第一章 土方工程.ppt

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1、土土木木工工程程施施工工第一章 土方工程 常见类型：场地平整、基坑（槽）及管沟开挖、地坪填土、路基填筑、隧道开通及基坑回填等。施工过程：包括土或石的挖掘、填筑和运输等以及排水、降水和土壁支撑等准备和辅助过程。施工的特点：面广量大、劳动繁重、大多为露天作业、施工条件复杂；施工易受地区气候条件影响；土本身是一种天然物质，种类繁多，施工时受工程地质和水文地质条件的影响也很大。施工总的要求：根据工程自身条件，制定合理施工方案，尽可能采用新技术和机械化施工土土木木工工程程施施工工第一节 土的分类和工程性质一、土的工程分类二、土的工程性质1、土的含水量2、土的可松性3、土的渗透性第二节 土方量计算一、基坑

2、（槽）、管沟土方量计算二、场地平整土方量计算主要内容土土木木工工程程施施工工一、土的工程分类 在土方工程施工和工程预算定额中，根据土的开挖难易程度，将土分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石等八类。前四类为一般土，后四类为岩石。第一节 土的分类和工程性质土的工程分类 土的可松性 土的分类 土的名称 Ks Ks 现场鉴别方法 一类土（松软土）砂，亚砂土，冲击砂土层，种植土，泥炭（淤泥）1.081.17 1.011.03 能用锹、锄头挖掘 二类土（普通土）亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土及亚砂土 1.141.28 1.021.05 用锹、锄头挖掘，少许

3、用镐翻松 三类土（坚土）软及中等密实土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土，亚粘土，压实的填筑土 1.241.30 1.041.07 主要用镐，锹、锄头挖掘，部分用撬棍 四类土（砂砾坚土）重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石 1.261.32 1.061.09 整个用镐，撬棍，然后用锹挖，部分用楔子及大锤 五类土（软石）硬石灰，中等密实的页岩，泥灰岩，白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石灰岩 1.301.45 1.101.20 用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破 六类土（次坚石）泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩，泥灰岩，密实石灰岩，风化花岗岩，片麻岩

4、1.301.45 1.101.20 用爆破方法开挖，部分用风镐 七类土（坚石）大理岩，辉绿岩，玢岩，粗中粒花岗岩，坚实白云岩，砂岩，砾岩，片麻岩，石灰岩，风化痕迹的安山岩，玄武岩 1.301.45 1.101.20 用爆破方法开挖 八类土（特坚石）安山岩，玄武岩，花岗片麻岩，坚实的细粒花岗岩，闪长岩，石英岩，辉长岩，辉绿岩，玢岩 1.451.50 1.201.30 用爆破方法开挖 土土木木工工程程施施工工二、土的工程性质 1、土的含水量（w）土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分率表示：式中，m1含水状态时土的质量（kg）；m2烘干后土的质量（kg）；mw土中水的质量（kg）；ms固体颗粒的质

5、量（kg）。第一节 土的分类和工程性质sw221mmmmmw土土木木工工程程施施工工第一节 土的分类和工程性质二、土的工程性质 2、土的可松性：自然状态下的土经开挖后，内部组织破坏，其体积因松散而增加以后虽经回填压实仍不能恢复其原来的体积，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：式中 Ks土的最初可松性系数；Ks 土的最终可松性系数；V 1土在自然状态下的体积；V 2土挖出后的松散状态下的体积；V 3土经回填压实后的体积。1312;VVKVVKss土土木木工工程程施施工工二、土的工程性质3、土的渗透性 土体被水透过的性质，常用渗透系数 K 表示。渗透系数：在水力坡度为1的渗流作

6、用下，水从土中渗出的速度，它同土的颗粒级配，密实程度等有关。第一节 土的分类和工程性质砂土的渗透实验kILkhV土土木木工工程程施施工工第二节 土方量计算一、基坑（槽）、管沟土方量计算 基坑土方量的计算可近似按立体几何中拟柱体（由两个平行的平面做底的一种多面体）体积公式计算。基槽和管沟在土方量计算时，可沿长度方向分段计算，将各段土方量相加，即得总土方量。)4(6201AAAHV 基坑土方量计算 基槽土方量计算)4(612011niiiiAAAlV土土木木工工程程施施工工第二节 土方量计算二、场地设计标高的确定场地设计标高的确定 场地平整土方量的计算思路是先确定一个场地设计标高，以此标高为基准分

7、别计算标高以下的填方量和标高以上的挖方量。l、初步确定场地设计标高H0（1）在具有等高线的地形图上将施工区域划分为边长a=10m40m的若干方格如图所示；（2）确定各小方格的角点高程。可根据地形图上相邻两等高线的高程，用插值法求得。在无地形图的情况下，也可以在地面用木桩或钢钎打好方格网，然后用仪器直接测出方格同角点标高。场地设计标高计算土土木木工工程程施施工工第二节 土方量计算二、场地设计标高的确定场地设计标高的确定 （3）按填挖方平衡原则确定设计标高；场地设计标高计算)4(22211211220HHHHaNaHNHHHHH4)(222112110 由图 可看出，H11只属于一个方格的角点标高

8、，H12和H21则属于两个方格公共的角点标高，H22则属于四个方格公共的角点标高，它们分别在上式中要加一次、二次、四次。因此，上式可改写成下列形式：NHHHHH443243210土土木木工工程程施施工工第二节 土方量计算二、场地设计标高的确定场地设计标高的确定2、场地设计标高H0的调整 按上述公式所计算的设计标高H0系一理论值，实际上还需要考虑以下因素进行调整：（1）由于土的可松性，会使填土有剩余 H0（2）考虑场地泄水坡度对角点设计标高的影响；（3）设计标高以上的各种填方工程（如场区上填筑路堤）H0；或者由于设计标高以下的各种挖方工程（如挖河道、水池、基坑等）H0；（4）根据经济比较的结果，

9、将部分挖方就近弃于场外，或部分填方就近取于场外而引起挖、填土方量的变化后，需增减设计标高。上述四方面因素对H0的影响同时出现的机会较小，可根据现场情况适当考虑。土土木木工工程程施施工工第二节 土方量计算三、场地平整土方量的计算场地平整土方量的计算 场地平整土方量的计算一般采用方格网法。（1）计算场地各方格角点的施工高度 nnnHHh 式中，hn为角点施工高度，即挖填高度，以“”为填，“”为挖；Hn为角点的设计标高；Hn为角点的自然地面标高。（2）确定“零线”平面网格中，相邻两个零点相连成的一条折线，就是方格网中的挖填分界线零线。设h1为填方角点的填方高度，h2为挖方角点的挖方高度，O为零点位置

10、。则O点与A点的距离为：211hhahx 求零点的图解法BACODxah1h2土土木木工工程程施施工工第二节 土方量计算三、场地平整土方量的计算场地平整土方量的计算（3）计算方格挖填土方量 零线求出后，场地的挖填区即随之标出，可按“四方棱柱体法”计算出各方格的挖填土方量。全挖全填方格 两挖两填方格挖全填方格 三挖一填或三填一挖方格aaaaaah1h1h1h2h3h4h2h2h3h3h4h4)(443212hhhhaV ；)(43222412122,1hhhhhhaV)(43223412424,3hhhhhhaV4)22(6)(6432123,2,143413424VhhhhaVhhhhhaV土

11、土木木工工程程施施工工第三节 土方机械化施工 一、挖土挖土1、推土机 施工特点：灵活、功率大、爬30坡、40-60m时效率最高。（1）种类：索式、液压（2）应用条件：挖深（填高）1.5m 运距100m 坡度30 1 3类土 （3）作业方式：目的是提高效率 下坡推土，提高30-40%槽形推土 并列推土，提高15-20%分批集中，一次推送 推土机外形土土木木工工程程施施工工第三节 土方机械化施工 一、挖土挖土下坡推土槽形推土并列推土土土木木工工程程施施工工第三节 土方机械化施工 一、挖土挖土2、铲运机、铲运机（1）类型）类型：自行、拖式（2）特点）特点：更灵活；运距：（拖式）200350m；（自行

12、）8001500m；（3）适用条件）适用条件：13类土 大面积 w27%C3-6型自行式铲运机C6-2.5型拖式铲运机土土木木工工程程施施工工（1）铲土方式：下坡铲土；挖近填远，挖远填近；推土机助铲；双联铲运；挂大斗铲运（2）开行路线：环形路线；8字型路线第三节 土方机械化施工 一、挖土挖土2、铲运机、铲运机 铲运机开行路线a)、b)、c)环形路线；d）8字形路线 土土木木工工程程施施工工第三节 土方机械化施工 一、挖土挖土2、挖土机、挖土机 常用挖土机主要为单斗挖土机，只用于挖土，运土由自卸式汽车完成。根据挖土方式单斗挖土机铲斗类型可分为：（1）正铲；（2）反铲；（3）抓铲；（4）拉铲。正铲

13、反铲抓铲拉铲土土木木工工程程施施工工第三节 土方机械化施工 一、挖土挖土2、挖土机、挖土机（1）正铲）正铲 特点特点：只能挖土、挖土机必须在工作面、挖土深度大、效率高；条件条件：14类土、大型工程、工作面无涌水 技术参数 符号 单位 WY100 WY60 铲斗容量 q m3 1.0 0.6 最大挖土半径 R m 8.0 7.78 最大挖土高度 H m 7.0 6.34 最大挖土深度 h m 2.9 4.36 最大卸土高度 H1 m 2.5 4.05 正铲挖土机的主要技术性能土土木木工工程程施施工工正铲作业挖土和卸土方式：正向卸土、后方卸土；正向 挖土、侧向卸土第三节 土方机械化施工 一、挖土挖

14、土2、挖土机、挖土机 正铲挖土机挖土和卸土方式a)正向挖土后方卸土；b)正向挖土侧向卸土土土木木工工程程施施工工正铲作业工作面及开行通道第三节 土方机械化施工 一、挖土挖土2、挖土机、挖土机 正铲开挖基坑工作面及开行通道a)一层通道多次开挖；b)之字开行加宽工作面；c)多层通道开挖土土木木工工程程施施工工第三节 土方机械化施工 一、挖土挖土2、挖土机、挖土机（2）反铲）反铲特点特点：挖土机可在地面、边坡留土、挖土深度比正铲小；条件条件：小型基坑、基槽、独立柱基、水下挖土；技术参数 符号 单位 W2-40 W4-60 铲斗容量 最大挖土半径 最大挖土高度 最大挖土深度 最大卸土高度 q R H

15、h H1 m3 m m m m 0.4 7.03 5.98 3.74 4.52 0.6 7.3 6.4 3.7 4.7 反铲挖土机的主要技术性能反铲挖土机的主要技术性能土土木木工工程程施施工工第三节 土方机械化施工 一、挖土挖土2、挖土机、挖土机（2）反铲）反铲 作业方式开行方式：作业方式开行方式：沟端开行；沟侧开行：稳定性差、但弃土较远；反铲开行方式a)沟端开行；b)沟侧开行土土木木工工程程施施工工第三节 土方机械化施工 一、挖土挖土2、挖土机、挖土机（3）抓铲 抓铲挖土机是在挖土机臂端用钢索装一抓斗，可挖12类土，特别适合独立基坑水下挖土。（4）拉铲 拉铲挖土机的铲斗悬挂在钢丝绳下，土斗借

16、重力切入土中，可用于开挖12类土，开挖深度和宽度较大。由于开挖的精确性较差，边坡要留更多的土，且大多用于将土弃于土堆。土土木木工工程程施施工工第三节 土方机械化施工 二、运土运土土方调配土方调配 W1W2W3T1 T2？问题的实质问题的实质：已知各挖土区和填土区的位置和土方量及各挖土区和填土区之间的运距，求各挖土区向各填土区调配的土方量是多少时，总的运输费用最低土土木木工工程程施施工工求解方法求解方法：线性规划法中的“表上作业法表上作业法”求解步骤求解步骤（一）准备工作准备工作1、划分调配区2、计算调配区之间的平均运距（二）建立土方调配的数学模型建立土方调配的数学模型1、土方平衡与运距表2、数学模型3、求解分析（三）用用“表上作业法表上作业法”进行土方调配进行土方调配1、初始方案的确定2、方案是否最优的判别3、方案的调整（四）土方调配图的绘制（四）土方调配图的绘制第三节 土方机械化施工 二、运土运土土方调配土方调配 土土木木工工程程施施工工划分调配区划分调配区（l）调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调，满足工程施工顺序和分期分批施工的要求，用近期施工与后期利用相结合。（2）调配区的