体重力增大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因。(3)基坑(槽)边缘附近大量堆土，或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使土体产生的剪应力超过土体的抗剪强度.,(二)放坡与护面1、直壁(不加支撑)的允许深度：密实、中密的砂土和砂填
21、碎石土：1.00m；硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土：1.25m；硬塑、可塑的粘土和粘填碎石土：1.50m；坚硬的粘土：2m。2、放边坡边坡坡度I=tg=H/B=1:(B/H)=1:m m坡度系数。mB/H(2)边坡形式：斜坡、折线坡、踏步(台阶)式(见图1-11所示),图1-11 土方边坡形式(a)直线边坡(b)不同土层折线边坡(c)相同土层折线边坡(3)临时性挖方的边坡值应按表1-4规定采用：注：土质均匀、地下水位低、留置时间时间短、开挖深度在5m深以内时，方可采用。,表1-4 深度在5m内的基坑、基槽、管沟边坡的最陡坡度,3、边坡护面措施：覆盖法，挂网法，挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法见图1-
22、12,三、支护结构当地质条件和周围环境不允许放坡时使用如下特殊支护结构：1.横撑式支撑2.护坡桩挡墙3.土钉墙支护4.地下连续墙,1横撑式支撑见图1-13所示,2护坡桩挡墙(1)挡墙类型1)钢板桩挡墙(见图1-14所示)图1-14钢板桩截面图,2)H型钢桩挡墙(见图1-15所示)图1-15H型钢桩截面图 3)钻孔灌注桩、人工挖孔桩挡墙(见图1-16所示)图1-16 桩基防护图,4)深层搅拌水泥土桩、旋喷桩挡墙(见图1-17所示)图1-16深层搅拌水泥土桩、旋喷桩防护图,(2)锚固形式挡墙(见图1-18所示)图1-18锚固形式防护图,3土钉墙支护作用：土钉与土体形成复合体，提高边坡稳定性和超载能
23、力，增强土体破坏延性；特点：土体稳定性好，位移小，施工简便，费用低，对邻近建筑物影响小。分层分段施工，阶段不稳定性。适用于：地下水位以上的杂填土、粘性土、非松散砂土。边坡坡度7090。工艺过程：挖土喷射混凝土打孔插筋、注浆铺放、压固钢筋网喷射混凝土挖下层土。,4地下连续墙作用：防渗、挡土，地下室外墙的一部分；适用于：坑深大，土质差，地下水位高；邻近有建(构)筑物，采用逆作法施工。工艺过程：作导槽钻槽孔放钢筋笼水下灌注混凝土基坑开挖与支撑,四、降低地下水位基坑工程中的降低地下水亦称地下水控制，即在基坑工程施工过程中，地下水要满足支护结构和挖土的施工要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的的环境
24、和设施带来危害。(一)降水目的(二)集水井法(明排水法)(三)轻型井点降水,(一)降水目的1、防止涌水、流砂，保证在较干燥的状态下施工；2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；3、减少坑壁支护结构的水平荷载。,流砂现象当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时，如果采用集水井法降水开挖，当挖至地下水位以下时，坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂A.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。其大小与水力坡度成正比，方向同渗流方向。GDIw=(h/L)wB.流砂原因: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
25、、粉砂、轻亚粘土、淤泥中,C.流砂的防治 减小动水压力(板桩等增加L)；平衡动水压力(抛石块、水下开挖、泥浆护壁)；改变动水压力的方向(井点降水)。D.如果土层中产生局部流砂现象，应采取减小动水压力的处理措施，使坑底土颗粒稳定，不受水压干扰。其方法有：(1)如条件许可，尽量安排枯水期施工，使最高地下水位不高于坑底0.5m；(2)水中挖土时，不抽水或减少抽水，保持坑内水压与地下水压基本平衡；(3)采用井点降水法、打板桩法、地下连续墙法防止流砂产生。,(二)、集水井法(明排水法)1.用于土质较好、水量不大、基坑可扩大者2.挖至地下水位时，挖排水沟设集水井抽水再挖土、沟、井3.要求：(1)排水沟：沿
26、基坑底四周设置，底宽300mm，沟底低于坑底500mm，坡度1。(2)集水井：沿基坑底边角设置，间距2040m，直径0.60.8m，井底低于坑底12m。长期用，有护壁和碎石压底。(3)水泵：离心泵、潜水泵、污水泵,(三)轻型井点降水轻型井点降水法具有效果明显，使土壁稳定、避免流砂、防止隆起、方便施工的优点同时也有可能引起周围地面和建筑物沉降。1.井点类型用适用范围2.轻型井点设备3.轻型井点布置4.计算涌水量Q:(环状井点系统)5.确定井管的数量与间距6.井点管的埋设与使用,1、井点类型及适用范围(见表1-5),2、轻型井点设备井管：38、51，长57m(常用6m)，无缝钢管，丝扣连滤管；滤管
27、：38、51，长11.7m，开孔12,开孔率2025，包滤网；(图示)总管：内75100无缝钢管，每节4m，每隔0.8、1或1.2m有一短接口；连接管：使用透明塑料管、胶管或钢管，宜有阀门；抽水设备：真空泵(教材)真空度高，体形大、耗能多、构造复杂 射流泵(常用)简单、轻小、节能 隔膜泵(少用),4.轻型井点布置(1)平面布置 单排：在沟槽上游一侧布置，每侧超出沟槽B。用于沟槽宽度B6m，降水深度5m。(图示)双排：在沟槽两侧布置，每侧超出沟槽B。用于沟槽宽度B6m，或土质不良。环状：在坑槽四周布置。用于面积较大的基坑。(图示),5计算涌水量Q：(环状井点系统)(1)判断井型(2)无压完整井井
28、点计算(积分解)(3)无压非完整井群井系统涌水量计算(近似解),(1)判断井型(图)按照滤管与不透水层的关系：(见图1-19所示)完整井到不透水层非完整井未到不透水层.按照是否承压水层：(见图1-19所示)承压井或无压井,图1-19井形示意图,(2)无压完整井群井井点计算(积分解),Q1.366K(2HS)S/(lgRlgX0)(m3/d)K土层渗透系数(m/d)；H含水层厚度(m)；S水位降低值(m)；R抽水影响半径(m)，R=1.95S(HK)1/2；X0环状井点系统的假想半径(m)；当长宽比A/B5时，X0=(F/)1/2，否则分块计算涌水量再累加。F井点系统所包围的面积。,3)无压非完
29、整井群井系统涌水量计算(近似解)以有效影响深度H0代替含水层厚度H用上式计算Q。,H0的确定方法：注意：1、当H0值超过H时，取H0H；2、计算R时，也应以H0代入,6确定井管的数量与间距(1)单井出水量：q65d l K1/3(m3/d)d、l滤管直径、长度(m)；(2)最少井点数：n1.1Q/q(根)1.1备用系数。(3)最大井距：DL总管/n(m)；(4)确定井距：15d井距DD，且符合总管的接头间距。(5)确定井点数：nL总管/D,7井点管的埋设与使用(1)埋设方法：水冲法：水枪、井管自身(高压水)钻孔法：正循环钻、反循环钻、冲击钻等。(2)使用要求：开挖前25天开泵降水；连续抽水不间
30、断(水量先大后小，先混后清)，注意防止堵塞。(3)注意问题：1)真空度0.60.7大气压；2)死管：检查、变活；3)设观测井检查水位下降情况。(4)拔除井管：基坑回填后；用安装卷扬机和支架拔出。,一、常用土方施工机械1、推土机2、铲运机3、挖掘机单斗挖土机按工作装置不同，可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种。单斗挖土机按其操纵机构的不同，可分为机械式和液压式两类。,第四节土方机械化施工,液压式单斗挖土机的优点是能无级调速且调速范围大；快速作业时，惯性小，并能高速反转；转动平稳，可减少强烈的冲击和振动；结构简单，机身轻，尺寸小；附有不同的装置，能一机多用；操纵省力，易实现自动化。(1)正铲挖掘机(2
31、)反铲挖掘机(3)拉铲挖掘机(4)抓铲挖掘机,1推土机 按行走的方式，可分为履带式推土机和轮胎式推土机。履带式推土机附着力强，爬坡性能好，适应性强。轮胎式推土机行驶速度快，灵活性好。目前，我国生产的履带式推土机有东方32100、T-120、黄河220等；轮胎式推土机有TL160等。,2铲运机(1)按行走方式分为牵引式铲运机和自行式铲运机；按铲斗操纵系统分，有液压操纵和机械操纵两种。(2)为了提高铲运机的生产效率，可以采取下坡铲土、推土机推土助铲等方法，缩短装土时间，使铲斗的土装得较满。(3)助铲法：根据填、挖方区分布情况，结合当地具体条件，合理选择运行路线，提高生产率。一般有环形路线和“8”字
32、形路线两种形式。,3 单斗挖土(1)正铲挖土机*正铲挖土机的工作特点是前进行驶，铲斗由下向上强制切土，挖掘力大，生产效率高；适用于开挖含水量不大于27%的一至三类土，且与自卸汽车配合完成整个挖掘运输作业；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。*正铲挖土机的开挖方式，根据开挖路线与运输车辆的相对位置的不同，挖土和卸土的方式有以下两种：a.正向挖土，侧向卸土b.正向挖土，反向卸土,(2)反铲挖土机*反铲挖土机的工作特点是机械后退行驶，铲斗由上而下强制切土，用于开挖停机面以下的一至三类土，适用于挖掘深度不大于4m的基坑、基槽、管沟，也适用湿土、含水量较大的及地下水位以下的土壤开挖。*反铲挖土机的开行方式有沟
33、端开挖和沟侧开挖两种,(3)拉铲挖土机拉铲挖土机工作时利用惯性，把铲斗甩出后靠收紧和放松钢丝绳进行挖土或卸土，铲斗由上而下，靠自重切土，可以开挖一、二类土壤的基坑、基槽和管沟等地面以下的挖土工程，特别适用于含水量大的水下松软土和普通土的挖掘。拉铲开挖方式与反铲相似，可沟端开挖，也可沟侧开挖。,(4)抓铲挖土机抓铲挖土机主要用于开挖土质比较松软，施工面比较狭窄的基坑、沟槽、沉井等工程，特别适于水下挖土。土质坚硬时不能用抓铲施工。,二、土方机械的选择土方机械化开挖应根据基础形式、工程规模、开挖深度、地质、地下水情况、土方量、运距、现场和机具设备条件、工期要求以及土方机械的特点等合理选择挖土机械，以
34、充分发挥机械效率，节省机械费用，加速工程进度。(一)土方机械选择的原则(二)土方开挖方式与机械选择(三)自卸汽车与挖土机的配套,(一)土方机械选择的原则施工机械的选择应与施工内容相适应；土方施工机械的选择与工程实际情况相结合；主导施工机械确定后，要合理配备完成其他辅助施工过程的机械；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。,(二)土方开挖方式与机械选择(1)平整场地常由土方的开挖、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
35、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
36、，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。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。,(三)自卸汽车与挖土机的配套原则：保证挖土机连续工作：汽车载重量：以装35斗土为宜；汽车数量：N 汽车每一工作循环的延续时间T每次装车时间t；或：N(挖土机台班产量汽车台班产量)+1,第五节基坑(槽)施工,一、房屋定位二、放线三、基槽开挖宽度的计算四、基槽(坑)土方开挖1基槽(坑)开挖深度控制2基槽(坑)开挖中注意事项3验槽,一、房屋定位房屋定位：在基础施工之前根据建筑总平面图设计要求，将拟建房屋
37、的平面位置和零点标高在地面上固定下来。定位一般用经纬仪、水准仪和钢尺等测量仪器，根据主轴线控制点，将外墙轴线的四个交点用木桩测设在地面上(见图1-20所示)。房屋外墙轴线测定后，根据建筑平面图将内部纵横的所有轴线都一一测出，并用木桩及桩顶面小钉标识出来。,图1-20建筑物的定位,二、放线房屋定位后，根据基础的宽度、土质情况、基础埋置深度及施工方法，计算确定基槽(坑)上口开挖宽度，拉通线后用石灰在地面上画出基槽(坑)开挖的上口边线即放线(见图1-21所示)。,图1-21放线示意图,三、基槽开挖宽度的计算：(1)不放坡，不加挡土板支撑 可不留工作面，即基槽(坑)和基础同宽。(2)不放坡，但要留工作
38、面一般，当基槽(坑)底在地下水位以上时，每边留出工作面宽度为300mm(见图1-22所示)，基槽放灰线尺寸为：d=a+2c 式中 d 基础放灰线宽，mm；a 基础底宽，mm；c 工作面宽(一般取300mm),图1-22直壁基槽开挖留工作面示意图,(3)留工作面并加支撑d=a+2c+2100(mm)当基础埋置较深，场地又狭窄不能放坡时，为防止土壁坍塌，必须设置支撑。此时，放灰线尺寸除考虑基础底宽、工作面宽外，还需加上支撑所需尺寸(一般为100mm)。(4)放坡如果基槽深度超过土方和爆破工程施工及验收规范的规定时，即使土质良好且无地下水，亦需根据挖土深度和土质情况，参照表1-4放坡。放灰线尺寸为(
39、见图1-23所示)：,图1-23放坡基槽开挖留工作面示意图 d=a+2c+2b式中b放坡宽度，b=mh；m坡度系数；h基槽开挖深度。,四、基槽(坑)土方开挖基槽(坑)开挖有人工开挖和小型液压挖土机开挖两种形式。开挖基槽(坑)应按规定的尺寸，合理安排开挖顺序和分层进行，且连续施工。土方开挖的顺序、方法必须与设计工况一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。,第六节填土与压实,回填土是一项很重要的工作，一些建筑物沉降过大，室内地坪和散水大面积开裂，主要原因之一就是由于回填压实没有达到设计规范要求的缘故。一、填土的要求二、土的压实方法三、填土压实的影响因素四、填土质量检查,一、填
40、土的要求填土的土料应符合设计要求:含有大量有机物、石膏和水溶性硫酸盐(含量大于5%)的土以及淤泥、冻土、膨胀土等，均不应作为填方土料；以粘土为土料时，应检查其含水量是否在控制范围内，含水量大的粘土不宜作填土用；一般碎石类土、砂土和爆破石渣可作表层以下填料，其最大粒径不得超过每层铺垫厚度的2/3。填土应按整个宽度水平分层进行，当填方位于倾斜的山坡时，应将斜坡修筑成12阶梯形边坡后施工，以免填土横向移动，并尽量用同类土填筑。回填施工前，填方区的积水采用明沟排水法排除，并清除杂物,二、土的压实方法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
41、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。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。,三、填土压实的影响因素 填土压实与许多因素有关，其中主要影响因素为:1.压实功2.土的含水量3.每层铺土厚度,1 压实功的影响填土压实后的密度与压实机械在其上所施加功的关系见(见图1-24所示)。图1-24土的密度与压实功的关系示意图,2 含水量的影响填土含水量的大小直接影响碾压(或夯实)遍数和质量。较为干燥的土，由于摩阻力较大，而不易压实；当土具有适当
42、含水量时，土的颗粒之间因水的润滑作用使摩阻力减小，在同样压实功作用下，得到最大的密实度，这时土的含水量称做最佳含水量(见图1-25所示)。各种土的最佳含水量和最大干密度见表1.7所示。,图1-25 土的干密度与含水量的关系,表1-7 土的最佳含水量和最大干密度参考表,3 铺土厚度的影响在压实功作用下，土中的应力随深度增加而逐渐减小(见图1-26所示)，其压实作用也随土层深度的增加而逐渐减小。各种压实机械的压实影响深度与土的性质和含水量等因素有关。对于重要填方工程，其达到规定密实度所需的压实遍数、铺土厚度等应根据土质和压实机械在施工现场的压实试验决定。若无试验依据应符合表1.6的规定。,图1-2
43、6压实作用沿深度的变化,表1-6填土施工时的分层厚度及压实遍数,填土压实后必须要达到密实度要求，填土密实度以设计规定的控制干密度d(或规定的压实系数)作为检查标准。土的控制干密度与最大干密度之比称为压实系数。土的最大干密度乘以规范规定或设计要求的压实系数，即可计算出填土控制干密度d的值。土的实际干密度可用“环刀法”测定。填方施工结束后，应检查标高、边坡坡度、压实程度等，检验标准应符合表1.7的规定。,表1-7 填土工程质量检验标准,第七节爆破工程,爆破在土木工程施工中应用较广，如石方开挖、施工现场树根和障碍物的清除、冻土开挖、场地平整以及清除旧的建筑物或构筑物等，都需要采用爆破。一、爆破原理
44、二、爆破材料三、爆破药包量计算四、爆破安全措施,一、爆破原理炸药引爆后，由原来体积很小的炸药，经过化学变化，在极短的时间内，由固体状态转变为气体状态，体积增加数百倍甚至数千倍，同时产生很高的温度和巨大的冲击力，使周围的介质受到程度不同的破坏，这就叫做爆破。(一)爆破作用圈(二)爆破漏斗,爆破时距离爆破中心近的，受到的破坏就大；远的，受到的破坏就小。通常将爆破影响的范围分为以下几个爆破作用圈(见图1-27所示)：1.压缩圈2.抛掷圈3.破坏圈4.振动圈,图1-27爆破作用圈,当埋设在地下的药包爆炸后，地面就会出现一个爆破坑，一部分炸碎了的介质被抛至坑外，一部分仍坠落在坑内。形成爆破漏斗。（见图1
45、-29所示）爆破漏斗有以下几个参数：图1-29 爆破漏斗,(1)最小抵抗线W：即从药包中心到临空面的最短距离。(2)爆破漏斗半径r：即漏斗上口的圆周半径。(3)最大可见深度h：即从坠落在坑内的介质表面到临空面最大距离。(4)爆破作用半径R：即从药包中心到爆破漏斗上口边沿的距离。爆破漏斗的大小一般以爆破作用指数(n)来表示，即n=r/W当n=1时，称为标准抛掷爆破漏斗；n1时，称为加强抛掷爆破漏斗。,二、爆破材料炸药工程中常用的炸药有以下几种：1.硝铵炸药它是硝酸铵、梯恩梯和少量木粉的混合物。工程中常用的2号岩石硝铵炸药，其配合比例为85114，其受潮和结块后，爆破性能会降低。2.梯恩梯(三硝基
46、甲苯)它呈结晶粉末状，淡黄色，压制后呈黄色，熔铸块呈褐色，不吸湿，爆炸威力大。但本身含氧不足，爆炸时产生有毒的一氧化碳气体，不宜用于地下作业及通风不良的环境下。当掺有砂石粉类固体杂质时，对撞击和摩擦有较高的敏感度。,3.胶质炸药它是由硝化甘油和硝酸铵(有时用硝酸钾或硝酸钠)的混合物，另加入一些木屑和稳定剂制成的。它的爆炸威力大，不吸湿，有较高密度和可塑性，适用于水下和坚硬岩石爆破。4.铵油炸药它是硝酸铵和柴油(或加木粉)的混合物，通常两者的比例为94.55.5，当加木粉时，其比例为9244(称为1号铵油炸药)。铵油炸药取材方便，成本低廉，使用安全，但具有吸湿结块性，不能久存，最好现拌现用。5.
47、黑火药用硝酸钾、硫磺和木炭按一定比例(最佳为751015)混合而成。好的黑火药为深灰色的颗粒，不沾手。对火星和撞击极敏感，吸湿性强，威力低，适用于开采石料。,三、爆破药包量计算药包的重量叫做药包量。药包量的大小，与岩石的软硬、缝隙情况、临空面的多少、预计爆破的石方体积有关。1.标准抛掷药包量计算/标准爆破漏斗的体积：V=1/3w3w3药包量：Q=qW3e式中：Q药包量(kg)；q标准抛掷药包的炸药单位消耗量，按所爆除的岩石的体积计(kg/m3)；e炸药换算系数,2.加强抛掷药包量计算加强抛掷药包量：Q=(0.4+0.6n3)qW3e式中：n爆破作用指数。3.松动药包量计算松动药包量：Q=0.3
48、3qW3e爆破技术参数：W、n、q、e，应根据工程实际情况合理选择，以便取得更好的的爆破效果。必要时应由实验来确定。,四、爆破安全措施1、装药必须用木棒把炸药轻轻压入炮眼，严禁使用金属棒。2、眼深度超过4m时，须用两个雷管起爆；如深度超过10m，则不得用火花起爆。3、在雷雨天气，禁止装药、安装电雷管。工作人员应立即离开装药地点。4、爆破警戒范围，裸露药包、深眼法、洞室法不小于400m；炮眼法、药壶法不小于200m。警戒范围立好标志，并有专人警戒。,5、如遇瞎炮(1)可用木制或竹制工具将堵塞物轻轻掏出，另装入雷管或起爆药卷重新起爆。绝对禁止拉动导火线或雷管脚线，以及掏动炸药内的雷管。(2)如系硝铵炸药，可在清除部分堵塞物后，向炮眼内灌水，使炸药溶解。(3)距炮眼近旁600mm处打一平行于原炮眼的炮眼，装药爆破。,6、爆破器材的安全运送与储存雷管和炸药必须分开运送，运输汽车，相距不小于50m，中途停车地点须离开民房、桥梁、铁路200m以上。搬运人员须彼此相距10m以上，严禁把雷管放在口袋内。7、爆破器材仓库须远离(800m以上)生产和生活区，要有专人保卫。库内必须干燥、通风、备有消防设备、温度保持在1830之间。仓库周围清除一切树木和干草。8、炸药和雷管须分开存放。,
