土方调配与施工机械.ppt

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1、土木工程施工,（房屋建筑方向 2011版）,前 言,本课程是土木专业(房建方向)的一门实践性强、综合性大、涉及知识面广的骨干专业课程，它的任务是研究土木工程施工的局部规律和全局性规律。是同学们步入工作岗位后要学以致用、安身立命的主要课程之一。无论同学们毕业后在土木建筑领域从事何种职业和岗位，本课程的专业知识都将使你受用终生。,古人学问无遗力，少壮功夫老始成。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。,前 言,本课程的诸多专业术语、概念和知识点常常是求职面试时主考官信手拈来的试题，本课程是你求职的敲门砖！,本课程的施工程序、工艺流程、操作要点、质量要求等内容直接与现行规范的强制性条文接轨，这些知识将使你在

2、职场受用一生！,前 言,广度决定视野!深度成就水平!角度发现机遇！,第1章 土方工程,第1讲 土方调配与施工机械第2讲 基坑支护与降水第3讲 土方开挖与填筑,第1章 土方工程,【教学要求】了解土方工程特点；掌握场地设计标高的确定、调整与土方调配；熟悉边坡稳定及基坑支护的基本原理及主要方法；了解施工排、降水方法及流砂防治措施；熟悉常用土方机械的性能和使用范围；掌握土方的填筑与压实的要求和方法。,【教学重点】土方调配；边坡稳定及基坑支护的方法；轻型井点降水；土方的填筑与压实。,【教学难点】表上作业法进行土方调配；轻型井点降水;边坡稳定及基坑支护；影响填土压实的因素。,【时间安排】本章共3讲、6学时

3、。,向家坝左岸300m以上高边坡开挖,第1讲 土方调配与施工机械,1 概述2 土方量的计算与调配3 土方施工机械,邵阳学院 杨宗耀（教授级高工）,第1章 土方工程,1 概 述,包括一切土的挖掘、填筑、运输等过程以及排水降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。常见的土方工程施工内容有：,1.1 土方工程的内容,场地平整：包括障碍物拆除、场地清理、确定场地设计标高、计算挖填土方量、合理进行土方平衡调配等。,第1讲 土方调配与施工机械,共58页 第1页,土方回填与压实：包括土料选择、运输、填土压实的方法及密实度检验等。,开挖沟槽、基坑(竖井、隧道、修筑路基、堤坝)：包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和

4、支护结构等。,基坑土方开挖,1.2 土方工程的施工要求,土方量少、工期短、费用省；因地制宜编制合理的施工方案，预防流砂、管涌、塌方等事故发生，确保安全；,1 概 述,要求标高、断面控制准确；,应尽可能采用先进的施工工艺、施工组织和机械化施工。,土体有足够的强度和稳定性；,基坑土方开挖,道路土方开挖,共58页 第2页,1.3 土的工程分类,1 概 述,共58页 第3页,1.4 土的工程性质,天然密度-是指土在天然状态下单位体积的质量，它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。干密度-是指单位体积中固体颗粒的质量，它是用以检验土压实质量的控制指标。,土的质量密度,取土环刀 标准击实仪,不同类的土，其

5、最大干密度是不同的;同类的土在不同的状态下(含水量、压实程度)其密实度也是不同的。,1 概 述,共58页 第4页,土的含水量W,是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比：,快速含水量测定仪,W（G1-G2）G2,含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土质量;土的含水量超过2530%，则土方施工机械容易打滑、陷车;回填土则需有最佳含水量方能夯压密实，获得最大干密度。,土的渗透性,是指水流通过土中孔隙的难易程度。地下水在土中的渗流速度 V 与土的渗透系数 K 和水头梯度 I 有关，渗流速度按达西公式计算：,V（m/d）=KI,渗透系数 K 值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性,1.

6、4 土的工程性质,共58页 第5页,土的可松性,即自然状态下的土，经开挖后，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。土的可松性用可松性系数 KS 表示。土的最初可松性系数 KS=V2/V1；土的最后可松性系数 K，S=V3/V1。式中：V1土在天然状态下的体积；V2土经开挖后的松散体积；V3土经回填压实后的体积。,不同分类的土的可松性系数可参考下表：,土的最初可松性系数KS是计算挖掘机械生产率、运土车辆数量及弃土坑容积的重要参数；最后可松性系数K，S是计算场地平整标高及填方所需的挖方体积的重要参数,1.4 土的工程性质,共58页 第6页,土的可松性参考值,1.4 土的工程

7、性质,共58页 第7页,土的分类及性质一.土的分类1、按地基土分类：根据土的颗粒级配或塑性指数分六类 岩石,碎石土,砂土,粉土,粘性土,人工填土2 土的工程分类：按施工的难易程度分八类 松软土,普通土,坚土,砂砾坚土,软石,次坚石 坚石,特坚石,二.土的性质 这里只讨论土的工程性质，即土的可松性、土的含水量、土的渗透性。1 可松性1)定义：自然状态下的土,经过开挖后,其体 积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍不能恢复到原来的体积,其这种性质称为土的可松性2)可松性的表示可松性系数(1)最初可松性系数 KsV2 开挖后土的松散体积 V1 土的自然体积,(2)土的最终可松性系数 Ks V3 土压实

8、后的体积 V1 土的自然体积,3)可松性的利用（1）借土，弃土时应考虑土的可松性 Q借土或弃土的量，正表示弃土，负表示借土；Vt；Vw填或挖方的体积；Ks；Ks土的可松性,例题 某场地的挖方体积为1000m3,填方体积为1500m3,ks=1.08,ks=1.03,问该场地是借土还是弃土?若用运土量为5m3/车汽车运土,问应运多少车次,例题 某场地的挖方体积为1000m3,填方体积为1500m3,ks=1.08,ks=1.03,问该场地是借土还是弃土?若用运土量为5m3/车汽车运土,问应运多少车次 解:根据公式 Q=（1000-1500/1.03)1.08=-492.8m3 结果为负，故该场地

9、应借土 运土的车次为 n=492.8/5=99(车次),由于可松性的存在,运土时应考虑工具的容量。由于可松性的存在，原土结构受到破坏时不能用原土回填。再例：施工某基础工程，已知该基坑的尺寸为深X长X宽1.5X4.0X3.5m,该基础处地基土的Ks=1.05,Ks=1.02,地面以下基础体积为7.50m3，问：（1）分层压实回填平至自然地面后，该基础工程有无余土？（2）余多少？,解（1）基坑体积V1=1.5*4*3.5=21.0m3 自然地面下基础体积V7.5 m3 回填压实体积V3=21-7.5=13.5m3 总挖出土体积V=21*1.05=22.05m3 回填用土体积V13.5/1.02*1

10、.05=12.61 余土体积VV=22.05-12.61=9.44（2）有余土。为：9.44,2 土的含水量 1）定义：土中水的重量与土的固体颗粒重量之比称为土 的含水量。2）表达式=Ww/W 100%式中：土的含水量；Ww 土中水的重量；W 土中固体颗粒的重量；3）应用（1）填土时应考虑土的最佳含水量（2）含水量的高低对土的承载力和边坡的稳定性有影响。,第二节土方量的计算一基坑，基槽的土方量的计算、基坑对于基坑土方量可按立体几何中的拟柱体（由两个平行平面做上、下底的一种多面体）体积计算，先计算上、下两个面的面积F1、F2，再计算其体积。如图1-1示，计算公式为 或,开挖深度；、上下两个面的面

11、积；a、b 底面的长度和宽；m 放坡系数。图1-1,2 基槽沟槽土方量可沿其长度方向分段（截面相同的不分段）计算，先计算截面面积，再求长度，累计各段计算土方量，如图1-2示，可按下式计算Vi 第i段的体积（m3）；F1、F2 第i段的两端面积（m2）；Li 第i段的长度；F0 第i段的中截面积；,推土机操纵灵活、运转方便、所需工作面小、行驶速度快，能爬300左右的坡。适用于场地平整、开挖深度不大的基坑、移挖作填、填筑堤坝、回填基坑和基槽土方、为铲运机助铲、为挖掘机清理集中余土和创造工作面，修路开道、牵引其它无动力施工机械，大马力推土机还可犁松坚岩。,3 土方施工机械,3.1 推土机施工,TQ2

12、30G全液压高原推土机,TY320C前铲后犁推土机,土方推送 移挖作填 水中清碴 平整场地,共58页 第35页,提高推土机生产效率的方法,3.1 推土机施工,下坡推土,顺地面坡势沿下坡方向推土，可增大铲刀切土深度和运土数量，缩短推土时间、节约能源，提高生产率约3040%。,下坡推土,下坡推土,空车返回爬坡,共58页 第36页,并列推土,大面积施工区可采用23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1530%。,3台推土机并列推土,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

13、。,3.1 推土机施工,共58页 第37页,2台以上推土机在同区域作业时前后距离8m,左右距离1.5m,铲运机操纵简单、运转方便、行驶速度快、生产效率高。是能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等全部土方施工工序的施工机械。适用于坡度为200 以内的大面积场地平整、大型基坑开挖、填筑路基堤坝。,3.2 铲运机施工,3 土方施工机械,CL9A自行式铲运机,CTY9A拖式铲运机,卡特彼勒18m3拖式铲运机,宇通重工CTY9A拖式铲运机,共58页 第38页,常用斗容量：28m3；经济运距：自行式8001500m；拖式600m；效率最高的经济运距为200350m；双联铲运或挂大斗铲运时，经济运距可增加

14、至1000m。,3.2 铲运机施工,运距愈长、生产效率愈低，超过经济运距时应考虑汽车运输。,铲运机施工作业中,卡特彼勒铲运机在爬坡,共58页 第39页,铲运机的运行路线,椭圆形或大环形路线：在地形起伏不大、填方不高(1.5m)的路堤宜采用大环形路线。每隔一定时间变换铲运机行驶方向，以免机械单侧磨损。椭圆形路线适用施工地段较短的情况。,“8”字形路线：该路线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。在地形起伏较大、施工地段狭长时采用。,铲运机的运行路线,铲运机施工,3.2 铲运机施工,共58页 第40页,提高铲运机生产效率的方法,下坡铲

15、土：利用机械重力的水平分力来加大切土深度并缩短铲土时间。,推土机助铲：在较坚硬的土层中用推土机助铲，可加大铲刀切削力、切土深度和铲土速度。助铲间隙可兼作松土、平整工作。,挖近填远、挖远填近：挖土先从距离填土区最近一端开始，由近而远；填土则从距挖土区最远一端开始，由远而近。既可使铲运机始终在合理的经济运距内工作，又可创造下坡铲土的条件。,下坡铲土,推土机助铲,3.2 铲运机施工,共58页 第41页,双联铲运：拖式铲运机的动力有富余时，可串连两个铲斗进行双联铲运。对坚硬土层，先铲满一个斗，再铲另一个斗，即“双联单铲”；松软 土层则两个斗同时铲 土，即“双联双铲”。,跨铲法：在较坚硬的地段挖土时可采

16、取预留土埂、间隔铲土的方法。可缩短铲土时间和减少向外撒土，提高效率。,挂大斗铲运：在土质松软地区，可改挂大型土斗，充分利用拖拉机的牵引力提高工效。,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,波浪式铲土法,3.2 铲运机施工,共58页 第42页,卡特彼勒 657G 铲运机,657G铲运机斗容量达85t，是07年的新品，铲斗可上下，内部推板可动，铰链式转向，可前后拖挂。,3.2 铲运机施工,共58页 第43页,3.3 挖掘机施工,挖掘机主要用于挖掘基坑、沟槽、清理和平整场地，更换工作装置

17、后还可进行装卸、起重、打桩等其它作业，能一机多用，工效高、经济效果好，是工程建设中的常用机械。,按行走方式分：履带式、轮胎式；按工作装置分：正铲、反铲、抓铲、拉铲。常用的是正铲和反铲挖掘机，斗容量0.12.5m3。,单斗式挖掘机工作简图,3 土方施工机械,共58页 第44页,3.3.1 正铲挖掘机,正铲的特点是“前进向上，强制切土”。适用于开挖含水量较小的一类土和经爆破的岩石及冻土,主要用于开挖停机面以上的土方，需自卸汽车配合完成挖运作业。开挖大型基坑需设置上下坡道,3.3 挖掘机施工,共58页 第45页,正铲的开挖方式,正向开挖 侧向装土,点击动画正铲挖土,挖土机向前进方向挖土，汽车停在侧面

18、装土。,此法卸土时回转角小、运输方便、生产效率高、应用较广。,正向开挖 侧向装土,3.3 挖掘机施工,共58页 第46页,正向开挖 侧向装土邦立CE1000-7正铲挖掘机(四川),日立EX3600E-6正铲挖掘机,正铲的开挖方式,正向开挖 后方装土,挖土机向前进方向挖土，汽车停在后面装土。,此法卸土时回转角大、汽车需倒车开入，运输不方便。只适用于基坑宽度较小、深度较大的情况,正向开挖 后方装土,3.3 挖掘机施工,共58页 第47页,正向开挖 后方装土,点击动画正铲挖土,3.3.2 反铲挖掘机,反铲的特点是“后退向下,强制切土”，适用于开挖一至三类的砂土或粘土,主要用于开挖停机面以下46m的基

19、坑、基槽、管沟。对湿土、地下水位较高处也适用。,3.3 挖掘机施工,共58页 第48页,反铲的开挖方式,沟端开挖法,蔺家坝泵站泵站基坑开挖现场,沟端开挖法,即反铲停于沟端，后退挖土，向沟一侧弃土或装车运走。,沟端开挖法,挖掘宽度不受机械最大挖掘半径限制,同时可挖到最大深度。,3.3 挖掘机施工,共58页 第49页,沟侧开挖法,点击动画反铲挖土,深基坑的接力开挖,管沟的沟侧开挖,即反铲停于沟侧，沿沟边开挖，它可将土弃于距沟较远的地方，如装车则回转角度较小，但边坡不易控制。,沟侧开挖法,一般用于横挖土层和需将土方卸到离沟边较远的距离时使用。,3.3 挖掘机施工,共58页 第50页,3.3.3 拉铲

20、挖掘机,拉铲的特点是“后退向下，自重切土”，其挖土半径和深度较大，能挖停机面以下的一至二类土。适于开挖深度较大的基坑、沟渠以及填筑路基、修筑堤坝、河道清淤。,拉铲挖掘机铲土 拉铲挖掘机甩斗,3.3 挖掘机施工,共58页 第51页,点击动画拉铲挖土,抓铲的特点是“直上直下,自重切土”，挖掘力稍小,能挖一至二类土,抓铲适于开挖土质较松软，施工面狭窄而深的基坑、深槽、沉井挖土,，清理河泥等。挖淤泥时，抓斗易被淤泥吸住，应避免用力过猛，以防翻车。抓铲施工一般均需加配重,3.3 挖掘机施工,3.3.4 抓铲挖掘机,点击动画抓铲挖土,共58页 第52页,3.4 凿岩机械,履带式潜孔钻机,液压凿岩机,锚杆钻

21、机,主要有气动凿岩机、液压凿岩机、凿岩台车和锚杆钻机四大类。,小型活塞式空压机,手持式凿岩机,气腿式凿岩机,3 土方施工机械,共58页 第53页,主要用来铲、装、卸、运土与砂石类散装物料，也可对岩石、硬土进行轻度铲掘，更换工作装置后可推土、起重、装卸等作业。铲容量一般1.56.1m3。,3.5 其它土方施工机械,3.5.1 装载机,宇通ZL50E-1轮胎式装载机,3 土方施工机械,共58页 第54页,前铲后挖，小巧灵活、多能高效，集挖掘机和装载机之优点,是最受工地欢迎的土方施工机械之一。,3.5.2 挖掘装载机“两头忙”,卡特两头忙,WZ30-25常林挖掘装载机,3.5 其它土方施工机械,柳工

22、766挖掘装载机,共58页 第55页,起重装卸 填土夯实 道路表面打磨,装上抓钩拔树桩 换上液压锤破碎忙,“两头忙”的一机多用,共58页 第56页,3.5 其它土方施工机械,3.5.3 轮斗式挖掘机,又称斗轮机，目前国内主要在电厂干煤棚及矿山行业应用，其强大的土方挖掘能力将在特大型建设工程中大显身手。,3.5 其它土方施工机械,共58页 第57页,3.5.4 平地机,成工MGB20B平地机 平地机在平整作业,3.5 其它土方施工机械,利用刮刀平整地面的土方机械。刮刀装在机械前后轮轴之间，能升降、倾斜、回转和外伸。动作灵活准确，操纵方便，平整场地有较高的精度，广泛用于公路、机场等大面积的填方平整作业。,共58页 第58页,