建筑施工技术土方工程

第二章土方工程

土方工程包括土的开挖、运输和填筑等三个基本的施工过程。在进行土石方工程施工时应按综合机械化的原理组织施工，并注意三者之间的关系，进行合理的平衡调配，以达到提高工效、减少运量、降低工程造价的目的。第一节

土方开挖与填筑的基本类型

工程施工中的土方工程有：场地平整、基坑和航道的开挖、码头(或闸墙)后填土、基坑回填等。

土方开挖的分类1．人工和半机械开挖方法2．机械开挖方法3．水力开挖方法4．爆破开挖方法填筑工程土料的基本填筑方法有两类：1．填方不加任何压实措施，全高程一次填筑，任其自然沉降；2．水平分层铺筑、逐层压实。填筑工程要求达到一定的密实度，以满足不同工程对稳定、防渗和沉降的不同要求。第二节土方开挖与运输一、挖运机械(一)挖掘机械分类构造及工作特点：单斗式和多斗式传动系统：索式、链式和液压式多斗式挖掘机属于连续式挖土机械；单斗式挖掘机属于循环式挖土机械。铲土升高旋转至卸土地点卸土回转土斗至开挖位置1．单斗式挖掘机

(1)反向铲挖掘机可挖停机面以上或以下及地下水位以下的I-II级土壤,反向铲操作灵活、方便。与正向铲挖掘机相比，生产率要低，常用于土方量不大，施工场地狭窄的沟槽和基坑的开挖。

图2-5单斗式挖掘机图2-6反向铲挖掘机（大宇DH220挖机）反向铲挖掘机工作范围及方法图2-8反向铲挖掘机的开挖方法沟端开挖法沟侧开挖法两旁开挖法图2-7反向铲挖掘机工作范围(2)正向铲挖掘机图2-9图2-10正向铲挖掘机图2-11正向铲挖掘机工作布置正向铲挖掘机有强有力的推力装置、生产率高，能挖I-IV级土和破碎后的岩石。适用于开挖停机面以上的土方。挖掘机在一个停机位置所能开挖到的工作面称为掌子。正向开行侧向开行(3)抓斗式挖土机抓斗式挖土机由于挖土能力小、效率低，主要用来开挖I、II级土壤的窄而深的基坑、沟槽、河泥等土方工程。

图2-122．多斗斗式挖挖掘机机多斗式式挖掘掘机属属于连连续式式的挖挖土机机械，，它的的生产产率较较高，，多斗斗式挖挖掘机机有斗斗轮式式和链链斗式式两类类。图2-13图2-14多斗式式挖掘掘机3．装载载机装载机机是一一种短短程装装运结结合的的机械械。装装载机机操作作灵活活轻便便、工工作平平稳、、安全全可靠靠、生生产效效率高高。图2-15装载机机外形形图图2-16装装载机机（CAT966E装载机机）(二)挖运机机械1．铲运运机施施工(1)铲运机机：适适用于于场地地平整整、大大型基基坑的的开挖挖及堤堤坝、、路基基的填填筑。。图2-17(2)铲运运机开开行方方式：：图2-18铲运机机开行行方式式2．推土土机施施工图2-19图2-20TY222推土机机(三)运输机机械1．汽车车运输输优点：：速度度快，，可将将物料料直接接运至至指定定地点点而无无需中中途转转运，，在工工作面面狭窄窄和地地形复复杂的的条件件下适适应性性强，，布置置起来来比较较方便便；缺点：：运费费较大大。图2-21工程运运输汽汽车图2-22重重型自自卸汽汽车2．带式式运输输带式运运输机机适用用于运运送松松散状状物料料(土、碎碎石、、混凝凝土等等)，生产产率高高，由由于带带式运运输机机能适适应各各种地地形条条件，，支承承简单单，在在水运运工程程中应应用广广泛。。图2-231．挖掘掘机械械生产产率计计算循环式式单斗斗挖掘掘机和和连续续式多多斗挖挖掘机机的实实际生生产率率Pc，按下下式计计算：：Pc=60·q·n·KH·KS·KB·Kt(m3/h)式中：：q—土斗的的几何何容积积(m3)；n—对于单单斗挖挖掘机机系指指每分分钟循循环工工作次次数，，对于多多斗挖挖掘机机系指指每分分钟倾倾倒的的土斗斗数量量。二、挖挖运机机械生生产率率计算算式中：：t1,t2,t3,t4—挖土,重重车回转转,卸卸土,空空车回转转的时间；；Ksc—土壤级别修修正系数，，取1.l～l.2；β—相对转角系系数，随转转角增大而而增大转角90°°时，β＝1转角为100°～135°时时，β=1.08～～l.37；对于单斗式式挖掘机：：KH—土斗的充盈盈系数，表表示实际装装料容积与与土斗几何何容积之比比，视挖掘掘机类型而而定，取0.8～1.0；KS—土的最初可可松性系数数，对于I级土约为0.91～～0.83，II级土约为0.88～～0．78，III级土约为0．8l～0.71，IV级土约为0.79～～0.73；KB—时间利用系系数，表示示挖掘机工工作时间利利用程度，，可取0.8～0.9；Kt—联合作业延延误系数，，考虑运输输工具的影影响挖掘的的工作时间间，有运输输工具配合合时，取0.9；无运输工工具配合时时，取1.0。2．运输机械械生产率计计算(1)循环式运输输机械：运输机械的生产率取取决于该运输机械的的载重量、行行驶速度、、开行路线线和距离、、装卸条件件等因素，，其每班的的运输生产产率Pa由下式计算算：式中：q——运输工具一一次运载的的有效方量量(m3)；T1——每班时间(min);T2——每班运输工工具的非工工作时间(min);t——运输工具每每一循环所所需时间；；包括装车、、卸车、途途中运行时时间(min)；t1——装车时间(min)；t2——卸车时间(min)；L——运距(km)；V——平均行驶速速度km/h，一般工地道道路上开行的汽汽车取15km/h～20km/h。每班运输循循环次数：(2)连续带式运输机机械：带式运输机机生产率，，取决于带带宽、带速速和运输机机械布置的的倾角等。。若以实方方计，带式式运输机的的实际小时时生产率Pa(m3/h)可按下式计计算：Pa=K·B2·V·Ka式中：K—带形系数；；对平面带，K=200；对槽型带，，K=400；B—带宽(m)；V—带的运行速速度(m/s)；Ka—各种影响的的综合系数数。三、挖运强强度和挖运运机械数量量的确定(一)挖运强度的的确定土方的开挖挖、运输和和填筑是土土方工程的的三个基本本施工过程程，必须全全面综合考考虑。1．填筑强度QD的确定式中：V—压实后土体体体积(m3)；T—有效工作日日数(d)；Ka—土体沉实影影响系数，，可取1.03～1.05；K1—土料的损失失系数，可可取1.05～1.10；K—施工不均衡衡系数，可可取1.2～1.302．运输强度度QT的确定QT＝QD·K2·Kc(m3/d)式中：QD—填筑强度Kc—压实影响系系数，Kc=γ0/γT；γ0为压实土体体干容重(kN/m3)；γT为松散土料料容重(kN/m3)；K2—运输过程中中的土料损损失系数，，可取1.0l～1.05。3．开挖强度度Qc的确定Qc=QD·K2·K3·Kc’(m3/d)式中：Kc’—压实系数，，Kc’=γ0/γc；γ0为压实土体体干容重(kN/m3)；γc为料场土料料容重(kN/m3)；K3—开挖过程中中土料损失失系数，取取K3＝1.03~1.08。(二)挖运机械数数量的确定定满足开挖强强度的挖掘掘机的数量量Nc为：满足运输强强度的汽车车数量Na为：校核满足挖挖土机连续续工作的条条件：式中：Qc—开挖强度；；Pc—单台挖掘机机的生产率率(m3／h)；QT—运输强度；；Pa—单辆汽车的的生产率(m3／h)；n—单台挖掘机连续工作作时的装车车数。第三节土土方填筑筑一、土方填填筑方法1．填方不加压压实措施，，任其自然然沉降沿填方全高高程一次填填足，自填填方的一端端向另一端端逐步扩展展。对砂性性土比较适适宜(固结沉降时时间较短)，用于不急急于使用的的场地和路路基的填方方或水下无无法进行压压实的填方方。2．水平分层层铺筑，逐逐层压实压实效果好好，密实度度可以人为为控制，但但施工比较较复杂，需需要设备及及费用较多多。二、影响土土壤密实的的主要因素素影响土壤密密实的主要要因素有土土壤本身的的物理力学学特性和施施加外力的的压实功能能两个方面面。1．土壤的种种类土中粘性含含量愈多，，压实愈困困难；砂性性土因颗粒粒较粗(粉砂土除外外)排水较易，，故较易压压实。2．土壤含水水量在一定外力力的作用下下，含水量量过高或过过低，都达达不到最优优的压实效效果，只有有在某一含含水量下压压实效果最最好，这个个含水量就就称为“最最优含水量量”。3．颗粒级配配颗粒愈细小小，孔隙比比愈大，渗渗透系数愈愈小，在压压实过程中中，水分不不易排出，，影响压实实效果。同同时，颗粒粒级配愈不不均匀，压压实后的密密实度就愈愈大。4．施工过程程在土石料的的铺筑、碾碾压过程中中，铺土厚厚度、碾压压力大小、、碾压遍数数等都对土土壤的密实实度有影响响，如同样样的土质，，薄层铺筑筑容易密实实，而铺筑筑层厚则难难以密实。。三、土方方填筑的密密实方法、、机具及压压实参数机械力作用用主要是利利用机械(平碾、气胎胎碾、羊足足碾等)的静态重力力作用压实实土壤，或或利用机械械(振动平碾、、振动夯等等)的动态重力力作用压实实土壤，或或利用机械械(夯板、夯锤锤、蛙式打打夯机等)的冲击力作作用压实土土壤。水力作用主主要是利用用水的渗流流排除土壤壤颗粒间的的空气，并并带动土粒粒下沉，新新组合，达达到密实土土壤的效果果。这种方方法对砂性性土较好。。爆炸力作用用是利用炸炸药爆炸时时产生的震震动力使土土壤液化达达到密实的的效果。1.土石方的碾碾压密实法法碾压机具:羊足碾1-机架2-滚筒3-羊足滚箍4-羊足5-装料口6-挂环7-轴承图2-24羊足碾图2-25羊足碾的开行方方式进退错距法法圈转套压法法气胎碾1-金属车厢2-充气轮胎3-千斤顶4-牵挂扛辕图2-26气胎碾1-夯板2-导向索3-支杆4-绞车5-支杆索6-平衡杆7-升降索2．土方夯实实法夯实机具：：机械夯板图2-27机械夯板1-夯板2-提升索3-操纵索4-机房5-支杆夯板及其工工作示意图图图2-28夯板及其工工作示意图图蛙式打夯机机1-偏心块2-