《建筑施工》第一章土方工程.ppt

,建筑工程施工技术,绪论,（1）为了便于组织施工和验收划分为：若干分部和分项工程。（2）按工程的部位和施工的先后次序划分为：地基与基础、主体结构、建筑装饰装修、建筑屋面等四个分部工程。（3）按施工工种不同分为 土石方工程、砌筑工程、钢筋混凝土工程、结构安装工程、屋面防水工程、装饰工程等分项工程。,一般一个分部工程由若干不同的分项工程组成。,2,建筑工程的施工划分,现代建筑施工技术发展,1、在地基处理和基础工程施工中推广钻孔灌注桩、旋喷桩、挖孔桩、振冲法、深层搅拌法、强夯法、地下连续墙、土层锚杆、“逆作法”施工等新技术。2、在现浇钢筋混凝土模板工程中推广应用了爬模、滑模、台模、筒子模、隧道模、组合钢模板、大模板、早折模板体系。3、粗钢筋连接应用了电渣压力焊、钢筋气压焊、钢筋冷压连接、钢筋螺纹连接等先进连接技术。4、混凝土工程采用了泵送混凝土、喷射混凝土、高强混凝土以及混凝土制备和运输的机械化、自动化设备。5、在预应力混凝土方面，采用了无粘结工艺和整体预应力结构；6、在钢结构方面，采用高层钢结构技术、空间钢结构技术、轻钢结构技术、钢混组合结构技术、高强度螺栓连接与焊接技术和钢结构防护技术。7、在大型结构吊装方面，创造了一系列具有我国特色的整体吊装技术。,绪论,3,绪论,4,第一章 土方工程,第二章 地基处理与基础工程,第三章 砌筑工程,第四章 钢筋混凝土工程,第五章 结构安装工程,第六章 屋面及地下室防水工程,绪论,5,第七章 装饰装修工程,6,第一章 土方工程,场地平整,挖土与外运,基底夯实,基底钎探,垫层与基础,土方回运与回填,余土外运或取土回填,主要施工过程：土的开挖或爆破、运输、填筑、平整和压实等;准备施工过程：排水、降水。辅助施工过程：土壁支撑,土方工程的施工过程,7,8,本章主要内容,第一节 概述第二节 土方工程量计算及土方调配第三节 施工准备与辅助工作第四节 土方机械化施工第五节 土方的填筑与压实第六节 基坑（槽）施工第七节 土方工程质量标准与安全技术,第一节 概 述,一、土方工程的施工特点,4,工程量大；,1,2,3,施工工期长；,施工条件复杂；,劳动强度大。,9,土方工程施工前的准备工作,10,第一节 概 述,根据土的坚硬程度和开挖方法将土分为8类(见表1-1)。,二、土的工程分类,土的工程性质对土方工程施工方法的选择、劳动量和机械台班的消耗及工程费用有较大的影响。,思考：施工现场如何对土的类别进行简易判别？,11,第一节 概 述,12,第一节 概 述,13,第一节 概 述,土一般由土颗粒(固相)、水(液相)和空气(气相)三部分组成。三部分之间的比例关系随着周围条件的变化而变 土的三相示意图 化，三者相互间比例不同，反映出土的物理状态不同。,三、土的基本性质,(一)土的组成,14,第一节 概 述,1.土的可松性与可松性系数 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，这种现象称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示。,(二)土的物理性质,土的最初可松性系数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是计算填方所需挖土工程量的主要参数。,土的可松性对土方施工有什么影响？,V2 V3 V1 KS KS1,15,第一节 概 述,例1：建筑物外墙为条形毛石基础，基础平均截面面积为3.0m2,基坑深2.0m，底宽为1.5m，地基为亚粘土，计算100延米长的基槽土方挖方量、填土量和弃土量。（边坡坡度1：m=1：0.5；Ks=1.30，Ks=1.05）,解：m边坡坡度系数，m=B/H B=mH=0.52=1.0m 挖土体积=截面面积长,说明：（1）计算土方量：用天然密实土的体积 V1（2）土方运输：用松土的体积 V2，考虑 KS（3）土方回填：用压实土的体积 V3，考虑 KS,16,作业：某基坑208m3，现需回填，用2m3 的装载车从附近运土，问需要多少车次的土？（KS=1.20，KS=1.04）,17,第一节 概 述,2.土的天然含水量在天然状态下，土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率叫土的天然含水量，反应了土的干湿程度，用表示。,土的含水量测定方法：把土样称量后放入烘箱内进行烘干（100105C），直至重量不在减少为止，称量。第一次称量为含水状态土的质量，第二次称量为烘干后土的质量ms，利用公式 可计算出土的天然含水量。,如何测定土的含水量？,18,土的含水量表示土的干湿程度。干土:在 5%以内；潮湿土:在 530%以内；湿土:大于30%。各类土的最佳含水量如下：砂土为8%12%；粉土为9%15%；粉质粘土为12%15%；粘土为19%23%。工程意义：含水量对于挖土的难易，施工时边坡稳定及回填土的夯实质量都有影响。,知识拓展,19,第一节 概 述,3.土的天然密度和干密度（）天然密度 土在天然状态下单位体积的质量(简称密度)。,如何测定土的天然密度？,土的密度一般用环刀法测定，用一个体积已知的环刀切入土样中，上下端用刀削平，称出质量，减去环刀的质量，与环刀的体积相比，即得到土的天然密度。,20,第一节 概 述,21,第一节 概 述,3.土的天然密度和干密度（2）干密度 土的固体颗粒重量与总体积的比值。,干密度对土方施工有什么影响？,干密度工程意义：在填土压实时，土经过打夯，质量不变，体积变小，干密度增加，我们通过测定土的干密度d，从而可判断土是否达到要求的密实度。,22,第一节 概 述,4.土的孔隙比和孔隙率 孔隙比是土的孔隙体积Vv与固体体积Vs的比值；孔隙率是土的孔隙体积Vv与总体积V的比值，用百分率表示。孔隙比和孔隙率反映了土的密实程度。孔隙比和孔隙率越小土越密实。,23,第一节 概 述,5.土的渗透系数 土的渗透性系数表示单位时间内水穿透土层的能力，以m/d表示。土的渗透性影响施工降水与排水的速度。,24,第一节 概 述,第 二 节 土方工程量计算及土方调配,1平整场地：厚度在300mm以内的挖填、找平工作。2基坑：挖土底面积在20以内，且底长为底宽3倍者。3基槽：挖土宽度在3m以内，挖土长度等于或大于宽度3倍以上者.4土方：挖土宽度在3m以上，挖土底面积在20 以外，平整场地厚度在300mm以外者。5土方回填：常见的有：基础回填、室内回填、管道沟槽回填。,基本概念,25,26,27,第 二 节 土方工程量计算及土方调配,一、基坑土方量计算,1.基坑 基坑土方量可按立体几何中的拟柱体体积公式计算。即：,28,2.基槽和路堤、管沟 基槽和路堤管沟的土方量可以沿长度方向分段后，按下式计算：,放坡基槽留工作面示意图,29,二、场地平整土方量计算,1.场地平整前工作内容确定场地设计标高；计算挖、填土方工程量；确定土方平衡调配方案。2.任务 根据工程规模，施工期限，土的性质及现有机械设备条件，选择土方机械，拟订施工方案。,H0,（一）场地设计标高的确定,场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定：(1)小型场地挖填平衡法(2)大型场地最佳平面设计法,31,1.初步计算场地设计标高2.场地设计标高的调整3.泄水坡度对角点设计标高的影响,设计文件无规定是场地平整的步骤和方法确定,32,（一）场地设计标高的确定,1.初步计算场地设计标高原则：使场地内挖填方平衡，即场地内挖方总量等于填方总量。方法：场地设计标高的计算方法一般采用方格网法，计算示意图见图。将场地划分为每格边长1040m的方格网，找出每个方格各个角点的地面标高（实测法、等高线插入法）。,33,（一）场地设计标高的确定,(110)(111a)可简化为,场地设计标高计算式,H1一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。,34,（一）场地设计标高的确定,确定方格角点的高程：,可采用实测法、等高线插入法,插入法的图解法,35,（一）场地设计标高的确定,例：某建筑场地地形图如图所示，方格网a=20m，土质为粉质粘土，设计泄水坡度ix=3，iy=2,不考虑土的可松性对设计标高的影响，计算挖填土方量。,36,（一）场地设计标高的确定,解：计算各方格角点的地面标高（有插入法和图解法）,37,（一）场地设计标高的确定,计算场地设计标高,38,（一）场地设计标高的确定,2.场地设计标高的调整(1)由于具有可松性，填土将有剩余，必要时应相应的提高H0；(2)由于设计标高以上的填方工程用土量（如房心回填），或设计标高以下的挖方工程挖土量的影响，使设计标高降低或提高。(3)由于边坡挖填方量不等，而引起挖填土方量的变化，需相应地增减设计标高。,39,3.泄水坡度对角点设计标高的影响(1)单向泄水场地各点设计标高的计算(2)双向泄水场地各点设计标高的计算,场地纵横方向的中心线标高,40,（一）场地设计标高的确定,41,（一）场地设计标高的确定,（二）场地土方量计算,根据方格网计算场地的填、挖土方总量的步骤如下：1.划分方格网计算各方格角点的施工高度方格角点的施工高度按下式计算：,42,第 二 节 土方工程量计算及土方调配,2.计算零点位置（1）数解法 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，即为“零点”,连接零点的线为零线（挖填分界线）,43,44,（二）场地土方量计算,（2）图解法 图解法直接求出零点方法如图1-8所示，用尺在各角上标出挖填施工高度相应比例，用线相连，与方格相交点即为零点位置。,45,（二）场地土方量计算,46,（二）场地土方量计算,3.计算方格土方工程量 按方格网底面积图形用表1-3所列公式，计算每个方格内的挖方或填方量。,47,（二）场地土方量计算,三、土方调配,48,第 二 节 土方工程量计算及土方调配,土方调配：就是对挖土的利用、堆弃和填土的取得三者之间的关系进行综合协调的处理。好的土方调配方案，应该是使土方运输量(或费用)达到最小，而且又能方便施工。,应力求达到挖方与填方基本平衡和就近调配，使土方运输量或费用最小；2.土方调配应考虑近期施工与后期利用相结合的原则；3.合理布置挖、填方分区线，选择恰当的调配方向、运输线路；4.好土用在回填质量要求高的地区。,(一)土方调配原则,49,三、土方调配,1.划分调配区 应注意：调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调，使近期施工与后期利用相结合。(2)调配区的大小应使土方机械和运输车辆的功效得到充分发挥。(3)当土方运距较大或场区内土方不平衡时，可根据附近地形，考虑就近借土或就近弃土。,(二)土方调配图表的编制,50,三、土方调配,土方调配图表的编制方法如下：,2.计算土方量 按前述计算方法，求得各调配区的挖填方量，并标写在图上。,51,三、土方调配,3.计算调配区之间的平均运距平均运距计算方法：（1）重心坐标计算 也可用作图法近似地求出形心位置以代替重心位置。（2）量取平均运距 重心求出后，标于相应的调配区图上，然后用比例尺量出每对调配区之间的平均运距。,52,三、土方调配,4.确定土方最优调配方案 最优调配方案的确定，是以线性规划为理论基础的，常用“表上作业法”求得。最小元素法 即对运距（或单价）最小的一对挖填分区，优先地最大限度地供应土方量，满足该分区后，以此类推，直至所有的挖方分区土方量全部分完为止。5.绘制土方调配图 根据表上作业法求得最优调配方案，在地形图上绘出土方调配图。,53,三、土方调配,土方开挖前需做好下列主要准备工作：1.场地清理：拆除影响施工的建筑物、构筑物；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。2.排除地面水：一般采用排水沟、截水沟、挡水土坝。3.修筑临时设施：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。,第三节 施工准备与辅助工作,一、施工准备,54,1.土方边坡 土方边坡的坡度是以土方挖方深度H与放坡宽度B之比表示。即 基坑（槽）H式中 m=B/H，称为边坡系数 B 边坡的表示方法,二、土方边坡与土壁支撑,55,第三节 施工准备与辅助工作,土方边坡的大小主要与土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间的长短、边坡附近的各种荷载状况及排水情况有关。放坡深度起点规定深度超过下列规定既应放坡:密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)1.0m；硬塑、可塑的粉土及粉质黏土 1.25m；硬塑、可塑的黏土和碎石类土(充填物为黏性土)1.5m；坚硬的黏土2m。挖方深度超过上述规定时，应考虑放坡或作成直立壁加支撑。,56,（1）放坡深度起点,1.土方边坡,（2）边坡放坡坡度规定 当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方深度在5m以内不加支撑的边坡的最陡坡度应符合表1-5规定。,57,1.土方边坡,注：1.静载指堆土或材料等，动载指机械挖土或汽车运输作业等。静载或动载距挖方边缘的距离应保证边坡和直立壁的稳定，堆土或材料应距挖方边缘0.8m以外，高度不超过1.5m。2.当有成熟施工经验时，可不受本表限制。,深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度,58,(不加支撑),表1-5,1.土方边坡,临时性挖方边坡值规定 永久性挖方边坡应按设计要求放坡。对临时性挖方边坡值应符合表1-6规定。临时性挖方边坡值 表16,59,1.土方边坡,2.土壁支撑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土壁支撑，具体形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。横撑式支撑护坡桩挡墙土钉墙支护地下连续墙,60,第三节 施工准备与辅助工作,JGJ 120-2012建筑基坑支护技术规程,（1）横撑式土壁支撑用于宽度不大、深度小的沟槽开挖。横撑式土壁支撑的布置：1）采用横撑式支撑时，应随挖随撑，支撑要牢固。2）施工中应经常检查，如有松动、变形等现象时，应及时加固或更换。3）支撑的拆除应按回填顺序依次进行，多层支撑应自下而上逐层拆除，随拆随填。,61,2.土壁支撑,干土或天然湿度的粘土类土，地下水很少，深度在3m以内,土质较松散或湿度很高的土，地下水较少，深度不限,连续式水平支撑。挡土板不留间隙，适用于较松散的干土或天然湿度的粘土类土，地下水很少，深度为3-5m。,62,锚拉支撑水平挡土板支在桩柱内侧，桩柱一端打入土中，另一端用拉杆与锚板拉紧，在挡土板内侧回填土。适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土而不能安设横撑时使用。,（2）护坡桩挡墙1）深层搅拌法水泥土桩挡墙重力式利用特制的深层搅拌机在边坡土体需要加固的范围内，将软土与固化剂强制拌合，使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥加固土，又称为水泥土搅拌桩。,（a)定位；（b)预搅下沉；（c)喷浆搅拌上升；（d)重复搅拌下沉；（e)重复搅拌上升；(f)完毕,63,2.土壁支撑,宜连续，形成封闭的实体或格状结构。,深层搅拌土桩挡墙（块状连续壁）,64,（2）护坡桩挡墙,2）旋喷桩挡墙重力式又叫高压喷射注浆法，是利用工程钻机钻孔至设计标高后，将钻杆从地基深处逐渐上提，同时利用安装在钻杆端部的特殊喷嘴，向周围土体喷射固化剂，将软土与固化剂强制混合，使其胶结硬化后在地基中形成直径均匀的圆柱体。该固化后的圆柱体称为旋喷桩。桩体相连形成帷幕墙，用作支护结构。,65,（2）护坡桩挡墙,3）H 型钢支柱挡板支护挡墙非重力式4）热轧锁口钢板桩非重力式,适用于地下水位高且土质为细颗粒、松散饱和土的支护，可防止流砂现象的发生。,66,（2）护坡桩挡墙,67,（2）护坡桩挡墙,5）钢筋水泥桩排桩挡墙在地面上用钻孔机械成孔，浇筑混凝土，混凝土硬化形成桩。常用直径500-1000毫米优点：可使用钻孔机械，按通常灌注柱施工。缺点：整体性能较差，无防水能力,68,（2）护坡桩挡墙,（3）地下连续墙地下连续墙已是目前深基坑的主要支护结构之一。作用：防渗、挡土，地下室外墙的一部分；常用厚度为500-800毫米优点：结构整体性好，刚度大，可作防渗墙，形状灵活。缺点：需用专用机械，成本较高。施工难点：分段施工 接头严密性适用于：坑深大，土质差，地下水位高；邻近有建(构)筑物。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,69,2.土壁支撑,地下连续墙施工工艺原理,70,（3）地下连续墙,71,（3）地下连续墙,72,（3）地下连续墙,（4）土层锚杆土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件，它一端与构筑物相连，另一端锚固在土层中。施工工艺过程：钻孔安放拉杆灌浆养护安装锚头张拉锚固和挖土,73,2.土壁支撑,（5）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。,74,2.土壁支撑,75,目的：1）防止地下水渗入、地面水流入基坑，为了保证施工的正常进行；2）防止边坡塌方和地基承载能力的下降。方法：分为明排水法和人工降低地下水位法两类。,三、土方工程施工排水与降低地下水位,76,第三节 施工准备与辅助工作,基坑开挖时，沿坑底周围或中央开挖排水沟，在沟底设集水井，使基坑内的水经排水沟流向集水井后用水泵抽走（截、疏、抽）。,（一）明排水法,77,三、土方工程施工排水与降低地下水位,排水沟的纵坡宜控制在12；集水井每隔2040m设置一个；集水井的直径或宽度，一般为0.70.8m；其深度随着挖土的加深而加深，要始终低于挖土面0.81.0m；井壁可用竹、木等简易加固。,优点：设备简单，排水方便，采用较为普通。缺点：当开挖深度大、地下水位较高而土质又不好时，容易产生流砂现象。,明排水法的特点,流砂现象：,78,开挖土质不好，地下水位较高的基坑时，当挖至地下水水位以下，由于地下水压力的作用，坑底下面的土会随地下水涌入基坑。这种现象称为流砂现象。,流沙现象的危害：发生流砂时，土完全丧失承载能力。使施工条件恶化，难以达到开挖设计深度。严重时会造成边坡塌方及附近建筑物下沉、倾斜、倒塌等。,（一）明排水法,1.流砂防治的途径 在基坑开挖中，防治流砂的主要途径有：消除(井点降水)、减少(板桩)或平衡(抛石块、水下开挖、泥浆护壁)动水压力。2.流砂防治的方法(1)抢挖法；(2)打板桩法；(3)水下挖土法；(4)人工降低地下水位；(5)地下连续墙法。,流砂的防治办法,79,（一）明排水法,人工降低地下水位：在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用抽水设备将水抽走，使地下水位降落在坑底以下，直至施工结束为止。特点：使所挖的土始终保持干燥状态，改善施工条件；防止流砂现象发生；提高土的强度或密实度；可适当改陡边坡以减少挖土数量。注意事项：但在降水过程中，基坑附近的地基土壤会有一定的沉降，施工时应加以注意。人工降低地下水位的方法：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深井泵法等。,（二）人工降低地下水位,80,三、土方工程施工排水与降低地下水位,降水类型及适用条件,81,（二）人工降低地下水位,(1)轻型井点设备 由管路系统和抽水设备组成；管路系统包括：滤管、井点管、弯联管及总管等。,轻型井点降低地下水位,82,（二）人工降低地下水位,井管：38、51，长5-7m(常用6m)，无缝钢管，丝扣连滤管；滤管：38、51，长1-1.7m，开孔12,开孔率20-25，包滤网；总管：内75-100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 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),83,轻型井点降低地下水位,84,轻型井点降低地下水位,(2)轻型井点系统的布置 根据基坑大小与深度、土质、地下水位高低与流向、降水深度要求在平面与竖向进行布置。1)平面布置：单排线状井点布置 双排井点布置 环状井点布置,85,2)高程布置井管埋深：H埋H1hiL。H1埋设面至坑底距离；h降水后水位线至坑底最小距离(一般可取0.5-1m)；i地下水降落坡度，环状1/10，线状1/4；L井管至基坑中心(环状)或另侧(线状)距离。当H埋6m时：降低埋设面或采用二级井点或改用其它井点。,86,H1,(3)轻型井点的计算,1）涌水量的计算首先判断井形,按照滤管与不透水层的关系:井底是否到不透水层：完整井（到)和非完整井（未到）井底是否承压水层：承压井和无压井,87,轻型井点降低地下水位,无压完整井的涌水量计算 Q1.366K(2HS)S/(lgRlgX0)(m3/d)K土层渗透系数(m/d)；H含水层厚度(m)；S基坑水位降低值(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。,88,2）确定井管的数量与间距单井出水量：q65d l K1/3(m3/d)d、l滤管直径、长度(m)；K土的渗透系数最少井点数：n1.1Q/q(根)1.1备用系数。平均井距：DL总管/n(m)；,实际采用井点管间距时，还应注意以下几点：井距不能太小，否则彼此干扰大，出水量会显著减小，因此，井距必须大于5d在渗透系数小的土中，井距不应完全按计算取值，还要考虑抽水时间，否则，井距较大时，水位降落时间很长，因此在这类土中，井距反而宜较小些。靠近河流处，井点宜适当加密；井距应与总管上的接头间距相配合。,89,轻型井点降低地下水位,(4)抽水设备的选择一套抽水设备，常设真空泵一台，离心泵两台真空泵选择真空泵的类型有:干式（往复式）真空泵湿式（旋转式）真空泵干式真空泵的型号常用有W5、W6型。总管长度不大于100M，可采用W5型，总管长度不大于120M，可采用W6型。,离心泵选择一般选择单级离心泵，根据流量、吸水扬程及总扬程选择水泵型号。流量：比基坑涌水量Q大1020%吸水扬程：要大于降水深度加上各项水头损失，即(hA+h)。总扬程：要满足吸水扬程和出水扬程之和。,90,轻型井点降低地下水位,1）井点管埋设方法：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：连续抽水不间断(水量先大后小，先混后清)，注意防止堵塞。3)注意问题：真空度0.60.7大气压死管：检查、变活；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,(5)井点管的安装使用,轻型井点的施工放线定位排放总管冲孔沉设井点管灌填砂滤料、上部填粘土密封用弯连管将井点管与总管相连安装抽水设备开动设备试抽水测量观测井中地下水位变化。,91,轻型井点降低地下水位,土方工程的施工过程主要包括：土方开挖、运输、填筑与压实等。常用的施工机械有：推土机、铲运机、单斗挖土机、装载机等。,第四节 土方机械化施工,92,1、组成：拖拉机、推土铲刀(推土板)2、行走方式:履带式、轮胎式3、铲刀操纵方式:钢丝绳操纵和油压操纵两种4、特点：操纵灵活，运转方便，所需工作面较小、行驶速度快、易于转移，能爬30左右的缓坡。,一、常用土方施工机械的施工特点,(一)推土机施工,93,第四节 土方机械化施工,94,5、适用范围场地清理和平整；开挖深度1.5m以内的基坑；填平沟坑；配合铲运机、挖土机工作；在推土机后面可安装松土装置，破、松硬土和冻土；也可拖挂羊足辗进行土方压实工作；可以推挖一三类土，经济运距100m以内，效率最高为60m。,一、常用土方施工机械的施工特点,6.作业方法及提高生产率的措施,下坡推土法 并列推土法 多刀推土 槽形推土法 铲刀上附加侧板,下坡推土 可增大铲刀切土深度和运土数量，缩短推土时间,提高生产率约30-40%。,95,一、常用土方施工机械的施工特点,并列推土 大面积施工区可采用2-3台推土机并列推土，减少土的散失量而增大推土量，提高生产率约15-30%。,3台推土机并列推土,96,一、常用土方施工机械的施工特点,多刀推土（分批集中、一次推送）当运距较远又土质较坚硬时，宜多次铲土，一次推送。,槽型推土 当土层较厚时，可利用前次推土的槽形推土，可减少土的散失量，增大推土量。,97,一、常用土方施工机械的施工特点,7、推土机生产率计算(1)推土机小时生产率Ph，按下式计算,(2)推土机台班生产率Pd，按下式计算,98,一、常用土方施工机械的施工特点,(二)铲运机施工,铲运机按行走方式分拖式和自行式两种。,铲运机是一种利用装在前后轮轴或左右履带之间的带有铲刃的铲斗，在行进中顺序完成铲削、装载、运输和卸铺的铲土运输机械。,99,自行式,一、常用土方施工机械的施工特点,1、特点：能综合完成挖土、运土、平土或填土等全部土方施工工序；对行驶道路要求较低；操纵灵活、运转方便，生产率高；2、适用范围：用于大面积土方场地平整；开挖大基坑、沟槽以及填筑路基、堤坝等工程铲运含水量不大的松土和普通土；不适于在砾石层和冻土地带及沼泽区工作。,自行式铲运机适用于运距8003500m的大型土方工程，以运距在800-1500m的范围内生产效率最高。拖式铲运机适用于运距在80800m的土方工程，而运距在200350 m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,100,(二)铲运机施工,3.铲运机的开行路线环形路线：用于地段短、起伏不大、填方不高(1.5m)的挖填工程。每隔一定时间变换铲运机行驶方向，以免机械单侧磨损。适用施工地段较短的情况。8字形路线：用于地段狭长、起伏大、挖填交替的工程。一个循环完成两次铲土和卸土，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。,101,(二)铲运机施工,4.铲运机施工方法(1)下坡铲土：借助其重力来加大铲土能力，缩短装土时间，提高生产率。(2)跨铲法：采用预留土埂间隔铲土的方法减少向外撒土量，挖土埂时增加了两个自由面，阻力减小，达到“铲土快，铲斗满”的效果。(3)助铲法：在坚硬的土层中铲土时，另配一台推土机在铲运机的后拖杆上进行顶推，协助铲土，以缩短铲土的时间。,102,(二)铲运机施工,波浪式铲土法：铲土开始时，铲刀以最大深度切入土中，随着负荷增加、车速降低，相应减小切土深度，依次反复进行，直至铲斗装满为止，适用于较硬土层。,双联铲运法：拖式铲运机的动力有富余时，可在拖拉机后串连两个铲斗进行双联铲运。对坚硬土层，可先铲满一个斗，再铲另一个斗，即“双联单铲”；对松软土层，可两个斗同时铲土，即“双联双铲”。,103,(二)铲运机施工,5、铲运机的生产效率,分类：按其行走装置的不同，分为履带式和轮胎式两类。按其工作装置的不同，分为正铲、反铲、拉铲和抓铲。按其操纵机械的不同，分为机械式和液压式两类，机械式现使用较少。,(三)单斗挖土机施工,液压式单斗挖土机,104,一、常用土方施工机械的施工特点,105,(三)单斗挖土机施工,1.正铲挖土机挖土特点：“向进向上，强制切土”。其挖掘能力大，生产率高；适用范围：用于开挖停机面以上的一三类土，它与运土汽车配合能完成整个挖运任务。可用于开挖大型干燥基坑以及土丘等。,106,(三)单斗挖土机施工,开挖方式 根据挖土机的开挖路线与运输工具的相对位置不同，分为:1)正向挖土侧向卸土；2)正向挖土后方卸土；,107,108,当基坑宽度稍大于正工作面的宽度时，为了减少挖土机的开行次数，可采用加宽工作面的办法，挖土机按“之”字形路线开行（图 a）。当基坑的深度较大时，则开行通道可布置成多层(图 b)，即为三层通道的布置。,1.正铲挖土机,2.反铲挖土机挖土特点：“后退向下，强制切土”。适用范围：其挖掘力比正铲小，能开挖停机面以下的一三类土，适用于挖基坑、基槽和管沟、有地下水的土壤或泥泞土壤。挖土布置方式：反铲挖土机挖土时可采用沟端开挖和沟侧开挖两种方式。(1)沟端开挖；(2)沟侧开挖。,109,3.拉铲挖掘机挖土特点：“后退向下，自重切土”。适用范围：用于开挖停机面以下的一二类土。可用于开挖大而深的基坑或水下挖土、填筑路基、修筑堤坝等。挖土布置方式：拉铲挖土机的开挖方式与反铲挖土机的开挖方式相似，可沟侧开挖也可沟端开挖。,110,(三)单斗挖土机施工,4.抓铲挖土机挖土特点：“直上直下，自重切土”适用范围：挖掘力较小，适用于开挖停机面以下的一二类土，如挖窄而深的基坑、疏通旧有渠道以及挖取水中淤泥等，或用于装卸碎石、矿渣等松散材料。在软土地基的地区，常用于开挖基坑等。,111,分类：按行走方式分履带式和轮胎式两种；按工作方式分单斗式装载机、链式和轮斗式装载机。土方工程主要使用单斗铰接式轮胎装载机。具有操作轻便、灵活、转运方便、快速等特点。适用范围：用于装卸土方和散料，也可用于松软土的表层剥离、地面平整和场地清理等工作。,(四)装载机,112,压实机械根据压实原理分为冲击式、碾压式和振动压实机械三大类。1.冲击式压实机械分类：主要有蛙式打夯机和内燃式打夯机两类，蛙式打夯机一般以电为动力。适用范围：狭小的场地和沟槽作业，也可用于室内地面的夯实及大型机械无法到达的边角的夯实。,（五）压实机械,113,2.碾压式压实机械分类：按行走方式分自行式压路机和牵引式压路机两类。自行式压路机常用的有光轮压路机、轮胎压路机。适用范围：自行式压路机主要用于土方、砾石、碎石的回填压实及沥青混凝土路面的施工。牵引式压路机的行走动力一般采用推土机牵引。,114,（五）压实机械,3.振动压实机械分类：按行走方式分为手扶平板式振动压实机和振动压路机两类。适用范围：手扶平板式振动压实机主要用于小面积的地基夯实。振动压路机是效率高、经济，主要用在工程量大的大型土石方工程中。,手扶式振动压路机,115,（五）压实机械,土方机械的选择原则：根据工程特点和技术条件，进行技术经济比较，选择效率高、费用低的机械。土方机械选择要点：（1）地形起伏不大，平均运距短，挖填平整土方的面积较大，土的含水量适当，可选铲运机。（2）地形起伏较大的丘陵地带，当挖土高度在3m以上，运输距离超过1km，工程量较大且又集中时，可采用下述三种方式进行挖土和运土：1）正铲挖土机配合自卸汽车进行施工；2）用推土机将土推入漏斗，并用自卸汽车在漏斗下承土并运走。3）用推土机预先把土推成一堆，用装载机把土装到汽车上运走。,二、土方挖运机械的选择及配套计算,(一)土方机械的选择,116,第四节 土方机械化施工,（3）开挖基坑时根据下述原则选择机械 1)土的含水量较小，可结合运距长短、挖掘深浅，分别采用推土机、铲运机或正铲挖土机配合自卸汽车进行施工。2)如地下水位较高，则采用反铲，拉铲或抓铲挖土机配合自卸汽车较为合适,坑上作业。（4）移挖作填或基坑、管沟的回填土方施工，运距在60100m内宜选用推土机。（5）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。,117,二、土方挖运机械的选择及配套计算,土方机械配套计算时，应先确定主导施工机械，其它机械应按主导机械的性能进行配套选用。当用挖土机挖土，汽车运土时，应以挖土机为主导机械。1、挖土机数量 N P挖土机台班生产率(台班产量m3/台班)Q 土方量（立方米）；T 工期（工作日）；C 每天工作班；K时间利用系数，一般取 0.80.9。,(二)挖土机与运土车辆的配套计算原则,118,2、单斗挖土机的生产率 q 土斗容量（立方米）；tc 挖土机每次循环延续时间（秒），即每挖一斗的时间，对W-100正铲挖土机为2540秒，对W-100拉铲挖土机为4560秒；KC 土斗的充盈系数，一般取0.81.1；KS 土的最初可松性系数；KB 工作 时间利用系数，一般为0.60.8。,119,(二)挖土机与运土车辆的配套计算原则,.3、运输车辆计算 运输车辆数量：N=T/t T 运输车辆每装卸一车土循环作业所需时间（s）;t 运输车辆装满一车土的时间（s）运输车辆的载重量：为挖土机铲斗重的整数倍，一般为3-5倍。,120,(二)挖土机与运土车辆的配套计算原则,填筑前的准备工作：在土方填筑前，应清除基底上的垃圾、树根及坑穴中的水、淤泥和杂物等。在建筑物或构筑物地面下的填方或厚度小于0.5m的填方，应清除基底上的草皮、垃圾和软弱土层。在稳定山坡上填方，当山坡坡度为1/101/15时，应清除基底上的草皮；坡度陡于1/5时，应将基底挖成阶梯形，阶宽不小于1m。当填方基底为耕植土或松土时，应将基底辗压密实。,第五节 土方的填筑与压实,思考1：为什么建筑物沉降过大，室内地坪和散水大面积开裂,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。,121,要正确选择填土的种类和填筑方法。填方土料应符合设计要求。填筑要求：填土应尽量采用同类土填筑。如采用不同类填料分层填筑时，上层宜填筑透水性较小的填料，下层宜填筑透水性较大的填料。碎石类土、砂土和爆破石碴，可用作表层以下的填料；其最大粒径不得超过每层铺填厚度的23(当使用振动辗时，不得超过每层铺填厚度的34)。含水量符合压实要求的粘性土，可用作各层填料；碎块草皮和有机质含量大于8的土，仅用于无压实要求的填方工程；淤泥、冻土和膨胀土不能用作填料；含盐量符合规定的盐渍土，一般可以使用，但填料中不得含有盐晶、盐块或含盐植物的根茎。铺填时，大块料不应集中，且不得填在分段接头处或填方与山坡连接处。填方内有打桩或其他特殊工程时，块(漂)石填料的最大粒径不应超过设计要求。,一、填筑的要求,122,第五节 土方的填筑与压实,填土的压实方法一般有碾压法、夯实法和振动压实法。原理：利用机械滚轮的压力压实，使土壤达到所需的密实度。碾压机械有光面碾(压路机)、羊足碾和气胎碾。特点及适用范围：光面碾：对砂土、粘性土匀可压实；羊足碾：需要较大的牵引力，且只宜压实粘性土；气胎碾：在工作时是弹性体，其压力均匀，填土质量较好。,二、填土压实方法,(一)碾压法,123,第五节 土方的填筑与压实,原理：利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，用于小面积回填。夯实方法：人工夯实和机械夯实两种。夯实机械：机械：夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机。人工：木夯、石夯、飞硪等。原理：借助振动机械使压实机械振动，土颗粒在振动力的作用下发生相对位移而达到紧密状态。适用范围：可使土受振动和碾压两种作用，碾压效率高，适用于大面积填方工程。,(二)夯实法,(三)振动压实法,124,第五节 土方的填筑与压实,(三)振动压实法,填土压实的影响因素较多，主要有压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。1.压实功的影响压实功是指压实工具的质量、碾压次数、锤落高度、碾压时间等。填土压实后的密度与所耗的功的关系见图。,三、填土压实的影响因素,土的密度与压实功的关系示意图,125,松土应先轻后重,第五节 土方的填筑与压实,2.含水量的影响 填土含水量应达到最佳含水量。最佳含水量：压实功一定时，使回填土达到最大干密度的含水量。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；当土具有最佳含水量时，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。不同土质有不同最佳含水量。工地简单检验粘性土含水量的方法一般是以手握成团落地开花为适宜。过湿翻晾，过干洒水。,126,3.铺土厚度的影响 密实度随压实厚度递减。铺得过厚，每层的碾压遍数增加；铺得过薄，总压实遍数增加。最优的铺土厚度应能使土方压实而机械的功耗费最少。,上述三方面因素之间是互相影响的。,压实作用沿深度的变化,填土施工时的分层厚度及压实遍数,127,第五节 土方的填筑与压实,1、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。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。,第六节 基坑(槽)施工,一、定位放线,基坑开挖程序一般是：定位放线切线分层开挖 排降水修坡整平 留