第一章土方开挖

1、第一章第一章 第三节（第三节（P14P14）土方开挖土方开挖一、施工前准备一、施工前准备1 1、场地清理、场地清理（1）拆除或移除地面附着物）拆除或移除地面附着物 如：围墙、电线杆、民房、树木等（2）拆除和改造地下）拆除和改造地下管线管线 如：通信设施、电力设施、自来水管道、煤气管道等一、施工前准备一、施工前准备2 2、排除地面积水、排除地面积水 尽量利用自然地形和永久性排水设施，采用排水沟、截水尽量利用自然地形和永久性排水设施，采用排水沟、截水沟等，及时排除自然水和低洼积水。沟等，及时排除自然水和低洼积水。一、施工前准备一、施工前准备3 3、测设地面控制点、测设地面控制点 用经纬仪、水准仪、

2、全站仪等将设计图纸的方格网在地面用经纬仪、水准仪、全站仪等将设计图纸的方格网在地面上测设固定下来，并用木桩注明桩号和施工高度。上测设固定下来，并用木桩注明桩号和施工高度。一、施工前准备一、施工前准备4 4、修筑临时设施、修筑临时设施 修建临时道路、电力、通信、供水、生活、生产设施。修建临时道路、电力、通信、供水、生活、生产设施。二、土壁稳定二、土壁稳定 土壁主要靠土体内的摩阻力和粘聚力来保持稳定，一但失去平衡就会塌方。这样不土壁主要靠土体内的摩阻力和粘聚力来保持稳定，一但失去平衡就会塌方。这样不仅造成事故，还会影响基坑、基础施工。仅造成事故，还会影响基坑、基础施工。二、土壁稳定二、土壁稳定1

3、1、土壁塌方原因、土壁塌方原因（1）土质差，边坡过陡，土体自然稳定性不够。）土质差，边坡过陡，土体自然稳定性不够。（2）地面水及地下水渗入基坑，使土体重力增大、抗剪能力）地面水及地下水渗入基坑，使土体重力增大、抗剪能力降低。降低。（3）基坑（槽）边缘附件静荷载或动荷载过大，使土体产生）基坑（槽）边缘附件静荷载或动荷载过大，使土体产生的剪力超过土体抗剪强度。的剪力超过土体抗剪强度。（4）土方开挖顺序、方法未遵守）土方开挖顺序、方法未遵守“从上至下、分层开挖；开从上至下、分层开挖；开槽支撑、先撑后挖槽支撑、先撑后挖”的原则。的原则。二、土壁稳定二、土壁稳定2 2、土方边坡、土方边坡 合理地选择基坑

4、、沟槽、路基、堤坝的开挖断面并留设边合理地选择基坑、沟槽、路基、堤坝的开挖断面并留设边坡坡,是减少土方量的有效措施。边坡的表示方法为是减少土方量的有效措施。边坡的表示方法为 1:m ，即：，即： 式中式中 m = b / h ，称为，称为坡度系数坡度系数当边坡高度已知当边坡高度已知为为h 时，其边坡宽度则等于时，其边坡宽度则等于mh。土方边坡坡度土方边坡坡度=hb = 1(b h)=1/m=1:m二、土壁稳定二、土壁稳定2 2、土方边坡、土方边坡 土方边坡的大小主要与土方边坡的大小主要与土质土质、开挖深度开挖深度、开挖方法开挖方法、边坡留置时间边坡留置时间长短、长短、边坡附近荷载边坡附近荷载状

5、况及排水情况有关。状况及排水情况有关。 当地质条件良好、土质均匀且无地下水，其放坡可做成直立土壁而不加当地质条件良好、土质均匀且无地下水，其放坡可做成直立土壁而不加支撑支撑,但开挖深度要满足下表规定：但开挖深度要满足下表规定：土的类别土的类别挖深（m）密实、中密的砂土和碎石类土（充填物为砂土）1.0m硬塑、可塑的粉土及粉质粘土1.25m硬塑、可塑的黏土和碎石类土（充填物为粘性土）1.5m坚硬的黏土2.0m二、土壁稳定二、土壁稳定砂土碎石土粉土粉质黏土二、土壁稳定二、土壁稳定2 2、土方边坡、土方边坡 当开挖深度超过上表中的规定时，应考虑放坡或做成直立土壁加支撑。当开挖深度超过上表中的规定时，应

6、考虑放坡或做成直立土壁加支撑。当采用放坡时，不加支撑的边坡的最陡坡度要满足下表规定：当采用放坡时，不加支撑的边坡的最陡坡度要满足下表规定：二、土壁稳定二、土壁稳定2 2、土方边坡、土方边坡 当地质条件良好、土质均匀且无地下水，其放坡可做成直立土壁而不加当地质条件良好、土质均匀且无地下水，其放坡可做成直立土壁而不加支撑支撑,但开挖深度但开挖深度临时性挖方的边坡临时性挖方的边坡值要满足下表规定：值要满足下表规定：二、土壁稳定二、土壁稳定2 2、土方边坡、土方边坡 某建筑施工场地在土方开挖时拟定的开挖方案如下，试分析该方案中的某建筑施工场地在土方开挖时拟定的开挖方案如下，试分析该方案中的开挖方式是否

7、安全？综合考虑安全和经济应如何修正？开挖方式是否安全？综合考虑安全和经济应如何修正？ 建筑施工场地南面为硬塑的黏土，挖方深度为建筑施工场地南面为硬塑的黏土，挖方深度为3m，拟采用直立土壁不加，拟采用直立土壁不加支撑的开挖方式；建筑施工场地东面为砂土充填的碎石类土，挖方深度为支撑的开挖方式；建筑施工场地东面为砂土充填的碎石类土，挖方深度为0.8m，拟采用，拟采用1:1的坡度放坡开挖；建筑施工场地的北面为黏性土填充的碎石的坡度放坡开挖；建筑施工场地的北面为黏性土填充的碎石类土，挖方深度为类土，挖方深度为1.45m，拟采用直立土壁且不加支撑开挖；建筑施工场地西，拟采用直立土壁且不加支撑开挖；建筑施工

8、场地西面为老黄土，挖方深度为面为老黄土，挖方深度为3.m，拟采用，拟采用1:0.5的坡度放坡开挖。的坡度放坡开挖。二、土壁稳定二、土壁稳定2 2、土方边坡、土方边坡南面：南面：不安全不安全。坡顶无荷载时应采用坡顶无荷载时应采用1 1：0.330.33以上的坡度放坡的开挖方式，坡顶有静荷以上的坡度放坡的开挖方式，坡顶有静荷载时应采用载时应采用1 1：0.50.5以上的坡度放坡的开挖方式，坡顶有动荷载时应采用以上的坡度放坡的开挖方式，坡顶有动荷载时应采用1 1：0.670.67以上的坡以上的坡度放坡的开挖方式。度放坡的开挖方式。东面：东面：安全，但不经济安全，但不经济。当处于经济应采用直立土壁且不

9、加支撑开挖。当处于经济应采用直立土壁且不加支撑开挖。北面：北面：安全且经济安全且经济。西面：西面：安全，但不经济安全，但不经济。坡顶无荷载时应采用坡顶无荷载时应采用1 1：0.10.1以上的坡度放坡的开挖方式，坡以上的坡度放坡的开挖方式，坡顶有静荷载时应采用顶有静荷载时应采用1 1：0.250.25以上的坡度放坡的开挖方式，坡顶有动荷载时应采用以上的坡度放坡的开挖方式，坡顶有动荷载时应采用1 1：0.330.33以上的坡度放坡的开挖方式。以上的坡度放坡的开挖方式。二、土壁稳定二、土壁稳定3 3、土壁支护、土壁支护（1）横撑式支撑）横撑式支撑 基基( (沟沟) ) 槽开挖一般采用槽开挖一般采用横

10、撑式土壁支撑横撑式土壁支撑。可分为。可分为水平挡土板水平挡土板及及垂直挡土板垂直挡土板两大类。前者挡土板的布置又分为两大类。前者挡土板的布置又分为间断式间断式和和连续式连续式两种。湿度小的粘性土挖土深度两种。湿度小的粘性土挖土深度3m3m时，可用间断式水平挡土板时，可用间断式水平挡土板支撑。支撑。间断式水平挡土板支撑间断式水平挡土板支撑垂直挡土板式支撑垂直挡土板式支撑 对松散、湿度大的土可对松散、湿度大的土可用用连续式水平挡土板支撑连续式水平挡土板支撑，挖土深度可达挖土深度可达5m。对。对松散松散和湿度很高的土和湿度很高的土可用可用垂直垂直挡土板式支撑挡土板式支撑，其挖土深，其挖土深度不限。度

11、不限。连续式水平挡土板支撑连续式水平挡土板支撑二、土壁稳定二、土壁稳定2 2、土方边坡、土方边坡（2）板桩式支撑）板桩式支撑 适用于地下水位较高且土质为细颗粒、松散饱和的土层，可防止流沙现适用于地下水位较高且土质为细颗粒、松散饱和的土层，可防止流沙现象的发生。象的发生。 板桩式支撑的支撑方式主要有：板桩式支撑的支撑方式主要有：木板桩木板桩、钢板桩钢板桩及及钢筋混凝土板柱钢筋混凝土板柱等，最等，最常用的是钢板桩。常用的是钢板桩。木板桩木板桩钢板桩钢板桩钢筋混凝土板柱钢筋混凝土板柱三、土方机械化施工三、土方机械化施工 土方工程施工包括开挖、运输、填筑和压实等。不同施工环节需要土方工程施工包括开挖、

12、运输、填筑和压实等。不同施工环节需要不同的施工机械。不同的施工机械。土方开挖机械土方开挖机械有挖掘机械和挖运组合机械。有挖掘机械和挖运组合机械。挖掘机械按工作机构不同及工作特点分为单斗式挖掘机和多斗式挖掘挖掘机械按工作机构不同及工作特点分为单斗式挖掘机和多斗式挖掘机。机。常见的挖运组合机械有：推土机、铲运机、装载机、平地机等。常见的挖运组合机械有：推土机、铲运机、装载机、平地机等。本节主要讲述上述几种机械。本节主要讲述上述几种机械。1.组成：组成：发动机、底盘、工作装置（推土铲刀）、发动机、底盘、工作装置（推土铲刀）、液压系统和电气系统。液压系统和电气系统。2.行走方式行走方式: 履带式、轮胎

13、式履带式、轮胎式 履带式：附着能力强，爬坡性能好履带式：附着能力强，爬坡性能好 轮胎式：行驶轮胎式：行驶速度快，灵活性好速度快，灵活性好3.推土机特点：推土机特点：操纵灵活，运转方便，工作面较小、操纵灵活，运转方便，工作面较小、行驶速度快、易于转移，能爬行驶速度快、易于转移，能爬30左右的缓坡。左右的缓坡。4.作业过程：作业过程：铲土、运土、卸土（工作过程），空铲土、运土、卸土（工作过程），空载回驶过程。载回驶过程。5.适用范围：适用范围： 多用于清理场地，平整土地，开挖深多用于清理场地，平整土地，开挖深度度1.5m以内的基坑，填平沟槽以及配合铲运机、挖以内的基坑，填平沟槽以及配合铲运机、挖土

14、机等工作。土机等工作。推土机可以推挖推土机可以推挖一一 三三类土，经济运类土，经济运距距5050- -100m100m效果最好。效果最好。（一）推土机（一）推土机三、土方机械化施工三、土方机械化施工6 6. .提高推土机工作效率的措施：提高推土机工作效率的措施：下坡推土法、并排推土法、槽形推土（筑沟推土）法、多铲集运法。下坡推土法、并排推土法、槽形推土（筑沟推土）法、多铲集运法。推土机的发展趋势：推土机的发展趋势：向着向着“两级两级”发展（最大型和最小型）、努力改善人机环发展（最大型和最小型）、努力改善人机环境；降低作业成本，提高劳动生产率，提高新技术集中度，降低制造成本，智能化境；降低作业成

15、本，提高劳动生产率，提高新技术集中度，降低制造成本，智能化方向发展。方向发展。三、土方机械化施工三、土方机械化施工（一）推土机（一）推土机下坡推土法下坡推土法 顺地面坡势沿下坡方向推土，可增顺地面坡势沿下坡方向推土，可增大大铲刀切土深度铲刀切土深度和和运土数量运土数量，缩短，缩短推土推土时间时间,提高生产率约提高生产率约3040%。推土坡度推土坡度控制在控制在15%以内。以内。三、土方机械化施工三、土方机械化施工（一）推土机（一）推土机 并排推土法并排推土法 大面积施工区可采用大面积施工区可采用23台台推土机并排推土，减少土推土机并排推土，减少土的的散失量散失量而增大推土量，而增大推土量，提高

16、生产率约提高生产率约1525%。3台推土机台推土机并排推土并排推土三、土方机械化施工三、土方机械化施工（一）推土机（一）推土机 槽型推土（筑沟推土）法槽型推土（筑沟推土）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，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，可可减少土的散失量，增大推土量减少土的散失量，增大推土量10%-30%。军用推土机军用推土机美国美国M9三、土方机械化施工三、土方机械化施工（一）推土机（一）推土机 多铲集运多铲集运 当运距较远又土质较坚硬时，宜当运距较远又土质较坚硬时，宜多次铲土多次铲土，一次推送，一次推送，提高效率，缩短时间。

17、提高效率，缩短时间。三、土方机械化施工三、土方机械化施工（一）推土机（一）推土机7.推土机的选用：推土机的选用：（1）影响推土机生产率的）影响推土机生产率的主要因素：主要因素： 铲刀的结构与几何尺铲刀的结构与几何尺寸，作业长度与地形，寸，作业长度与地形，作业水平与作业方式等。作业水平与作业方式等。（2）推土机的选用原则）推土机的选用原则根据工作对象选择根据工作对象选择根据工程量的大小选择根据工程量的大小选择根据配套工程机械情况根据配套工程机械情况和土石方确定推土机数和土石方确定推土机数量量三、土方机械化施工三、土方机械化施工（一）推土机（一）推土机1.1.原理：原理：铲运机是一种利用装在前后轮

18、之间的铲运斗，在行进中依次进行铲装、运载和铺卸等作铲运机是一种利用装在前后轮之间的铲运斗，在行进中依次进行铲装、运载和铺卸等作业的工程机械。业的工程机械。2.2.特点特点: : 能综合完成挖土、运土、卸土和平土工作能综合完成挖土、运土、卸土和平土工作（全能）（全能）。管理简单，效率高，运转费用低，。管理简单，效率高，运转费用低，对行使道路要求较低。对行使道路要求较低。3.3.适用范围：适用范围：一一 三三类土类土坡度在坡度在2020 以的大面积场地平整、大型基坑、填筑堤坝和路基。以的大面积场地平整、大型基坑、填筑堤坝和路基。三、土方机械化施工三、土方机械化施工（二）铲运机（二）铲运机自行式铲运

19、机适用于运距自行式铲运机适用于运距8008003500m3500m的大型土方工程施工，以的大型土方工程施工，以运距在运距在800-1500m800-1500m的范围内生产效率最高。的范围内生产效率最高。拖式铲运机适用于运距在拖式铲运机适用于运距在8080800m800m的土方工程施工，而运距在的土方工程施工，而运距在200350 m200350 m时效率最高。时效率最高。运距愈长、生产效率愈低，超过经济运距时应考虑汽车运输。运距愈长、生产效率愈低，超过经济运距时应考虑汽车运输。三、土方机械化施工三、土方机械化施工（二）铲运机（二）铲运机4.开行路线开行路线环形路线：用于环形路线：用于地段短、起

20、伏不大的挖填工程地段短、起伏不大的挖填工程。8字形路线：用于字形路线：用于地段长、起伏大的工程地段长、起伏大的工程。三、土方机械化施工三、土方机械化施工（二）铲运机（二）铲运机 “8 ”字形路线：字形路线：该路线该路线一个循环完成两次铲土和一个循环完成两次铲土和卸土卸土，减少了转弯次数和空驶距离，一个循环中两次，减少了转弯次数和空驶距离，一个循环中两次转弯方向不同，铲运机机械磨损均匀。在地形起伏较转弯方向不同，铲运机机械磨损均匀。在地形起伏较大、施工地段狭长时采用。大、施工地段狭长时采用。三、土方机械化施工三、土方机械化施工（二）铲运机（二）铲运机(三三)装载机装载机适用范围：适用范围：主要用

21、来装卸土方和散料，也可用于主要用来装卸土方和散料，也可用于松散软土松散软土的表层剥离、的表层剥离、地面平整和场地清理。主要用于大规模的土方工程中。经济运距在地面平整和场地清理。主要用于大规模的土方工程中。经济运距在1001500m1001500m。组成：组成：一般由车架、动力装置、工作装置、传动系统、转向制动系统、一般由车架、动力装置、工作装置、传动系统、转向制动系统、液压系统和操作系统组成。液压系统和操作系统组成。装载机分类：装载机分类：按铲斗容量分类按铲斗容量分类按行走装置分类：轮胎式、履带式按行走装置分类：轮胎式、履带式 三、土方机械化施工三、土方机械化施工（二）铲运机（二）铲运机装载机

22、的用途与工作过程装载机的用途与工作过程：铲装、转运、铲装、转运、卸料和返回，又称一个工作循环。卸料和返回，又称一个工作循环。铲装方法：铲装方法：一次铲装一次铲装配合铲装配合铲装挖掘机铲装挖掘机铲装特点：特点：多功能；多功能；高速、长距离、大容量运土能力；高速、长距离、大容量运土能力；缺点是在潮湿地面上作业时，容易打滑缺点是在潮湿地面上作业时，容易打滑三、土方机械化施工三、土方机械化施工（三）装载机（三）装载机单斗式挖掘机指仅有一个铲土斗的挖掘机械，它单斗式挖掘机指仅有一个铲土斗的挖掘机械，它是水利水电工程施工中最常用的一种机械，可以是水利水电工程施工中最常用的一种机械，可以用来开挖建筑物的基础

23、、渠道和开采当地材料等。用来开挖建筑物的基础、渠道和开采当地材料等。它主要有行走装置、动力装置和工作装置三大部它主要有行走装置、动力装置和工作装置三大部分组成。分组成。三、土方机械化施工三、土方机械化施工（四）挖掘机（四）挖掘机 单斗式挖掘机的分类：单斗式挖掘机的分类： 单斗挖土机按工作装置不同，可分为单斗挖土机按工作装置不同，可分为正铲正铲、反铲反铲、拉铲拉铲和和抓抓铲铲四种。四种。 三、土方机械化施工三、土方机械化施工（四）挖掘机（四）挖掘机1.正铲正铲前进向上，强制切土前进向上，强制切土适用范围适用范围：开挖停机面以：开挖停机面以上上的的一一-三三类土，配合自卸运土类土，配合自卸运土 汽车，可用于开挖大型干燥基汽车，可用于开挖大型干燥基坑等。坑等。挖土方式挖土方式：正向挖土，侧向卸土：正向挖土，侧向卸土 正向挖土，后方卸土（正向挖土，后方卸土（基坑窄而深的情况采用基坑窄而深的情况采用） 三、土方机械化施工三、土方机