單元1.1：場地平整 - 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1、工程一 根底工程施工 單元1.1：場地平整 南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系單元1.1：場地平整 一、能力要求1、能進(jìn)行土方工程量計算2、能合理選擇土方施工機械3、能編制場地平整施工初步方案 二、知識要求1、了解土的工程性質(zhì)及土方調(diào)配方法2、熟悉土方工程量計算方法方格網(wǎng)法3、熟悉常用土方施工機械的特點、性能參數(shù)、 適用條件、作業(yè)方法4、掌握挖土機與自卸汽車配套計算5、熟悉土方填筑的要求與壓實方法 相關(guān)支撐知識 一、土的分類及工程性質(zhì)二、土 方 計 算三、土方調(diào)配四、土方機械化施工五、填土與壓實按土開挖的難易程度將土分為： 松軟土、普通土、堅土、砂礫堅土、軟石、次堅石、堅石、特堅硬石等八類。土的工

2、程分類與現(xiàn)場鑒別方法見表1.1所示。 一、土的分類及工程性質(zhì)一土的分類與鑒別 表1.1 土的工程分類與現(xiàn)場鑒別方法土的分類 土 的 名 稱 可松性系數(shù) 現(xiàn)場鑒別方法 KSKs一類土(松軟土) 砂，亞砂土，沖積砂土層，種植土，泥炭(淤泥) 1.081.17 1.011.03 能用鍬、鋤頭挖掘 二類土(普通土) 亞粘土，潮濕的黃土，夾有碎石、卵石的砂，種植土，填筑土及亞砂土 1.141.28 1.021.05 用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松 三類土(堅土) 軟及中等密實粘土，重亞粘土，粗礫石，干黃土及含碎石、卵石的黃土、亞粘土，壓實的填筑土 1.241.30 1.041.07 要用鎬，少許用鍬、鋤頭

3、挖掘，部分用撬棍 四類土(砂礫堅土) 重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密實的黃土，天然級配砂石，軟泥灰?guī)r及蛋白石 1.261.32 1.061.09 整個用鎬、撬棍，然后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘 土的分類 土 的 名 稱 可松性系數(shù) 現(xiàn)場鑒別方法 KSKs五類土(軟石) 硬石炭紀(jì)粘土，中等密實的頁巖、泥灰?guī)r、白堊土，膠結(jié)不緊的礫巖，軟的石炭巖 1.301.45 1.101.20 用鎬或撬棍、大錘挖掘，部分使用爆破方法 六類土(次堅石) 泥巖，砂巖，礫巖，堅實的頁巖，泥灰?guī)r，密實的石灰?guī)r，風(fēng)化花崗巖，片麻巖 1.301.45 1.101.20 用爆破方法開挖,部分用風(fēng)鎬 七類土 (堅石)

4、大理巖，輝綠巖，玢巖，粗、中?；◢弾r，堅實的白云巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r，風(fēng)化痕跡的安山巖、玄武巖 1.301.45 1.101.20 用爆破方法開挖 八類土(特堅硬石) ) 安山巖，玄武巖，花崗片麻巖，堅實的細(xì)?；◢弾r、閃長巖、石英巖、輝長巖、輝綠巖、玢巖 1.451.50 1.201.30 用爆破方法開挖 (二)土的工程性質(zhì) 1.土的含水量 2.土的天然密度和干密度 3.土的可松性系數(shù) 4.土的滲透性式中：m濕含水狀態(tài)土的質(zhì)量，kg； m干烘干后土的質(zhì)量，kg； mW 土中水的質(zhì)量，kg； mS固體顆粒的質(zhì)量，kg。1.土的含水量 土的含水量：土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比的百分率。

5、A、土的天然密度: 在天然狀態(tài)下，單位體積土的質(zhì)量。 它與土的密實程度和含水量有關(guān)。2.土的天然密度和干密度 B、干密度: 土的固體顆粒質(zhì)量與總體積的比值。 在一定程度上，土的干密度反映了土的顆粒排列緊密程度。土的干密度愈大，表示土愈密實。土的密實程度主要通過檢驗填方土的干密度和含水量來控制。 土的可松性：天然土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增加，雖經(jīng)振動夯實，仍然不能完全復(fù)原，土的這種性質(zhì)稱為土的可松性。土的可松性用可松性系數(shù)表示，即 式中 KS、KS土的最初、最終可松性系數(shù)； V1土在天然狀態(tài)下的體積，m3； V2土挖出后在松散狀態(tài)下的體積，m3； V3土經(jīng)壓(夯)實后的體積，m3。3.土的可松

6、性系數(shù)本卷須知：1、土的最初可松性系數(shù)KS是計算車輛裝運土方體積及挖土機械的主要參數(shù)；2、土的最終可松性系數(shù)是計算填方所需挖土工程量的主要參數(shù)。土的滲透性：指土體被水透過的性質(zhì)。土的滲透性 用滲透系數(shù)表示。滲透系數(shù)：表示單位時間內(nèi)水穿透土層的能力，以m/d表示；它同土的顆粒級配、密實程度等有關(guān)，是人工降低地下水位及選擇各類井點的主要參數(shù)。4.土的滲透性二、土 方 計 算一基坑與基槽土方量計算 二場地平整標(biāo)高與土方量 基槽土方量計算可沿長度方向分段計算： 式中 V1第一段的土方量，m3； L1 第一段的長度，m。 將各段土方量相加即得總土方量： 一基坑與基槽土方量計算 1、確定場地設(shè)計標(biāo)高1確定

7、場地設(shè)計標(biāo)高時應(yīng)考慮以下因素：滿足建筑規(guī)劃和生產(chǎn)工藝及運輸?shù)囊螅槐M量利用地形，減少挖填方數(shù)量；場地內(nèi)的挖、填土方量力求平衡，使土方運輸費用最少；有一定的排水坡度，滿足排水要求。二場地平整標(biāo)高與土方量 2初步設(shè)計標(biāo)高 場地設(shè)計標(biāo)高即為各個方格平均標(biāo)高的平均值?？砂聪率接嬎悖菏街校?H。所計算的場地設(shè)計標(biāo)高(m)； a 方格邊長(m)； N 方格數(shù)；H1l，H22任一方格的四個角點的標(biāo)高(m)。如令H11個方格僅有的角點標(biāo)高； H22個方格共有的角點標(biāo)高； H33個方格共有的角點標(biāo)高； H44個方格共有的角點標(biāo)高。那么場地設(shè)計標(biāo)高H0可改寫成以下形式 3場地設(shè)計標(biāo)高的調(diào)整 (1)土的可松性影響

8、H0H0+h圖1.3 考慮土的可松性調(diào)整設(shè)計標(biāo)高計算示意圖(2)場內(nèi)挖方和填土的影響(3)場地泄水坡度的影響 1單向泄水時各方格角點的設(shè)計標(biāo)高 HnH0li 2雙向泄水時各方格角點的設(shè)計標(biāo)高 HnH0lxixlyiy2、 場地平整土方計算 對于在地形起伏的山區(qū)、丘陵地帶修建較大廠房、體育場、車站等占地廣闊工程的平整場地，主要是削凸填凹，移挖方作填方，將自然地面改造平整為場地設(shè)計要求的平面。 場地挖填土方量計算有方格網(wǎng)法和橫截面法兩種。對于地形較平坦地區(qū)，一般采用方格網(wǎng)法；地形起伏變化較大地區(qū)，可采用橫截面法。方格網(wǎng)法計算場地平整土方量步驟為：(1) 讀識方格網(wǎng)圖 方格網(wǎng)圖由設(shè)計單位(一般在1/

9、500的地形圖上)將場地劃分為邊長a=1040m的假設(shè)干方格，與測量的縱橫坐標(biāo)相對應(yīng)，在各方格角點規(guī)定的位置上標(biāo)注角點的自然地面標(biāo)高(H)和設(shè)計標(biāo)高(Hn)，如圖1.4所示。圖1.4 方格網(wǎng)計算土方工程量(2)計算場地各個角點的施工高度 施工高度為角點設(shè)計地面標(biāo)高與自然地面標(biāo)高之差，是以角點設(shè)計標(biāo)高為基準(zhǔn)的挖方或填方的施工高度。各方格角點的施工高度按下式計算： 式中 hn角點施工高度即填挖高度(以“+為填填方高度，“-為挖挖方高度)，m； Hn角點的設(shè)計標(biāo)高，m； H角點的自然地面標(biāo)高，m。(3) 計算“零點位置，確定零線 方格邊線一端施工高程為“+，假設(shè)另一端為“-，那么沿其邊線必然有一不挖

10、不填的點，即為“零點(圖1.5)。圖1.5 零點位置計算示意圖零點位置按下式計算： 式中 x1、x2角點至零點的距離，m； h1、h2相鄰兩角點的施工高度(均用絕對值)，m a方格網(wǎng)的邊長，m。 確定零點的方法也可以用圖解法，如圖1.6所示。方法是用尺在各角點上標(biāo)出挖填施工高度相應(yīng)比例，用尺相連，與方格相交點即為零點位置。將相鄰的零點連接起來，即為零線。它是確定方格中挖方與填方的分界線。 圖1.6 零點位置圖解法零線位置(4) 計算方格土方工程量 按方格內(nèi)各角點平均施工高度乘以方格面積計算，即： (5) 邊坡土方量計算 場地的挖方區(qū)和填方區(qū)的邊沿都需要做成邊坡，以保證挖方土壁和填方區(qū)的穩(wěn)定。邊

11、坡的土方量可以劃分成兩種近似的幾何形體進(jìn)行計算，一種為三角棱錐體(圖1.7中、)，另一種為三角棱柱體()。 圖1.7 場地邊坡平面圖 土方調(diào)配：就是對挖方、填方和堆棄土三者之間關(guān)系進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)處理。好的土方調(diào)配方案，應(yīng)使土方總運輸量最小或土方運輸費用最少，而且又方便施工。 土方調(diào)配是土方工程施工 (土方規(guī)劃)中的一個重要內(nèi)容，在平整場地土方工程量計算完成后進(jìn)行。三、土 方 調(diào) 配土方調(diào)配的原那么：力求到達(dá)挖填方平衡和運距最短的原那么；近期施工與后期利用的原那么。土方調(diào)配的步驟：劃分調(diào)配區(qū) 計算各調(diào)配區(qū)的土方量 計算每對挖填方區(qū)之間的平均運距 進(jìn)行土方調(diào)配 畫出調(diào)配圖。四、土方機械化施工一、常用

12、土方施工機械 1、推土機 2、鏟運機3、挖土機二、 土方機械的選擇 1、土方機械選擇的原那么 2、土方開挖方式與機械選擇三、挖土機械配套計算四、土方填筑與壓實1. 推土機 按行走的方式，可分為履帶式推土機和輪胎式推土機。 履帶式推土機附著力強，爬坡性能好，適應(yīng)性強；輪胎式推土機行駛速度快，靈活性好。 目前，我國生產(chǎn)的履帶式推土機有東方32100、T-120、黃河220等；輪胎式推土機有TL160等。圖1.8 推土機2. 鏟運機 A、鏟運機是一種能綜合完成挖土、運土、卸土、填筑整平的機械。 B、按行走方式分為牽引式鏟運機和自行式鏟運機；C、按鏟斗操縱系統(tǒng)分，有液壓操縱和機械操縱兩種。D、施工方法

13、：為了提高鏟運機的生產(chǎn)效率，可以采取下坡鏟土、跨鏟法、推土機推土助鏟等方法，縮短裝土?xí)r間，使鏟斗的土裝得較滿。 圖1.9 鏟運機圖1.9 鏟運機3. 挖土機 A、挖土機按工作裝置不同，可分為正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟四種。 B、按其操縱機構(gòu)的不同，可分為機械式和液壓式兩類。C、液壓式單斗挖土機的優(yōu)點是能無級調(diào)速且調(diào)速范圍大；快速作業(yè)時，慣性小，并能高速反轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，可減少強烈的沖擊和振動；結(jié)構(gòu)簡單，機身輕，尺寸??；附有不同的裝置，能一機多用；操縱省力，易實現(xiàn)自動化。圖1.10 反鏟挖土機圖1.11 挖土機的類型1. 土方機械選擇的原那么 A、施工機械的選擇應(yīng)與施工內(nèi)容相適應(yīng)；B、土方施工機械的選

14、擇與工程實際情況相結(jié)合；C、主導(dǎo)施工機械確定后，要合理配備完成其他輔助施工過程的機械；D、選擇土方施工機械要考慮其他施工方法，輔助土方機械化施工。二、 土方機械的選擇 2. 土方開挖方式與機械選擇 (1) 平整場地常由土方開挖、運輸、填筑和壓實等工序完成。 地勢較平坦、含水量適中的大面積平整場地，選用鏟運機較適宜。 地形起伏較大，挖方、填方量大且集中的平整場地，運距在1000m以上時，可選擇正鏟挖土機配合自卸車進(jìn)行挖土、運土，在填方區(qū)配備推土機平整及壓路機碾壓施工。挖填方高度均不大，運距在100m以內(nèi)時，采用推土機施工，靈活、經(jīng)濟(jì)。 (2) 地面上的坑式開挖 單個基坑和中小型根底基坑開挖，在地

15、面上作業(yè)時，多采用抓鏟挖土機和反鏟挖土機。抓鏟挖土機適用于一、二類土質(zhì)和較深的基坑；反鏟挖土機適于四類以下土質(zhì)，深度在4m以內(nèi)的基坑。(3) 長槽式開挖 指在地面上開挖具有一定截面、長度的基槽或溝槽，適于挖大型廠房的柱列根底和管溝，宜采用反鏟挖土機；假設(shè)為水中取土或土質(zhì)為淤泥，且坑底較深，那么可選擇抓鏟挖土機挖土。假設(shè)土質(zhì)枯燥，槽底開挖不深，基槽長30m以上，可采用推土機或鏟運機施工。地面上的坑式開挖 (4) 整片開挖 對于大型淺基坑且基坑土枯燥，可采用正鏟挖土機開挖。假設(shè)基坑內(nèi)土潮濕，那么采用拉鏟或反鏟挖土機，可在坑上作業(yè)。(5)對于獨立柱根底的基坑及小截面條形根底基槽的開挖，那么采用小型液

16、壓輪胎式反鏟挖土機配以翻斗車來完成淺基坑(槽)的挖掘和運土。 三、挖土機械配套計算 1挖土機數(shù)量確定 (臺) 式中 Q土方量(m3)； P挖土機生產(chǎn)率(m3臺班) ； T工期(工作日)； C每天工作班數(shù)； K時間利用系數(shù)(0.80.9)。2自卸汽車配套計算自卸汽車數(shù)量應(yīng)保證挖土機能連續(xù)工作，可按下式工作： (臺)式中 Ts自卸汽車每一工作循環(huán)的延續(xù)時間(min)；t1自卸汽車每次裝車時間(min)，t1nt；n自卸汽車每車裝土次數(shù)：Ql自卸汽車的載重量(m3)； 五、土方填筑與壓實一、填土的要求 土料選擇：填方土料應(yīng)符合設(shè)計要求，如無設(shè)計要求時應(yīng)符合以下規(guī)定：碎石類土、爆破石渣、砂土使用細(xì)、粉

17、砂時應(yīng)取得設(shè)計單位同意，可用作表層以下的填料。含水量符合壓實要求的粘性土，可用作各層填料。淤泥和淤泥質(zhì)土一般不能用作填料，但在軟土或沼澤地，經(jīng)過處理含水量符合壓實要求后，可用于填方中的次要部位。對含有大量有機物、石膏、水溶性硫酸鹽含量大于5%的土壤、凍結(jié)土等，一般不作場地填土。 填筑要求：填土應(yīng)分層進(jìn)行，并盡量用同類土填筑。如果用不同土填筑時，應(yīng)將透水性大的土填筑在下層，透水性小的土填筑在上層，不能將各種土混雜使用。每層按規(guī)定的厚度填筑、壓實并經(jīng)檢驗合格后，再填筑上層。 當(dāng)填方位于傾斜的山坡時，應(yīng)將斜坡修筑成12階梯形邊坡后施工，以免填土橫向移動，并盡量用同類土填筑。回填施工前，填方區(qū)的積水采

18、用明溝排水法排除，并去除雜物。 二、土的壓實方法填土的壓實方法一般有碾壓、夯實、振動壓實等幾種。 碾壓法是靠沿填筑面滾動的鼓筒或輪子的壓力壓實填土的，適用于大面積填土工程。碾壓機械有平碾(壓路機)、羊足碾、振動碾和汽胎碾。碾壓機械進(jìn)行大面積填方碾壓，宜采用“薄填、低速、多遍的方法。 圖1.12 碾壓機械(a)自行式平碾；(b)拖式羊腳碾圖1.13 蛙式打夯機1夯頭；2夯架；3三角皮帶；4托盤夯實方法是利用夯錘自由下落的沖擊力來夯實填土，適用于小面積填土的壓實。夯實機械有夯錘、內(nèi)燃夯土機和蛙式打夯機等。 圖1.14 平板振動機振動壓實法：振動壓實法是將振動壓實機放在土層外表，借助振動設(shè)備使土顆粒發(fā)生相對位移而到達(dá)密實，每層鋪土厚度為250mm350mm，每層壓實遍數(shù)為34遍。這種方法適用于振實非粘性土。三、填土壓實的影響因素 填土壓實的主要影響因素為壓實功、土的含水量以及每層鋪土厚度。 1.壓實功的影響 見圖1.15。 圖1.15 土的密度與壓實功的關(guān)系示意圖2.含水量的影響 填土含水量的大小直接影響碾壓(或夯實)遍數(shù)和質(zhì)量。 較為枯燥的土，由于摩阻力較大，而不易壓實；當(dāng)土具有適當(dāng)含水量時，土的顆粒之間因水的潤滑作用使摩阻力減小，在同樣壓實功作用下，得到最大的密實度，這時土的含水量稱做最正確含水