1、第一章 土方工程,第一节 土的工程分类及性质第二节 场地平整第三节 土方调配第四节 土方工程的准备与辅助工作第五节 土方工程的机械化施工,目的要求 熟悉：土方工程分类及施工特点。 掌握：土的工程性质，土的工程分类。讲授重点 土的工程分类讲授难点 土的可松性,第一节 土的工程分类及性质,一、土方工程的概念、特点、分类1、概念土方工程：包括一切土的挖掘、填筑和运输等过程以及排水、降水、土壁支撑准备工作和辅助工作。2、施工分类 主要：场地平整；基坑（槽）开挖；土方填筑辅助：施工排、降水；土壁支撑。3、施工特点（1）量大面广；（2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长；（3）施工条件复杂，受地质、水文、
2、气侯影响大，不确定因素多。,二、土的工程分类,按开挖的难易程度分为八类 一类土（松软土）、二类土（普通土) 三类土（坚土）、 四类土（砂砾坚土）机械或人工直接开挖五类土（软石）、六类土（次坚石） 七类土（坚石）、八类土（特坚石）爆破开挖,1、土的可松性：自然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。最初可松性系数 1.081.5最后可松性系数 1.011.3 V1 土在自然状态下的体积。 V2 土经开挖后松散状态下的体积。 V3 土经回填压实后的体积。 用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土 对施工的影响：1）土开挖后，承载力下降；2）对土方的平衡调配、计算取土
3、或弃土数量确定装运车辆及挖土机械等有直接影响。,三、土的工程性质,例 题,例1：已知某基坑体积V=581.3m3，土的KS=1.20， KS=1.10。挖出土用装载量为4m3/每车的汽车运走，求所需车次。n=(V1*Ks)/4=(174.39)175车 例2：某工程需回填土的体积为120m3 ，所取土的KS=1.20， KS=1.03。求所取土的工程量。V3=V1* KS=123.6m3 *土方工程量是以自然状态的体积来计算的。 * KS是计算土方施工机械及运土车辆等的重要参数。 * KS是计算场地平整标高及填方时所需挖土量的重要参数。,2、土的渗透性,土体被水透过的性质，用渗透系数K表示。K
4、的意义：水力坡度（I=h/L）为1时，单位时间内水穿透土体的速度（V=KI）,K的单位：m / d 。 粘土 0.1，粗砂5075，卵石100200 用途：降低水位方法，回填 影响：在细砂土或粉土中，水的渗流可能引起流砂；在砂性土中，可能引起管涌，导致土体塌陷。,3、土的质量密度：天然密度 =m/v：一般 =1620 KN/m3干密度 d=ms/v：是检测填土密实程度的指标。（105，烘干34h） 影响：土的密度越大，越坚硬，难挖掘 4、土的含水量：天然含水量 W=（G湿-G干）/G干 分类： W5% 干土 5%W30% 潮湿土 W30% 湿土 影响 ： W20% 会造成汽车打滑 （2530%
5、陷车）不宜机械施工、行车，边坡稳定；当含水量过大时会造成橡皮土最佳含水量可使填土获得最大密实度的含水量（击实试验、手握经验确定“手握成团、落地开花”）。,5、土的休止角： 定义：在某一状态下土体可以稳定的坡度 坡度=h/b=1：b/h=1：m m=b/h 坡度系数 应用：1）不同土体采用不同的坡度；2）水工建筑中的大坝和永久性土工建筑物，为保持土壁稳定常取用休止角作为其坡度角。,思考题：,1、根据土的开挖难易程度分为 类土。 2、什么叫土的可松性？ 3土的可松性对土方施工有何影响? 4、土的渗透性指：,第二节 场地平整,目的要求 了解：三棱柱法计算土方量；边坡土方量计算方法。 熟悉：影场地设计
6、标高的调整方法。 掌握：基坑（基槽）土方量计算公式，场地平整的基本原则和计算步骤及方法。讲授重点 基坑（基槽）土方量计算，场地平整的基本原则和计算步骤及方法。讲授难点 场地平整的基本原则和计算步骤及方法。,场地平整：将自然地面改造成人们所要求的平面。 一、场地平整前的施工准备工作1.了解施工现场技术资料；2.场地清理；3.地面水排除；4.修建临时道路、临时设施；5.制度冬、雨季施工措施 二、场地平整土方量计算 （一）场地设计标高确定考虑的因素：满足规划、生产工艺和运输的要求； 尽量利用地形，减少挖填方数量；争取在场区内挖填平衡，降低运输费; 有一定泄水坡度，满足排水要求。 场地设计标高一般在设
7、计文件上规定，如无规定：*小型场地挖填平衡法*大型场地最佳平面设计法（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）,1、初定标高（按挖填平衡）,方法：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） 。,则场地初定标高：H0=（H11+H12+H21+H22）/4n H11、 H12、 H21、 H22 一个方格各角点的自然地面标高；n 方格个数。 或：H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4n 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。,2、调整场地初定标高按泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等调整。
8、（A）按泄水坡度调整各角点设计标高 ：,H0,(2)双向排水时，任意点点设计标高为：,Hn,Hn = H0 L i,Hn = H0 Lx ix L yi y,(1)单向排水时，任意点设计标高为:,Hn,（B）按土的可松性调整各角点设计标高 ：由于土具有可松性，虽经回填压实，仍然恢复不了原来状态的体积，造成填土的多余，因此相应地提高了设计标高。h为土的可松性引起的设计标高增加值 设计标高调整后的总挖方体积为Vw / = Vw - Fwh 总填方体积为：VT /= Vw / K s/= （ Vw - Fw h ） K s /由于设计标高H0的提高而需要增加的填方体积为：h FT = VT/ -VT
9、 = （VW - Fw h）KS/ - VT 因为V T = VW 所以h FT =（VW - FW h ） KS/ - VW,考虑土的可松性后，场地设计标高应调整为：H 0 / = H0 + h,（C）按借土或弃土调整各角点设计标高 ： 将部分挖方就近弃于声场外（简称弃土）或将土部分填方就近取土于场外（简称取土），均会引起挖填土方量的变化。 场地设计标高的调整可按下近似公式确定：H0/=H0Q/na2 Q假定按初步场地设计标高H0平整后多余或不足的土方量； n场地方格数；a方格边长。 考虑土的最终可松性，需要提高设计标高；考虑场外取土或弃土时，相应提高或降低设计标高.3.确定施工高度hi=H
10、n-Hihi施工高度； Hn 经过调整后的角点最终设计标高Hi 原地形相应角点标高。,【例】某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度ix =2，iy=3，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高。,解：1.确定场地设计标高 （1）初步设计标高（场地平均标高） H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4n=70.09+71.43+69.10+70.70+2（70.40+70.95+69.71+）+4（70.17+70.70+69.81+70.38） /（49）=70.29（m）,70.09,70.09,（2）按泄水坡度调整设计标高：,Hn = H0 Lx ix L yi
11、 y ； H1 =70.29302+303=70.32,70.32,70.36,70.40,70.44,70.26,70.30,70.34,70.38,70.20,70.24,H070.29,H2 =70.29102+303=70.36,H3=70.29+102+303=70.40,其它见图,（3）计算各方格角点的施工高度 hi ： hi= HnHi 即：hi=各角点的设计标高自然地面标高（m）,h1 =70.3270.09=0.23 （m） 正值为填方高度。,+0.23,-0.04,-0.55,-0.99,+0.55,+0.13,-0.36,-0.84,+0.83,h2 =70.3670.4
12、0=0.04 （m）,负值为挖方高度,（二）场地平整土方量计算 计算方法有：方格网法和断面法 A.方格网法 （1）确定”零线“零线即挖方区和填方区的分界线，在该线上的施工高度为零。在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法求出各零点的位置，将方格网中各相邻边线上的零点连接起来，即为零线。,2、确定零线（挖填分界线）插入法、比例法找零点 零点连线（形成零线）,0,0,1、基坑土方量按拟柱体法,V=(F下+4F中+F上)H/6,F下,F上,(2)土方工程量计算 (一)基坑(槽)和路堤的土方量计算,Fi,2、基槽（路堤）土方量：,沿长度方向分段计算Vi，再 V = Vi 断面尺寸不变的槽段：
13、Vi =FiLi 断面尺寸变化的槽段：Vi =(Fi1+4Fi0+Fi2)Li/6槽段长Li：外墙槽底中中，内墙槽底净长,(二)方格中土方量计算 1.四角棱柱体法 1）方格四个角点全挖、全填： V挖（填）=a2 h/4 2）方格四个角点二挖、二填： V挖（填） = a2 h挖（填） 2 / 4 hV挖（填）挖方或填方的体积； h方格四个角点施工高度绝对值总和； h挖（填） 方格角点挖或填施工高度绝对值之和。,3）方格三个角点为挖方，另一个角点为填方： 填方体积：挖方体积：2.三棱柱法 计算时先把方格网顺地形等高线将各个方格划分成三角形。 每个三角形的三个角点的填挖施工高度，用h1、h2、h3表
14、示,1）当三角形三个角点全部为挖或填时其挖填方体积为： a方格边长（m） 2）三角形三个角点有挖有填时，零线将三角形分成两部分，一个是底面为三角形的锥体，一个是底面为四边形的楔体：,*四方棱柱体的计算公式是根据平均中断面的近似公式推导而得的，当方格中地形不平时，误差较大，但计算简单，宜于手工计算。*三角棱柱体的计算公式是根据立体几何体积计算公式推导出来的，当三角形顺着等高线进行划分时，精确度较高，但计算繁杂，适宜用计算机计算。 （三）边坡土方量计算土方量可以划分为两种近似的几何形体进行计算，一种为三角形棱锥体（如图中 ）另一种为三角棱柱体（如图中的）A、三角形棱锥体体积L1边坡的长度（m） F
15、1边坡的端面积（m2）； h2角点的挖土高度； m边坡的坡度系数。B、三角棱柱体边坡体积,L1边坡的长度（m）；,B、断面法在地形起伏变化较大的地区，或挖填深度较大，断面又不规则的地区，采用断面法比较方便。 沿场地取若干个相互平行的断面（可利用地形图定出或实地测量定出），将所取的每个断面（包括边坡断面），划分为若干个三角形和梯形。,f1=h1*d1/2 f2=(h1+h2)*d2/2 fn=hn*dn/2,【例1.1】某建筑场地方格网如图1.7所示，方格边长为20m20m，填方区边坡坡度系数为1.0，挖方区边坡坡度系数为0.5，试用公式法计算挖方和填方的总土方量。,【解】 (1) 根据所给方格
16、网各角点的地面设计标高和自然标高，计算施工高度结果列于图1.8中。由公式得：h1=251.50-251.40=0.10 h2=251.44-251.25=0.19h3=251.38-250.85=0.53 h4=251.32-250.60=0.72h5=251.56-251.90=-0.34h6=251.50-251.60=-0.10h7=251.44-251.28=0.16 h8=251.38-250.95=0.43h9=251.62-252.45=-0.83 h10=251.56-252.00=-0.44 h11=251.50-251.70 =-0.20 h12=251.46-251.40
17、=0.06,(2) 计算零点位置。从图1.8中可知，15、26、67、711、1112五条方格边两端的施工高度符号不同，说明此方格边上有零点存在。由公式求得：15线 x1=4.55(m)26线 x1=13.10(m)67线 x1=7.69(m)711线 x1=8.89(m)1112线 x1=15.38(m),将各零点标于图上，并将相邻的零点连接起来，即得零线位置，如图1.8。 (3) 计算方格土方量。方格、底面为正方形，土方量为：V(+)=202/4(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3) V(-)=202/4(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3) 方格底
18、面为两个梯形，土方量为：V(+)=20/8(4.55+13.10)(0.10+0.19)=12.80(m3)V(-)=20/8(15.45+6.90)(0.34+0.10)=24.59(m3),方格、底面为三边形和五边形，土方量为：V(+)=65.73 (m3) V(-)=0.88 (m3) V(+)=2.92 (m3) V(-)=51.10 (m3) V(+)=40.89 (m3) V(-)=5.70 (m3) 方格网总填方量：V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34 (m3)方格网总挖方量：V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=2
19、53.26 (m3),(4) 边坡土方量计算。如图1.9，、按三角棱柱体计算外，其余均按三角棱锥体计算，依式 1.11、1.12 可得：V(+)=0.003 (m3) V(+)=V(+)=0.0001 (m3) V(+)=5.22 (m3) V(+)=V(+)=0.06 (m3) V(+)=7.93 (m3),V(+)=V(+)=0.01 (m3) V=0.01 (m3) V11=2.03 (m3) V12=V13=0.02 (m3) V14=3.18 (m3) 边坡总填方量： V(+)=0.003+0.0001+5.22+20.06+7.93+20.01+0.01=13.29(m3) 边坡总
20、挖方量：V(-)=2.03+20.02+3.18=5.25 (m3),思考题,1平整场地时，初步确定场地设计标高的原则是： 。 2、什么叫零点？什么叫零线？ 3、施工高度： 。 4、土方量计算方法有哪几种?,5、某基坑底长80m，宽60m，深8m，四边放坡，边坡坡度1：05，试计算挖土土方工程量？如地下室的外围尺寸为78m 58m，土的最初可松性系数Ks=1.13，最终可松性系数为KS= 103，求出地下室部分回填土量，回填结束后，余土外运，用斗容量5m3的车运，需运多少车 ？ 解:基坑挖土土方工程量： V=(F下+4F中+F上)H/6=(60*80+4*84*64+88*68）*8/6=43
21、050.7 m3 地下室体积： 78*58*8=36192m3 回填土土方工程量（夯实状态）：V填=挖土体积地下室体积=43050.7-36192=6858.7m3 回填土量（天然状态）V1=V填/Ks=6858.7/1.03=6659 余土量（松散状态）V余=Ks（VV1）=（43050.7-6659）*1.13=41122.6m3 需运车数n= V余/5=41122.6/5= 8225 ：需运车数8225辆,第三节 土方的调配,在施工区域内，挖方、填方或借、弃土的综合协调。1、要求：总运输量最小；土方施工成本最低。2、步骤： （1）找出零线，画出挖方区、填方区； （2）划分调配区 注意：1
22、）位置与建、构筑物协调，且考虑开、施工顺序；2）大小满足主导施工机械的技术要求；3）与方格网协调，便于确定土方量； 4）借、弃土区作为独立调配区。,B1,B2,B3,（3）找各挖、填方区间的平均运距（即土方重心间的距离）可近似以几何形心代替土方体积重心 （A挖，B填）,划分调配区示例：,（4）列挖、填方平衡及运距表,（5）调配方法：最小元素法就近调配。顺序：先从运距小的开 始，使其土方量最大。,n 列,m 行,400,500,500,300,100,100,结果：所得运输量较小，但不一定是最优方案。 （总运输量97000m3-m) （6）画出调配图（略）,3、调配方案的优化（线性规划中表上作业
23、法）（1）确定初步调配方案（如上）要求：有几个独立方程土方量要填几个格，即应填m+n-1个格，不足时补“ 0 ”。 如例中：m+n1=3+41=6，已填6个格，满足。（2）判别是否最优方案用位势法求检验数ij，若所有ij 0，则方案为最优解。1）求位势Ui和Vj：位势和就是在运距表的行或列中用运距（或单价）同时减去的数，目的是使有调配数字的格检验数为零，而对调配方案的选取没有影响。,计算方法：平均运距（或单方费用）Cij = Ui+Vj,设 U1=0，,U1= 0,V1=50,U3=10,V2=100,U2=60,V3= 60,U4=20,U3= C31V1=6050=10；,则V1= C11
24、U1=500=50；,V2=11010=100； ,2）求空格的检验数ij,ij= Cij Ui Vj ; 11=500500（有土）;,结论：表中12为负值，不是最优方案。应对初始方案进行调整。,-30,+40,+80,+90,+50,+20,13=10006040;,21=70(60)5080; ,12=70010030,（三）方案调整 调整方法：闭回路法。 调整顺序：从负值最大的格开始。,1)找闭回路沿水平或垂直方向前进，遇适当的有数字的格转弯，直至回到出发点。,2）调整调配值从空格出发，在奇数次转角点的数字中，挑最小的土方数调到空格中。且将其它奇数次转角的土方数都减、偶数次转角的土方数
25、都加这个土方量，以保持挖填平衡。,X12,(100),(0),(400),(400),3）再求位势及空格的检验数,若检验数仍有负值，则重复以上步骤，直到全部ij 0而得到最优解。,+40,+50,+60,+50,+50,U1= 0,V1=50,V2=70,U2=30,U3=10,V3=60,U4=20,+30,由于所有的检验数 ij 0，故该方案已为最优方案。,（5） 求出最优方案的总运输量： 40050100705004040060100704004094000m3-m 。,（4）绘出调配图： （包括调运的流向、数量、运距）。,例题：,有借、弃土时的土方调配图,第四节 土方工程的准备与辅助工
26、作,目的要求 了解：临时性挖方边坡值；熟悉：影响土方边坡的稳定的因素及土方边坡的形式， 掌握：基坑（基槽）土方量计算公式，场地平整的基本原则和计算步骤及方法。讲授重点 基坑（基槽）土方量计算，场地平整的基本原则和计算步骤及方法。讲授难点 场地平整的基本原则和计算步骤及方法。,一、土方工程施工前的准备工作场地清理；排除地面水；修筑好临时道路及供水、供电设施；做好材料、机具及土方机械的进场工作；做好土方测量、放线工作；据设计做好边坡稳定、基坑（槽）支护、降低地下水等辅助工作。 二、土方边坡及稳定 （一）条件与因素 1、边坡稳定的条件,T CT土体下滑力。下滑土体的分力，受坡上荷载、雨水、静水压力影
27、响。C土体抗剪力。由土质决定，受气候、含水量及动水压力影响。,或者说：土体的稳定条件是：在土体的重力及外部荷载作用下所产生的剪应力小于土体的抗剪强度。,2、确定边坡大小的因素（主要6个方面） 土质、开挖深度、施工工期、地下水位、坡顶荷载（动、静、无）、气候条件 （二）放坡与护面 1、直壁（不加支撑）的允许深度：密实、中密的砂土和砂填碎石土：1.00m；硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土：1.25m；硬塑、可塑的粘土和粘填碎石土：1.50m；坚硬的粘土： 2m 。,2、放边坡（1）边坡坡度,m坡度系数。mB/H（2）边坡形式：斜坡、折线坡、踏步（台阶）式（3）最陡坡度规定：土质均、水位低、时间短、5m
28、深以内。下表,1:m,i=tg=H/B=1:(B/H)=1:m 表示垂直高度为1时，水平距离为m。,深度在5m内的基坑、基槽、管沟边坡的最陡坡度,3、边坡护面措施： 覆盖法，挂网法，挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法，喷混凝土法、土钉墙 4、土方开挖工程质量验收主控项目：开挖基坑标高、长度、宽度、边坡、表面平整度、基底土性,基坑边坡护面方法示意图,（d）土袋或砌石压坡护面,（c）钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面,（a）薄膜或砂浆覆盖,（b）挂网或挂网抹砂浆护面,三、基坑（槽）支护 当地质条件和周围环境不允许放坡时使用 （一）选型 1横撑式支撑（1）水平衬板式：,断续式深度3m内；连续式深度5m内； （
29、2）垂直衬板式：（构造） 深度不限适用于：较窄且施工操作简单的管沟、基槽,2护坡桩挡墙 （1）挡墙类型 1）钢板桩 2）H型钢桩 3）钻孔灌注桩 4）人工挖孔桩 5）深层搅拌水泥土桩 6） 旋喷桩,（2）锚固形式 1)悬臂式基坑深度5m； 2)斜撑式基坑内有支设位置； 3)锚拉式在滑坡面外设置锚桩； 4)锚杆式地面上有障碍或基坑深度大； 5)水平支撑式土质较差或坑周围地上、地下有障碍，角部，（对撑、角撑、桁架支撑、圆形支撑、拱形支撑）。,泛利大厦挡土支护结构构造,远洋大厦挡土支护结构构造,土层锚杆的构造及长度划分,锚固段钢绞线及灌浆管的固定,锚杆的压水钻进成孔,锚杆挖孔灌注桩挡墙护壁的形式,3
30、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,四、降水,一、排除地面水可采用设置排水沟、截水沟或修筑土堤等；排水沟应尽量利用自然地形，0.5m*0.5m，纵向坡度一般3%，平坦地区2%，沼泽地区可减至1% 二、降低地下水位 （一）降水目的 1、防止涌水、冒砂，保证在较干燥的状态下施工； 2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；
31、 3、减少坑壁支护结构的水平荷载。,地下含水构造的种类,（二）流砂现象 1动水压力地下水在渗流过程中受到土颗粒的阻力，使水流对土颗粒产生的一种压力。动水压力的大小与水力坡度成正比，方向同渗流方向。GDIw =(h/L) w 2流砂原因,3流砂的防治减小动水压力（止水帷幕、板桩等增加L，枯水期施工、冻结法、人工降低地下水位）；平衡动水压力（抛石块、水下开挖、泥浆护壁）；改变动水压力的方向（井点降水）。,当 动水压力大于或等于土的浮重度（GDw）时，土粒被水流带到基坑内。主要发生在细砂、粉砂、轻亚粘土、淤泥中。,（三）降排水方法,1集水井法（明排水法）用于土质较好、水量不大、基坑可扩大者挖至地下水
32、位时，挖排水沟设集水井抽水再挖土、沟、井,要求： （ 1）排水沟：沿基坑底四周设置，底宽300mm，沟底低于坑底500mm，坡度1。 （ 2）集水井：沿基坑底边角设置，间距2040m，直径0.60.8m，井底低于坑底12m。长期用，有护壁和碎石压底等滤水层。 （ 3）水泵：离心泵、潜水泵、污水泵,（一）普通明沟排水法,（二）分层明沟排水法,离心泵工作简图,2井点降水法 （1）特点效果明显，使土壁稳定、避免流砂、防止隆起、方便施工；可能引起周围地面和建筑物沉降。 （2）井点类型及适用范围,轻型井点降水全貌图,管井井点构造,（四）轻型井点降水 1降水原理 2井点设备 井管：38、51，长57m（常
33、用6m），无缝钢管，丝扣连滤管； 滤管：38、51，长11.7m，开孔12,开孔率2025，包滤网； 总管：内75100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（教材）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）,滤管构造,1,4,真空泵井点设备工作原理图,3井点布置 （1）平面布置 单排：在沟槽上游一侧布置，每侧超出沟槽B。 用于沟槽宽度B6m，降水深度5m。 双排：在沟槽两侧布置，每侧超出沟槽B。用于沟槽宽度B6m，或土质不良。 环状：在坑槽四周布置。用于面积较大的基坑
34、。 为防止抽水局部发生漏气，要求井管距井壁边缘一般保持在0.7-1m 总管长L=(a+0.7*2+b+0.7*2)*2 a-基坑上口平面尺寸长，b-基坑上口平面尺寸宽,单排井点平面及高程布置,环状井点平面及高程布置,（2）高程布置（图）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0.51m）；i地下水降落坡度，环状1/10，单排布置1/41/5，双排布置1/7； l井管至基坑中心（环状）或另侧（线状）水平距离。 为充分利用抽水设备的抽吸能力，通常可使总管的布置标高接近原地下水位线，以降低井点系统的埋置面。 当H埋6m时： 降低埋设面；采用二级井点；改用
35、其它井点。,4计算涌水量Q：（环状井点系统）（1）判断井型（图） 按照滤管与不透水层的关系：完整井到不透水层 非完整井未到不透水层. 按照是否承压水层： 承压井 无压井,水井的分类,（2）无压完整井群井井点计算（积分解）,Q1.364K(2HS)S / (lg(R+x0)lgX0) （m3/d）K土层渗透系数（m/d）；H含水层厚度（m）；S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。,（3）无压非完整井群井系统涌水量计算（近似解）,以有效影
36、响深度H0代替含水层厚度H用上式计算Q。 H0的确定方法：,注意：1、当H0值超过H时，取H0H；2、计算R时，也应以H0代入。,（4）承压完整井,Q2.73KMS/(lgRlgX0) （m3/d) M承压含水层厚度（m）,5确定井管的数量与间距 （1）单井出水量：q65d l K1/3 （m3/d）d、l滤管直径、长度（m）；（2）最少井点数：n1.1Q / q （根）1.1备用系数。（3）最大井距：DL总管 / n （m）；（4）确定井距： 取井距D,（5）确定井点数：nL总管 / D,D,15d,符合总管的接头间距。,例题：某基础施工，基坑宽8米，长12米，深4.5米，挖土边坡1：0.5
37、，经地质勘察，天然地面以下为1米厚亚黏土，其下有8米厚的细砂层，细砂层的K=8m/d，在细砂层下为不透水的粉土层，地下水标高为-1.5米。拟采用轻型井点法降水，试进行井点系统的设计。,解：采用环型轻型井点系统。 为使总管接近地下水位，表层土先挖除1米，则基坑上口尺寸为：11.5*15.5 m2。 则总管长度为： L =（11.5+2）+15.5+2）*2 =62m (一）布置 1、平面布置如右图； 2、高程布置，如下图：,环状井点平面及高程布置,右图中L应为l,井点管至基坑中心的水平距离,井点管埋深H埋H1hil=3.5+0.5+0.1*6.75=4.675m 采用6 m井点管51，露出地面0
38、.2m,滤管取1.0m 长 （二）涌水量计算： 1、判别井点管类别： 1）井点管+滤管=7米，没有达到不透水层， 2）基坑长宽比小于5； 故按无压非完整井环型井点系统计算。 2、涌水量计算：Q1.364K(2H0S)S / (lg(R+x0)lgX0) 1)K=8m/d 2) H0S S =6-0.2-0.5=5.3m S/s+l =0.841 查表 取H0=1.84（s+l）=11.592m实际H=8+1-1.5=7.5m， 取H0 =H=7.5,3）抽水影响半径R： R=1.95S(HK)1/2 =80.05m 4）基坑假想半径X0： = (F/)1/2 = 8.67mQ555.43 m3
39、 /d 3、井点管数量及间距： 1）单根井点管出水量： q65d l K1/3 =20.41 m3 /d 2）数量：最少井点数：n1.1Q / q 29.9=30（根） 3）最大井距：DL总管 / n =2.06 （m）； 4）确定井距： 取井距D=2.0或1.6 （m）。 取1.6m，则n L总管 / n=38.75 （根）=39 （根）,6、井点系统施工,1）施工顺序： 排放总管埋设井点管用弯联管将井点管和总管接通安装抽水设备试运行正式抽水,2）井点管的埋设与使用（1）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 振动水冲法：,(2)使用要求： 开挖前2
40、5天开泵降水； 连续抽水不间断（水量先大后小，先混后清），防止堵塞。,（3）注意问题： 1)真空度0.60.7大气压 2)死管：检查、变活 3)设观测井检查水位下降情况 （4）拔除井管：基坑回填后；卷扬机、支架 ；516.5m上拔力1.21.8t,课后作业： 某基础施工，基坑宽20米，长30米，深4米，挖土边坡1：0.5，经地质勘察，天然地面以下为厚度10米的细砂层，细砂层的K=15m/d，在细砂层下为不透水的粉土层，地下水在地表下1.0米，为无压水。拟采用轻型井点法降水，试进行井点系统的设计。并且计算土方工程量。,第五节 土方工程的机械化施工 一、主要挖土机械及其性能 挖掘机械：正铲、反铲、
41、拉铲、抓铲 挖运机械：推土机、装载机、铲运机 运输机械：自卸汽车、翻斗车 密实机械：压路机、蛙式夯、振动夯,1、推土机：固定推土刀、回转推土刀；履带式、轮胎式；液压操纵、机械操纵（索式）；工作特点：用途多，费用低；适用于：（1）平整场地运距在100m内，一三类土的挖运，压实；（2）坑槽开挖深度在1.5m内、一三类土。提高效率的作业方法： 下坡推士，多次切土、一次推运，跨铲法，并列法，加挡板。,液压履带式推土机,ts165-2推土机,液压轮胎式推土机,TL210B轮胎式推土机,铲刀可回转的液压履带式推土机,为提高推土机的生产率，可采用以下几种施工方法。 （1）下坡推土。在不大于15的斜坡上，推土
42、机顺坡向下切土、推运，借助机械本身的重力作用，增大切土深度，缩短铲土时间，可提高生产率30左右。,下坡推土法,（2）并列推土。平整大面积的场地时，为了增大铲刀前土壤的体积，一般采用台推土机并列推土。这样可以减少土的散失，提高生产率，并可增大推土量1530。两台推土机刀片间距保持3050cm，平均运距不宜超过5075，不宜小于20。,并列推土法,（3）槽子推土。利用已推过的土槽再次推土，可以减少铲刀前土的散失。当土槽推到一定程度，再推土埂。一般推土量可提高1030。这种方法适宜于挖土层较厚、运距较远的工程。,槽形推土,分堆集中，一次推送法,（4）分批集中，一次推送。当推运距离较远且土质又较坚硬时
43、，由于铲刀切土深度较小，可将铲起的少量土先集中在几个中间地点，再一次推送，以便在铲刀前保持满载，有效地利用推土机的功率，缩短推运时间。,斜角推送法作业,跨铲法作业示意图,2、铲运机：自行式、拖式,工作特点：运土效率高； 适用于：运距501500m、一三类土的大型场地平整或大型基坑开挖；堤坝、填筑等 作业方法：环形线路，“ 8 ”字线路；助推法。,提高铲运机生产率的措施 （1）下坡铲土。借助机械本身自重的作用，来加大切土深度和缩短铲土时间。但纵坡不得超过25，横坡不得超过6；铲运机不能在陡坡上急转弯，以免翻车。 （2）推土机助铲。在较硬的土层中用推土机在铲斗后助推，可加大铲刀切削力、切土深度和铲
44、土速度。推土机在助铲的空隙时间可兼做松土或平整工作，为铲运机创造工作条件。 （3）双联铲运法。当拖拉式铲运机的牵引力有富裕时，可在拖拉机后面串联两个铲斗进行双联铲运。如果土质较硬，可用双联单铲操作，即先将一个土斗铲满，再铲第二个土斗；对于松软的土，则用双联双铲，即两个土斗同时推土。,铲运机下坡铲土法,铲运机锯齿形开行路线,1路堤； 2取土槽,双铲联运法示意图,3、单斗挖掘机,正铲挖掘机,反铲挖掘机,拉铲挖掘机,抓铲挖掘机,（1）正铲挖掘机,工作特点：“前进向上，强制切土”；挖土、装车效率高，易与汽车配合； 适用于：停机面以上。含水量30以下、一四类土的大型基坑开挖 作业方法：正向挖土后方卸土，
45、正向挖土侧向卸土。,正铲挖土和卸土的方式 根据正铲挖土机与运输汽车的相对位置不同，正铲挖土和卸土方式有以下两种：（1）正向挖土、后方卸土。（2）正向挖土、侧向卸土。,正铲挖土机的工作面及开行通道 挖土机挖掘出的上方的几何断面称为工作面，也叫掌子面。工作面的大小和形状，一般根据机械的性能、挖土和卸土的方式以及土壤的性质等因素来确定。根据工作面的大小和基坑的断面，即可布置挖土机的开行通道。,（2）反铲挖掘机,工作特点：“后退向下，强制切土”，可与汽车配合； 适用于：停机面以下、一三类土的基坑、基槽、管沟开挖。作业方法：沟端开挖法 挖宽0.71.7R，效率高、稳定性好；沟侧开挖法挖宽0.50.8R。
46、,反铲挖土机的开行方式有沟端开行和沟侧开行两种。 （1）沟端开行。挖土机位于基槽一端挖土，随挖随退，后退方向与基槽开挖方向一致。其优点是挖土方便，开挖的深度和宽度都较大。反铲挖土机如能在基槽两侧卸土，其最大挖土宽度为17倍挖土机的有效挖土半径。如基坑宽度超过1.7倍挖土机的有效挖土半径时，则可将基坑分条平行开挖。,（2）沟侧开行。挖土机位于基槽一侧挖土，随挖随平行于基槽移动。由于挖土机移动方向与挖土方向相垂直，所以机身稳定性较差，开挖的深度和宽度均较小，最大宽度为0.8倍挖土机的有效挖土半径，但可就近卸上堆置。一般在场地宽敞的临时性窄沟开挖中采用。,（3）拉铲挖土机,工作特点： “后退向下，自
47、重切土”；开挖深度、宽度大，甩土方便：,适用于： 停机面以下、一三类土的较大基坑开挖，填筑堤坝，河道清淤。,（4）抓铲挖土机,工作特点：“ 直上直下，自重切土”，效率较低；适用于：停机面以下、较松软的一二类土、面积小而深度较大的坑、井开挖。,抓土斗工作示意图,（a）两轮两轴式,（b）三轮两轴式,（c）三轮三轴式,钢轮压路机碾轮与轴数简图,1机身；2碾轮,4、压实机械,YL9/16型自行式轮胎碾,YT-3.5型双筒羊脚碾外形图,YT-2.5型羊脚碾外形图,H8-25A型蛙式夯实机,（二）自卸汽车与挖掘机的配套,原则：保证挖掘机连续工作：汽车载重量：以装35斗土为宜；汽车数量：T汽车每一工作循环的延续时间（s） t1 每次装车时间（s） t2 汽车调头时间（s） 或：N（挖土机台班产量汽车台班产量）+1,
