《建筑施工》第一章 土方工程.ppt

,第一章 土方工程,第一章 土方工程,第一节 概述第二节 场地设计标高的确定第三节 土方工程量计算与调配第四节 土方工程的准备与辅助工作第五节 土方的机械化施工第六节 土方的填筑与压实,第一节 概述,一、土方工程的分类及特点二、土的分类三、土的工程性质四、土方边坡五、土方工程施工应注意的问题,第一节 土方工程概述,一、土方工程的分类及特点 包括一切土的挖掘、填筑和运输等过程以及排水、降水、土壁支撑等准备和辅助工程。1、分类：场地平整、土方开挖、土方回填与压实等。2、土方工程施工特点：工程量大、劳动繁重；施工条件复杂；受场地限制。,第一节 土方工程概述,二、土的分类与现场鉴别方法 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、特坚硬石八类。松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、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。土的工程分类与现场鉴别方法见下表,第一节 概述,三、土的工程性质1.土的可松性 自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，仍不能恢复原来的体积。最初可松性系数 Ks=V2/V1 最终可松性系数 Ks=V3/V1 其中：V1-土在自然状态下的体积；V2-土经开挖后松散体积；V3-土经填土压实后的体积。注：Ks Ks 1.0 问：可松性越小的土就越好挖？,2.土的天然含水量,第一节 概述,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。,第一节 概述,3.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。,土的渗透系数参考值 土的种类 K(m/d)土的种类 K(m/d)亚粘土、粘土 0.1 含粘土的中砂及纯细砂 2025 亚粘土 0.10.5 含粘土的细砂及纯中砂 3550 含亚粘土的粉砂 0.51.0 纯粗砂 5075 纯粉砂 1.55.0 粗砂夹砾石 50100 含粘土的细砂 1015 砾石 100200,第二节 场地设计标高的确定,大型工程项目通常都要确定场地设计平面，进行场地平整。场地平整就是将自然地面改造成人们所要求的平面。场地设计标高应满足规划、生产工艺及运输、排水及最高洪水位等要求，并力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小。,第二节，场地设计标高的确定,场地设计标高的两种方法：1一般方法：如场地比较平缓，对场地设计标高无特殊要求，可按照“挖填土方量相等”的原则确定场地设计标高；2用最小二乘法原理求最佳设计平面：应用最小二乘 法的原理，不仅可满足土方挖填平衡、还可做到土方的总工程量最小。,1.2.1 场地设计标高计算的一般方法,1.2.1.1 计算原则 将场地划分成边长为a 的若干方格，并将方格网点的原地形标高标在图上（图1-1a）。原地形高可利用等高线用插入法求得或在实地测量得到。,a)地形图方格网图1-1 场地设计标高计算示意图1等高线,13,计算原则,按照挖填土方量相等的原则（图1-1b），场地设计标高可按下式计算：,（1-2）,b）设计标高示意图图1-1 场地设计标高计算示意图2自然地面；3设计平面,14,由式1-2可得到：,（1-3）,式中 zo所计算场地的设计标高（m）；n 方格数；zi1、zi2、zi3、zi4第i个方格四个角点的原地形 标高（m）。,15,点的标高在计算过程中被应用的次数(Pi)反映了各角点标高对计算结果的影响程度，测量上的术语称为“权”。考虑各角点标高的“权”，式（1-3）可改写成更便于计算的形式：,式中 z1 一个方格独有的角点标高；z2、z3、z4 分别为二、三、四个方格 所共有的角点标高。,（1-4）,16,1.2.1.2 计算步骤,划分场地方格网；计算或实测各角点的原地形标高；按式（1-4）计算场地设计标高；设计标高调整；施工高度计算。下面分别讨论：设计标高调整与施工高度计算问题,17,设计标高调整 设计标高的调整主要是泄水坡度的调整，由于按式（1-4）得到的设计平面为一水平的挖填方相等的场地，实际场地均应有一定的泄水坡度。因此，应根据泄水要求计算出实际施工时所采用的设计标高。,18,以Zo 作为场地中心的标高（图1-2），则场地任意点的设计标高为：,（1-5）,图1-2 场地泄水坡度,19,施工高度计算,求得 后，即可按下式计算各角点的施工高度Hi，施工高度的含义是该角点的设计标高与原地形标高的差值：,（1-6）,式中 角点的原地形标高。若Hi为正值，则该点为填方，Hi为负值则为挖方。,20,1.2.2 最佳设计平面,最佳设计平面即设计标高满足规划、生产工艺及运输、排水及最高洪水位等要求，并做到场地内土方挖填平衡，且挖填的总土方工程量最小。,21,1.2.2.1 最佳设计平面设计原理,任何一个平面在直角坐标体系中都可以用三个参数 c、来确定（图1-3）。,c 原点标高；x 方向的坡度；y 的方向坡度,22,1.2.2.1 最佳设计平面设计原理,在（图1-3）所示的这个平面上任何一点 i 的标高，可以根据下式求出：,(1-7),其中 点在 x 方向的坐标；点在 y 方向的坐标。,式（1-7）为最佳设计平面的方程形式。,23,与前述方法类似，将场地划分成方格网，并将原地形标高 标于图上，则该场地方格网角点的施工高度为：,式中 方格网各角点的施工高度；方格网各角点的设计平面标高；方格网各角点的原地形标高；方格角点总数。,(1-8),24,土方工程量与施工高度之和成正比。施工高度之和为零时，则表明该场地土方的填挖平衡，但由于施工高度有正有负，当但它不能反映出填方和挖方的绝对值之和为多少。,25,为了不使施工高度正负相互抵消，若把施工高度平方之后再相加，则其总和能反映土方工程填挖方绝对值之和的大小。但要注意，在计算施工高度总和时，应考虑方格网各点施工高度在计算土方量时被应用的次数Pi，令为土方施工高度之平方和，则:,（1-9）,26,将公式（1-8）代入上式，得:,当的值最小时，该设计平面既能使土方工程量最小，又能保证填挖方量相等（填挖方不平衡时，上式所得数值不可能最小）。这就是用最小二乘法求最佳设计平面的方法。,27,1.2.2.2 最佳设计平面的计算方法,为了求得最小时的设计平面参数c、可以对式1-9的c、分别求偏导数，并令其为0，于是得：,（1-10）,28,应用上述准则方程时，若已知c 或ix，或 iy 时，只要把这些已知值作为常数代入，即可求得该条件下的最佳设计平面。,29,实际工程中，对计算所得的设计标高，还应考虑下述因素进行调整，这工作在完成土方量计算后进行。,(1)考虑土的最终可松性，需相应提高设计标高，以达到 土方量的实际平衡。(2)考虑工程余土或工程用土，相应提高或降低设计 标高。(3)根据经济比较结果，如采用场外取土或弃土的施工方案，则应考虑因此引起的土方量的变化，需将设计标高进行调整。场地设计平面的调整工作也是繁重的，如修改设计 标高，则须重新计算土方工程量。,设计标高调整,30,场地平整,第三节 土方工程量计算与土方调配,第三节 土方工程量计算与土方调配,一、基坑（槽）土方量计算二、场地平整土方施工方案的确定三、场地平整土方量的计算四、土方调配,第三节 土方工程量计算与土方调配,一、基坑（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。,式中 H 基坑深度，m；A1、A2基坑上、下底的面积，m2；A0 基坑中截面的面积，m2。,第三节 土方工程量计算与土方调配,基槽土方量计算可沿长度方向分段计算：,式中 V1第一段的土方量，m3；L1 第一段的长度，m。,将各段土方量相加即得总土方量：,第三节 土方工程量计算与土方调配,二、场地平整土方施工方案的确定1.先平整整个场地，后开挖基坑（槽）；2.先开挖基坑（槽），后平整场地；3.边平整场地，边开挖基坑（槽）。在场地平整前，必须确定场地设计标高、计算挖填方量、确定土方调配方案，并合理选择施工机械，拟定施工方案。,第三节 土方工程量计算与土方调配,三、场地平整土方量的计算（一）方格网法计算场地平整土方量步骤为：1.划分方格网（边长一般为1040m）；2.计算角点的自然地面标高；3.计算场地设计标高H0；4.根据泄水（2 0/00）等要求调整设计标高；5.计算角点施工高度；6.标出“零线”；7.计算土方工程量。,第三节 土方工程量计算与土方调,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，即为“零点”,第三节 土方工程量计算与土方调配,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。,零点位置按下式计算：,第三节 土方工程量计算与土方调配,（三）场地土方量的计算1.方格土方量的计算,全挖全填方格 两挖两填方格 三挖一填方格（三填一挖）,第三节 土方工程量计算与土方调配,2.边坡土方量的计算 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，另一种为三角棱柱体，如下图所示。,第三节 土方工程量计算与土方调配,第三节 土方工程量计算与土方调配,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。,第三节 土方工程量计算与土方调配,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。,C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。,B三角棱柱体边坡体积,第三节 土方工程量计算与土方调配,四、土方调配1、目的：就是使土方总运输量或土方施工成本最小的条件下，确定填挖方区土方的调配方向和数量，从而达到缩短工期和降低成本的目的。,第三节 土方工程量计算与土方调配,2、土方调配原则：应力求达到挖、填平衡和运量最小的原则；应考虑近期施工与后期利用相结合的原则；应采取分区与全场相结合来考虑的原则；应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合；应合理布置挖填方分区线，选择恰当的调配方向、运输路线，以方便挖、填、运。,第三节 土方工程量计算与土方调配,3、土方调配图的编制步骤 划分调配区,求出每对调配区之间的平均运距 进行土方调配 画出土方调配图 列出土方量平衡表,第三节 土方工程量计算与土方调配,4、用“表上作业法”进行土方调配步骤 列出土方平衡-运距（或单位运价）表 初始调配方案编制-采用最小元素法 最小元素法-即对运距最小的一对填挖区优先地、最大限度地供应土方量，采用此法可减少检验次数。最优方案的判别法-位势法、假想价格系数法。方案的调整-闭合回路法,第三节 土方工程量计算与土方调配,5、用“表上作业法”进行土方调配实例 下图为一矩形广场，图中小方格中的数字为各调配区的土方量，箭杆上的数字则为各调配区之间的平均运距。试求最优土方调配方案。,第二节 土方工程量计算与土方调配,（1）初始调配方案编制-最小元素法 第一步：将土方数及价格系数填入计算表中,第二节 土方工程量计算与土方调配,第二步：按“最小元素法”填入土方数,第三节 土方工程量计算与土方调配,注意：m+n-1,第三节 土方工程量计算与土方调配,（2）最优方案判别-假想价格系数法 该方法是设法求得无调配土方方格的检验数ij，判别ij是否非负，如所有检验数ij0，则方案为最优方案，否则该方案不是最优方案，需要进行调整。第一步：求出各方格的假想价格系数Cij 有调配土方方格的假想价格系数Cij=Cij；无调配土方方格的假想价格系数用下式计算：Cef+Cpq=Ceq+Cpf第二步：求出无调配土方方格的检验数：ij=Cij-C ij,第三节 土方工程量计算与土方调配,求各方格的假想价格系数:,第三节 土方工程量计算与土方调配,求无调配土方方格的检验数:,第三节 土方工程量计算与土方调配,（3）方案的调整-闭合回路法 第一步：在所有负检验数中选一个，把它所对应的变量Xij作为调整对象。第二步：找出Xij的闭回路。其作法是：从Xij 格出发，沿水平与竖直方向前进，遇到适当的有数字的方格作900转弯（也不一定转弯），然后继续前进，如果路线恰当，有限步后便能回到出发点，形成一条以有数字的方格为转角点的、用水平和竖直线联起来的闭回路。,第三节 土方工程量计算与土方调配,闭回路：,第三节 土方工程量计算与土方调配,第三步：从空格Xij出发，沿着闭回路（方向任意）一直前进，在各奇数次转角点（以Xij 出发点为0）的数字中，挑出一个最小的X，将它调到Xij 方格中（即空格中）。第四步：将“X”填入Xij 方格中，被挑出的X为0（该格变为空格）同时将闭回路上其他的奇数次转角上的数字都减去“X”。偶数次转角上数字都增加“X”，使得填控方区的土方量仍然保持平衡，这样调整后，便可得到新调配方案。,第三节 土方工程量计算与土方调配,新方案：所有检验数ij0,第三节 土方工程量计算与土方调配,（4）判断：重复（2）、（3），便可得到最优的调配方案。（5）计算：最优土方调配方案的土方总运输量为：Z=40050+10070+50040+40060+10070+40040=94000（m3m)（6）画出土方调配图。,第四节 土方工程施工,一、施工准备及定位放线二、土壁稳定三、基坑开挖与支护四、施工排水五、土方回填与压实,第三节 土方工程施工,一、施工准备及定位放线1、场地清理；2、排除地面水；3、修筑好临时道路及供水、供电等临时设施；4、做好材料、机具及土方机械的进场工作；5、做好土方工程测量、放线工作；6、做好边坡稳定、基坑（槽）支护、降低地下水工作。,第三节 土方工程施工,二、土壁稳定 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，土壁就会塌方。1.破坏形式：,第三节 土方工程施工,2.引起抗剪强度降低的原因 气候的变化使土质松散；粘土中的夹层因浸水而发生润滑作用；饱和细砂、粉砂因受振动而液化。3.引起土体内剪应力增加的原因：边坡上面荷载增加，尤其是附近有动荷载；因下雨使土的含水量增加，因而使土体增重，并在土中渗流产生一定的动水压力；土体裂缝中的水产生静水压力。,第三节 土方工程施工,三、基坑开挖与支护1.浅基础开挖2.土壁支护,第三节 土方工程施工,3.大面积深基坑支护（1）柱列式灌注桩（2）锚杆（3）土钉墙（4）逆作法,第三节 土方工程施工,第三节 土方工程施工,锚杆结构示意图,（2）锚杆支护,第三节 土方工程施工,土层锚杆的施工,第三节 土方工程施工,南京电网调度中心土层锚杆支护,第三节 土方工程施工,土钉支护施工步骤,第三节 土方工程施工,第三节 土方工程施工,（4）逆作法 利用工程桩接升到地面的临时支柱与挡土墙作为垂直承重结构，从地面向下挖土并施工各层地下室楼板，此顶板又作挡土墙的支撑体系，同时，也利用此支柱承重，从地面以上施工各层上部结构，实现地上地下两个方向的施工。优点：工期短、成本低、刚度大,基坑支护失效实例,1994年9月上海黄浦区某大厦基坑支护靠马路40m长支撑破坏，600厚地下连续墙倒塌。基坑挖深23.5m。原因为设计、施工和监测多方面。,基坑支护屈曲实例,角撑受压平面外失稳,第三节 土方工程施工,第三节 土方工程施工,四、施工排水为了保持基坑干燥，防止由于水浸泡发生边坡塌方和地基承载力下降，必须做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是明沟排水法和井点降水法。(一)明沟排水法 明沟排水法是一种设备简单、应用普遍的人工降低水位的方法。开挖基坑或沟槽过程中，遇到地下水或地表水时，在基础范围以外地下水流的上游，沿坑底的周围开挖排水沟，设置集水井，使水经排水沟流入井内，然后用水泵抽出坑外。,第三节 土方工程施工,适用于水流较大的粗粒土层的排水、降水，也可用于渗水量较小的粘性土层降水，但不适宜于细砂土和粉砂土层，因为地下水渗出会带走细粒而发生流砂现象。,（二）流砂现象及其防治 当土质为细砂或粉砂，又采用集水坑降水时，基坑一旦开挖到地下水位以下（约0.5米），坑底下的土有时会形成流动状态，随地下水一起涌入坑内，就形成流砂。,重要概念,后果：施工条件恶化 地基完全丧失承载能力 附近建筑物沉降，倾斜。,流砂,第三节 土方工程施工,2003年7月1日凌晨，建设中的上海轨道交通4号线突发险情，造成若干地面建筑物遭到破坏。上海市新闻办发布的消息称，1日凌晨4时，正在施工中的上海轨道交通4号线(浦东南路至南浦大桥)区间隧道浦西联络通道发生渗水，随后出现大量流沙涌入，引起地面大幅沉降。上午9时左右，地面建筑物中山南路847号八层楼房发生倾斜，其主楼裙房部分倒塌。由于发现报警及时，楼内所有人员均已提前撤出，因而没有造成人员伤亡，受其影响的周围楼房里的人员也已经全部撤出。,上海地铁工程实例：,群房倒塌,倾斜楼房即将爆破,一泵房倾倒,第三节 土方工程施工,1、流砂现象的产生：动水压力：在地下水动力学中又称“渗透压力”当采用集水坑排水时，由于地下水的平衡遭到破坏，地下水面和坑底之间存在着水头差，而产生渗流，引起水在土中的流动，随着坑底挖土深度的加深，该水头差也随之增大，水在渗流过程中受到土粒的阻力，而水对土粒产生一种反力，这种反力就叫动水压力。动水压力的作用方向与水流方向相同,第三节 土方工程施工,流砂产生的条件：条件1：水流方向从下向上；条件2：动水压力等于或大于土的浮重度。满足以上条件时，土粒处于悬浮状态，能随着渗流的水一起流动，带入基坑，便发生流砂现象。,土的浮重度,动水压力,第三节 土方工程施工,2、流砂的防治：（1）防治途径：减小或平衡动水压力；设法使动水压力方向向下；截断地下水流。（2）具体措施：枯水期施工 冻结法 打钢板桩法 水下挖土法 人工降低地下水位法 地下连续墙法,第三节 土方工程施工,（三）人工降低地下水位井点降水：基坑开挖前，在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管(井)，在基坑开挖前和开挖过程中，利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基础工程施工结束为止。实际工程中，一般轻型井点应用广泛。,（四）轻型井点降水,1、轻型井点的主要设备2、轻型井点的布置3、轻型井点的计算4、轻型井点的施工,1.轻型井点的主要设备：管路系统：滤管、井点管、弯联管、总管。抽水设备：真空泵、离心泵、水气分离器。,第三节 土方工程施工,第三节 土方工程施工,井点管,总管,弯连管,轻型井点降水系统,第三节 土方工程施工,第三节 土方工程施工,2.轻型井点的布置（1）平面布置：确定井点布置的形式、总管长度、井点管数量、水泵数量及位置。,第三节 土方工程施工,第三节 土方工程施工,单排布置：适用于基坑、槽宽度小于6，且降水深 度 不超过5的情况，井点管应布置在地下水的 上游一侧，两端延伸长度不宜小于坑、槽的 宽度。双排布置：适用于基坑宽度大于6或土质不良的情况。环形布置：适用于大面积基坑。如采用U形布置，则井 点管不封闭的一段应设在地下水的下游方向。,（2）高程布置：确定井点管的埋置深度，即滤管上口至总管埋设面的距离。,第三节 土方工程施工,第三节 土方工程施工,高程计算公式：H H1hiL式中：H井点管埋深（；H1总管埋设面至基底的距离（）；h基底至降低后的地下水位线的距离（）；水力坡度；L井点管至基坑中心的水平距离，当井点管为单排布置时，L为井点管至对边坡脚的水平距离（）。一般轻型井点降水深度为67。,第三节 土方工程施工,有关数据的取值：（）h一般取0.51，根据工程性质和水文地质状况确定。（）i的取值：当单排布置时i1/41/5；当双排布置时i1/7；当环形布置时i1/10。（）为井点管至基坑中心的水平距离，当基坑井点管 为环形布置时，L取短边的长度。（）井点管布置应离坑边有一定距离（0.71），以 防止边坡塌土而引起局部漏气。,当一级井点系统达不到降水深度时，可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后在基坑底部装设第二级井点，使降水深度增加。,第三节 土方工程施工,南京玄武湖隧道施工城墙侧湖底段采用围堰挡水，二级轻型井点降水，辅以管井井点降水，放坡大开挖，挂网喷浆护坡。,第一级,第二级,第三节 土方工程施工,3.轻型井点的计算（1）水井的分类：,第三节 土方工程施工,第三节 土方工程施工,（2）基坑涌水量的计算,无压非完整井环状井点,无压完整井环状井点,式中：H0有效含水深度（或抽水影响深度）。当计算出的 H0 大于实际含水层厚度 H 时，取 H0H 有效深度H0,注：s/(s+l)的中间值可采用插入法求H0,第三节 土方工程施工,应用上述公式时先要确定x0，R，K第一步：确定x0 由于基坑大多不是圆形，因而不能直接得到x0。当矩形基坑长宽比不大于5时或基坑宽度不大于2倍的抽水影响半径R时，环形布置的井点可近似作为圆形井来处理，并用面积相等原则确定，此时将近似圆的半径作为矩形水井的假想半径：,x0环形井点系统的假想半径（）F 环形井点所包围的面积（）,第三节 土方工程施工,第二步：确定R 抽水影响半径，与土的渗透系数、含水层厚度、水位降低值及抽水时间等因素有关。在抽水25后，水位降落漏斗基本稳定，此时抽水影响半径可近似地按下式计算：,第三节 土方工程施工,第三步：确定K 渗透系数 K 值对计算结果影响较大。K值的确定可用现场抽水试验或实验室测定。对重大工程，宜采用现场抽水试验以获得较准确的值。,第三节 土方工程施工,（3）井点管数量与井距的确定 单根井管的最大出水量：,井点管的数量和间距：,式中：L总管长度（）n井点管最少根数,第三节 土方工程施工,4.轻型井点施工（1）准备工作：井点设备、动力、水源及必要材料的准 备，排水沟开挖，附近建筑物的标高观 测以及防止附近建筑物沉降措施的实施。（2）井点系统的埋设：埋设井点的程序：先排放总管，再埋设井点管，用 弯联管将井点与总管接通，然后安装抽水设备。井点管的埋设方法：水冲法（分冲孔与埋管两过程）,注意事项：冲孔深度宜比滤管底 深 0.5左右。保证在井点管与孔壁 之间填筑沙滤层的质 量。井点填砂后，须用粘 土封口，以防漏气。,第三节 土方工程施工,轻型井点降水现场,第三节 土方工程施工,第三节 土方工程施工,（3）使用及拆除：井点系统全部安装完毕后，需进行试抽，以检查有 无漏气现象。正常的排水是细水长流，出水澄清。抽水时需要经常检查井点系统工作是否正常，以及 检查观测井中水位下降情况，如果有较多井点管发生堵 塞，影响降水效果时，应逐根用高压水反向冲洗或拔出 重埋。,注意：基坑内水位降下，基坑周围的水位呢？,第三节 土方工程施工,（4）井点回灌：目的：消除周围土壤因固结而引起的地面沉陷。,第三节 土方工程施工,五、土方回填与压实（一）土料的选用与处理1、无限制使用的填料：碎石类土，砂土，爆破石渣及含水量符合压实要求的粘性土。2、一般不作填料使用的：含有大量有机物的土壤，石膏或水溶性硫酸盐含量大于5的土壤，冻结或液化状态的泥炭，粘土或粉状砂质粘土等。（二）填土方法 人工、机械填土必须分层进行，并逐层压实。,第三节 土方工程施工,（三）压实方法1、碾压：适用于大面积填土工程。设备：平碾（压路机）、羊足碾和汽胎碾。2、夯实：主要用于小面积填土。设备：夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机。3、振动压实：主要用于压实非粘性土。设备：振动压路机、平板振动器等。,第三节 土方工程施工,第三节 土方工程施工,轮胎式压路机,轮胎驱动钢轮振动压路机,振动冲击夯,电动蛙式打夯机,第三节 土方工程施工,（四）影响填土压实的因素 主要影响因素：压实功、土含水量、每层铺土厚度和压实遍数。1、压实功,土在含水量一定的情况下，压实功愈大，土的密度就愈大，但并不成正比，因此压实遍数并不需要过多，一般38遍即可。,非线性关系,注：对松土不宜用重型碾压机械直接碾压，否则土层会有强烈起伏，压实效果不好，应先用轻碾压实，后用重碾压实。,第三节 土方工程施工,第三节 土方工程施工,2、含水量,在同一压实功条件下，填土的含水量对压实质量有直接影响。干燥土：摩阻力较大不易 压实。适当含水量土：水起润滑 作用，易于压实。,干燥土，土颗粒摩擦力大,饱和土，外力被部分水平衡,土的最佳含水量和最大干密度参考表,第三节 土方工程施工,3、铺土厚度,土在压实功的作用下，压应力随深度而逐渐减小。其影响深度与压实机械、土的性质和含水量有关。铺土厚度应小于压实机械压土时的有效作用深度。,第三节 土方工程施工,第三节 土方工程施工,（五）填土压实的质量检查填土压实后应达到一定的密实度及含水量要求。压实系数0为土的控制干重度d与土的最大干重度dmax之比。即：,d 用“环刀法”测定。,如：场地平整，压实系数为0.9左右，其它按规范。,第四节 土方工程机械化施工,一、土方机械的主要性能 正铲 反铲 单斗挖土机 推土机 拉铲 抓铲 铲运机二、土方工程机械的选择,第四节 土方工程机械化施工,一、土方机械的主要性能常用机械：单斗挖土机、推土机、铲运机等。（一）单斗挖土机 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。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。,第四节 土方工程机械化施工,第四节 土方工程机械化施工,1.正铲挖掘机前进向上，强制切土。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。正铲开挖方式：正向开挖，侧向装土。正向开挖，后方装土。,第四节 土方工程机械化施工,第四节 土方工程机械化施工,2.反铲挖掘机后退向下，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。反铲开挖方式：沟端开挖法：即反铲停于沟端，后退挖土，向沟一 侧弃土或装汽车运走。沟侧开挖法：即反铲停于沟侧，沿沟边开挖，可将 土弃于距沟边较远的地方。,第四节 土方工程机械化施工,反铲挖掘机,第四节 土方工程机械化施工,第四节 土方工程机械化施工,第四节 土方工程机械化施工,3.拉铲挖掘机后退向下，自重切土。开挖停机面以下一类至二类的土。,可开挖较大基坑（槽）和沟渠，挖取水下泥土或填筑路基、堤坝等。,第四节 土方工程机械化施工,4.抓铲挖掘机直上直下，自重切土。适用于开挖较松软的土。,宜于开挖窄而深的基坑或挖取水中淤泥，装卸碎石、矿渣等松散材料。,第四节 土方工程机械化施工,（二）推土机：特点：能单独进行挖土、运土、卸土工作，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300左右的缓坡。适用范围：施工场地清理，场地平整，开挖深度不大 的基坑以及沟槽的回填土等。,第四节 土方工程机械化施工,轮胎式推土机,履带式推土机,第四节 土方工程机械化施工,第四节 土方工程机械化施工,提高推土机效率的方法：,（1）槽形推土（2）下坡推土（3）并列推土,第四节 土方工程机械化施工,（三）铲运机：特点：一种能综合完成全部土方施工工序（挖土、运 土、卸土和平土）的机械。对行驶道路要求低，操纵灵活，生产效率较高。适用条件：地形起伏不大，坡度在 200 以内的大面积场 地平整，大型基坑开挖等。宜于开挖含水量 不超过27的松土和普通土。硬土需先松动 后，才可开挖。,第四节 土方工程机械化施工,铲运机分类：按行走机构分：拖式铲运机和自行式铲运机,拖式铲运机,自行式铲运机,第四节 土方工程机械化施工,第四节 土方工程机械化施工,第四节 土方工程机械化施工,提高推土机效率的方法：,（1）下坡铲土（2）跨铲法（3）推土机助铲,铲运机的运行路线,（1）环行路线（2）8字形路线,第四节 土方工程机械化施工,二、土方工程机械的选择1、选择土方机械的依据：（1）土方工程的类型及规模；（2）地质、水文及气候条件；（3）机械设备条件；（4）工期要求。2、土方机械与运土车辆的配合：车辆数量应保证挖土机连续工作。见书31页表1-7,第一章 土方工程,本章小结：1.了解土方工程施工特点；掌握土方量的计算、场地平整施工的竖向规划设计。2.掌握基坑开挖施工中的降低地下水位方法，基坑边坡稳定及支护结构设计方法的基本原理。3.熟悉常用土方机械的性能和使用范围。4.掌握填土压实和路堤填筑的要求和方法。5.自学爆破施工的基本概念及常用爆破方法。,第一章 土方工程,重点：土的可松性，土方量的计算，场地平整施工的竖向规划设计，轻型井点系统的设计，边坡塌方、流砂的原因及防治，填土压实的原理、方法及施工控制。难点：利用土的可松性系数进行土方量的计算，轻型井点的计算，影响填土压实的因素。灵活运用：达到能进行土方开挖方案（包括土方机械的选择）、基坑开挖的降水方案、基坑边坡支护方案、填土压实或路堤填筑及路堑挖筑方案的制定，场地平整施工的竖向规划设计。,