1、1,项目5 土方工程施工,2,项目任务,任务5.1 场地平整和土方开挖 任务5.2 回填压实和土方机械施工,3,教学目标,了解,熟悉,掌握,常用土方施工方法、施工要点、施工工艺,基坑(槽)、场地平整土方工程量的计算方法；回填土施工方法及质量检验标准,常用土方施工机械的特点、性能、适用范围及提高生产率的方法,4,任务5.1,场地平整和土方开挖,5,1.场地平整的一般要求,5.1.1 工程场地的平整,1,2,3,场地平整的一般要求,6,2.场地平整的程序,5.1.1 工程场地的平整,现场勘查,清除地面障碍物,标定整平范围,设计水准基点,设计方格网,平整土方,场地碾压,验收,计算土方挖填工程量,测量
2、标高,7,场地平整前，要确定场地设计标高，计算挖填土方量，以便据此进行土方挖填平衡计算，确定土方平衡调配方案，并根据工程规模、施工期限、现场机械设备条件，选用土方机械，拟定施工方案。 （1）确定场地平整高度 原则：在符合生产工艺和运输的条件下，尽量利用地形，以减少挖方量；场地内的挖方与填方量尽可能达到平衡，以降低土方运输费用；同时应考虑最高洪水位的影响。,3.场地平整的土方量计算,5.1.1 工程场地的平整,8,（1）确定场地平整高度挖填土方量平衡法 做法：地形图方格网；利用地形图计算方格角点坐标（内插法）；无地形图时，现场打桩，定好方格网，再用仪器直接测出。 原则：在符合生产工艺和运输的条件
3、下，尽量利用地形，以减少挖方量；场地内的挖方与填方量尽可能达到平衡，以降低土方运输费用；同时应考虑最高洪水位的影响。使场地内的土方在平整前和平整后相等。,3.场地平整的土方量计算,5.1.1 工程场地的平整,9,5.1.1 工程场地的平整,场地设计标高设计简图 1等高线 2设计标高平面 3自然地面与设计标高平面的交线（零线） 4自然地坪,地形图上划分方格,设计标高示意图,10,5.1.1 工程场地的平整,式中 N方格网数（个）；H111个方格网共用的角点坐标（m）;H222个方格网共用的角点坐标（m）;H333个方格网共用的角点坐标（m）;H444个方格网共用的角点坐标（m）。,（1）确定场地
4、平整高度挖填土方量平衡法,计算场地设计标高,11,5.1.1 工程场地的平整,考虑设计标高的调整值提高或降低设计标高,（a）土的可松性； （b）设计标高以上（下）各种挖（填）方工程用量； （c）边坡填挖土方量不等； （d）部分挖方就近弃土，或部分填方自场外取土等。,考虑排水坡的影响提高或降低设计标高,单向排水： Hn=H0li 双向排水： Hn=H0l xi xl yi y式中 l该点至H0的水平距离（m）；ix方向或y方向的排水坡度（不小于2%）；l x、 ly该点与x、y方向距场地中心线的距离（m）；ix、iy 分别为x方向和y方向的排水坡度。,12,方法：计算方格网法、横断面法 方格网法
5、： 步骤： 划分方格网图方格网图由设计单位(一般在1/500的地形图上)将场地划分为边长a=1040m的若干方格，与测量的纵横坐标相对应，在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高(H)和设计标高(Hn)。,5.1.1 工程场地的平整,（2）场地平整土方量的计算,13,5.1.1 工程场地的平整,14,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” 。,5.1.1 工程场地的平整,x1,x2,h2,h1,h4,h3,零界线,零界点,x1,x2,a,o,h1,h2,15,计算“零点”位置，确定零线 图解法确定零点位置：
6、用尺在各角点上标出挖填施工高度相应比例，用尺相连，与方格相交点即为零点位置。将相邻的零点连接起来，即为零线。,5.1.1 工程场地的平整,16,计算方格土方工程量按方格底面积图形和P121表7-1所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量。 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。,5.1.1 工程场地的平整,表7-1 常用方格网点计算公式,18,5.1.1 工程场地的平整,横截面法： 画横截面图形 计算横截面面积 计算土方量土方量汇总,相邻两横截面间的土方量（m3）,相邻两横截面的间的间距（m）,19,常用截断面公式,20,
7、5.1.1 工程场地的平整,边坡土方量的计算图算法,挖方区,填方区,根据近似几何体形，运用P123表7-3计算。,21,某建筑场地方格网如图所示，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。,【例5-1】,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,251.40,251.50,0.10,251.25,251.44,0.10,250.85,251.38,0.10,250.60,250.50,0.10,251.90,251.56,0.10,251.60,251.50,0.10,251.28,251.44,0.10,2
8、50.95,251.38,0.10,251.45,251.62,0.10,252.00,251.56,0.10,251.70,251.50,0.10,251.40,251.46,0.10,22,【例5-1】计算施工标高（1）,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,251.40,251.50,0.10,251.25,251.44,0.19,250.85,251.38,0.53,250.60,251.32,0.72,251.90,251.56,-0.34,251.60,251.50,-0.10,251.28,251.44,0.16,250.95,251.38,0.43,252.45
9、,251.62,-0.83,252.00,251.56,-0.44,251.70,251.50,-0.20,251.40,251.46,0.06,252.50,252.00,251.50,251.00,250.50,23,【例5-1】（2）计算零点位置并画出零线,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,251.40,251.50,0.10,251.25,251.44,0.19,250.85,251.38,0.53,250.60,251.32,0.72,251.90,251.56,-0.34,251.60,251.50,-0.10,251.28,251.44,0.16,250.95
10、,251.38,0.43,252.45,251.62,-0.83,252.00,251.56,-0.44,251.70,251.50,-0.20,251.40,251.46,0.06,252.50,252.00,251.50,251.00,250.50,24,【例5-1】（2）计算零点位置并画出零线,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,0.10,0.19,0.53,0.72,-0.34,-0.10,0.16,0.43,-0.83,-0.44,-0.20,0.06,4.55,13.10,7.69,8.89,15.38,25,方格、为正方形，土方量为： V(+)=202/4(0.
11、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),【例5-1】（3）计算方格土方量,26,方格、底面为三边形和五边形，土方量为：V(+)=65.73 (m3)V(-)=0.880 (m3)V(+)=2.920 (m3)V(-)=51.10 (m3)V(+)=40.89 (m3)V(-)=5.700 (m3) 方格网
12、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=253.26 (m3),【例5-1】（3）计算方格土方量,27,、按三角棱柱体计算外，其余均按三角棱锥体计算， 依式计算可得：V(+)=0.003 (m3)；V(+)=V(+)=0.0001 (m3)；V(+)=5.22 (m3)；V(+)=V(+)=0.06 (m3)；V(+)=7.93 (m3),【例5-1】(4) 边坡土方量计算,1,4,9,12,0.10,-0.83,0.06,填方区,0.72,挖方区,28,、按
13、三角棱柱体计算外，其余均按三角棱锥体计算， 依式计算可得：V(+)=0.003 (m3)；V(+)=V(+)=0.0001 (m3)；V(+)=5.22 (m3)；V(+)=V(+)=0.06 (m3)；V(+)=7.93 (m3),【例5-1】(4) 边坡土方量计算,29,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) 边坡总挖方量：V(-)=2.03+20.02+3
14、.18=5.25 (m3),【例5-1】(4) 边坡土方量计算,30,应使土方总运输量最小或土方运输费用最少,力求达到挖方与填方平衡和运距最短,近期施工与后期利用,5.1.1 工程场地的平整,（3）土方的平衡与调配计算,土方调配原则：,31,计算各调配区的土方量并在图上标注,划分调配区,计算各挖、填方调配区之间的平均运距,5.1.1 工程场地的平整,（3）土方的平衡与调配计算,土方平衡与调配的步骤及方法：,确定土方最优调配方案,绘制土方调配图,32,5.1.1 工程场地的平整,（3）土方的平衡与调配计算,土方平衡与调配的步骤及方法：,x1，y1,V1,x2，y2,V2,x3，y3,V3,x4，
15、y4,V4,填方区,挖方区,x0T,x0W,y0T,y0W,H0,H0,L0,33,5.1.1 工程场地的平整,（3）土方的平衡与调配计算,绘制土方调配图,在土方调配图上要注明挖填调配区、调配方向、土方数量和每对挖填之间的平均运距。图中的土方调配，仅考虑场内挖方、填方平衡。W为挖方，T为填方。,34,式中 V 基槽土方量（m3）；h 基槽开挖深度（m）；a 基础宽度（m）；c 工作面宽（m）；m 坡度系数（m=b/h）；l 基槽长度（m）。,基槽不放坡时：,基槽放坡时：,4.基坑、基槽、路基土方量的计算,（1）基槽土方工程量计算,35,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
16、多面体)体积公式计算，即,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）。,（2）基坑土方量计算,36,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：,（3）路基土方量计算,37,1.施工准备及定位放线,（1）施工准备,5.1.2 土方开挖,尖头铁锹、平头铁锹、手锤、平车、梯子、铁镐、撬棍、钢尺、坡度尺、水准仪、经纬仪等。,测设平整场范围线和标高,拆除和改造和迁移,场地排水,测设固定方格网,施工临时设施,主要机具,作业准备,机具准备,机具设备,机动翻斗车、挖掘机、
17、水泵,38,（2）定位与放线,在基础施工之前根据建筑总平面图设计要求，将拟建房屋的平面位置和零点标高在地面上固定下来。 定位一般用经纬仪、水准仪和钢尺等测量仪器，根据主轴线控制点，将外墙轴线的四个交点用木桩测设在地面上。 房屋外墙轴线测定后，根据建筑平面图将内部纵横的所有轴线都一一测出，并用木桩及桩顶面小钉标识出来。,建筑物定位,39,1、5控制桩（引桩、保险桩）；2龙门桩；3轴线钉； 4龙门板（标志板）；6轴线桩（角桩）；7轴线,建筑物定位,（2）定位与放线,建筑物定位,40,放线,建筑物定位后，根据基础的宽度、土质情况、基础埋置深度及施工方法，计算确定基槽(坑)上口开挖宽度，拉通线后用石灰
18、在地面上画出基槽(坑)开挖的上口边线即放线。,41,(a)不放坡，不加挡土板支撑 (b) 不放坡，但要留工作面一般，当基槽(坑)底在地下水位以上时，每边留出工作面宽度为300mm，基槽放灰线尺寸为：,式中 d基础放灰线宽 (mm)；a基础底宽(mm)；c工作面宽(一般取300mm),（3）基槽开挖宽度的计算,留工作面的示意图,42,(c) 留工作面并加支撑 当基础埋置较深，场地又狭窄不能放坡时，为防止土壁坍塌，必须设置支撑。此时，放灰线尺寸除考虑基础底宽、工作面宽外，还需加上支撑所需尺寸(一般为100mm)。,(d) 放坡 如果基槽深度超过土方和爆破工程施工及验收规范的规定时，即使土质良好且无
19、地下水，亦需根据挖土深度和土质情况，参照P129表7-6放坡。放灰线尺寸为：,式中 b 放坡宽度，b=mh；m 坡度系数； h基槽开挖深度。,（3）基槽开挖宽度的计算,43,放坡基槽工作面示意图,（3）基槽开挖宽度的计算,44,基槽(坑)开挖有人工开挖和小型液压挖土机开挖两种形式。 开挖基槽(坑)应按规定的尺寸，合理安排开挖顺序和分层进行，且连续施工。 土方开挖的顺序、方法必须与设计工况一致，并遵循以下原则：“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”,2.基槽(坑)土方开挖,45,（1）施工工艺,场地平整,确定开挖顺序和坡度,沿灰线切出槽边轮廓线,测量放线,分层开挖,修整槽边,清底,检查验收,
20、工艺流程：,46,（2）操作工艺,基槽(坑)开挖深度控制 当基槽(坑)挖到离坑底0.5m左右时，根据龙门板上标高及时用水准仪抄平，在土壁上打上水平桩，作为控制开挖深度的依据。 土壁支撑 纵横向内支撑 板桩式支撑,47,表7.6 临时性挖方边坡值,48,在开挖基槽(坑)之前，应检查龙门板、轴线桩有无走动现象，并根据设计图纸校核基础轴线的位置、尺寸及水准点的标高等。 基槽(坑)、管沟的挖土应分层进行。 在施工过程中，基槽(坑)、管沟边堆置土方不应超过设计荷载。 基槽(坑)土方施工中及雨后，应对支护结构、周围环境进行观察和监测，如出现异常情况应及时处理，待恢复正常后方可继续施工。 基槽(坑)开挖时，
21、要加强垂直高度方向的测量，防止超挖，防止搅动基底土层。 对特大型基坑，应分区分块挖至设计标高，分区分块及时浇筑垫层。 土方开挖施工中，若发现古墓及文物等，要保护好现场，并立即通知文物管理部门，经查看处理后方可施工。,（3）基槽(坑)开挖中注意事项,49,3.雨期施工措施,（1）土方开挖尽量避开雨期； （2）不得已在雨期开挖时：工作面不宜过大；分段、逐片地分期开挖；放缓坡度或支撑；在沟外侧设土堤或开挖水沟；施工时，应加强对边坡、支撑、土堤等的检查。,50,4.质量标准,51,任务5.2,回填压实和土方机械施工,52,5.2.1土方回填与压实,1. 填土 一般 要求,分层填筑时，每层接缝处应做成斜
22、坡；回填时从四周或两侧均匀填筑,53,2.施工准备,（1）填方土料 填土的土料应符合设计要求。 含有大量有机物、石膏和水溶性硫酸盐(含量大于5%)的土以及淤泥、冻土、膨胀土等，均不应作为填方土料； 以粘土为土料时，应检查其含水量是否在控制范围内，含水量大的粘土不宜作填土用； 一般碎石类土、砂土和爆破石渣可作表层以下填料，其最大粒径不得超过每层铺垫厚度的2/3。,54,2.施工准备,（2）主要机具： 装运土方机械：推土机、铲运机自卸汽车等； 碾压机械：平碾、羊足碾和振动碾； 一般机具：打夯机、铁锹、手推车等。,55,3.施工工艺,（1）操作流程（2）操作工艺检验回填土填土分层铺摊填方超出基底表面
23、时，边缘宽填0.5m0.2m。回填土方压实后要测定土的干密度，达到要求后再填。填方全部完成后，其表面要拉线找平。,基坑底地坪清理,检验土质,分层碾压密实,分层铺土,检查密实度,修整、找平、验收,56,4.填土压实方法及质量控制,（1）填土的压实方法人工夯实 将填土初步整平，按一定方向进行大打夯，一夯压半夯，夯夯相接，行行相连，两边纵横交叉，分层夯打。 小型机具夯实，一般填土厚度不宜大于250mm。 基坑回填，应在相对两侧或四周同时进行回填夯实。 回填管沟时，应人工现在管子周围填土夯实，并从管道两边同时进行，直至管顶0.5m以上。,57,填土的压实方法一般有碾压、夯实、振动压实等几种。宜采用“薄
24、填、低速、多遍”的方法。 填土的压实要点 ： 宜先用轻型推土机、拖拉机推平，低速预压，使表面平实； 碾压机械压实土方时：控制速度和压实遍数，碾压机与管道和基础保持一定距离； 用压路机进行填方压实时： 填土厚度不宜大于150300mm； 方向：两边向中间，重叠宽度约为150250mm； 碾压轮边距填方边缘大于500mm； 机械不到之处，人工解决。 平碾碾压一层后，表面拉毛； 铲运机及运土工具的移动需均匀分布。,4.填土压实方法及质量控制,（1）填土的压实方法机械压实方法,58,59,60,61,（2） 填土压实的影响因素,填土压实的主要影响因素为压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。 压实功的影响
25、 填土压实后的密度与压实机械在其上所施加功的关系,4.填土压实方法及质量控制,土的密度与击实功的关系示意图,62,（2） 填土压实的影响因素,4.填土压实方法及质量控制,含水量的影响,63,土的最佳含水量和最大干密度参考表,64,各种压实机械的压实影响深度与土的性质和含水量等因素有关。 对于重要填方工程，其达到规定密实度所需的压实遍数、铺土厚度等应根据土质和压实机械在施工现场的压实试验决定。若无试验依据应符合规范的规定。,（2） 填土压实的影响因素,铺土厚度的影响,4.填土压实方法及质量控制,65,填土施工时的分层厚度及压实遍数,66,填土压实后必须要达到密实度要求，填土密实度以设计规定的控制
26、干密度d(或规定的压实系数)作为检查标准。 土的控制干密度与最大干密度之比称为压实系数。 土的最大干密度乘以规范规定或设计要求的压实系数，即可计算出填土控制干密度d的值。 土的实际干密度可用“环刀法”测定。 填方施工结束后，应检查标高、边坡坡度、压实程度等，检验标准应符合规范的规定。,（3）质量控制,4.填土压实方法及质量控制,67,填土工程质量检验标准,68,5.2.2土方机械化施工,（1） 推土机 按行走的方式，可分为履带式推土机和轮胎式推土机。 履带式推土机附着力强，爬坡性能好，适应性强； 轮胎式推土机行驶速度快，灵活性好。 目前，我国生产的履带式推土机有东方32100、T-120、黄河
27、220等；轮胎式推土机有TL160等。,1. 常用土方施工机械,69,履带式推土机,70,适用于一二类土，找平表面，场地平整，开挖深度不大于1.5米的基坑、基槽；短距离移挖填筑，回填基坑槽、管沟并压实；堆筑高度在1.5m以内的路基、堤坝，以及配合挖土机平整、集中土方、清理场地、筑路开道等。,履带式推土机的适用范围,71,按行走方式分为牵引式铲运机和自行式铲运机；按铲斗操纵系统分，有液压操纵和机械操纵两种。 为了提高铲运机的生产效率，可以采取下坡铲土、推土机推土助铲等方法，缩短装土时间，使铲斗的土装得较满。 助铲法：根据填、挖方区分布情况，结合当地具体条件，合理选择运行路线，提高生产率。一般有环
28、形路线和“8”字形路线两种形式。,（2）铲运机,72,适用于开挖含水率27%以下的一四类；大面积场地平整、压实；运距在800米内的挖运土方；开挖大型基坑槽、管沟、填筑路基等。但不适用于砾石层、冻土地带及沼泽地区使用。,铲运机机的适用范围,73,铲运机,74,铲运机,75,环形路线 （a）环形路线（b）大环形路线 1铲土；2卸土,铲运机运行路线,76,“8”字形路线,铲运机运行路线,77,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
29、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。,（3）单斗挖土机,78,适用于开挖含水量应小于27%的一四类土和经爆破后的岩石和冻土碎块；大型场地整平土方；工作狭小且较深大的大型管沟和基槽路垫；独立基坑及边坡开挖等。作业特点是“前进向上，强制切土”,单斗挖土机的适用范围,79,适用于含水量大的一三类的砂土或黏土；主要用于停机面以下深度不大的基坑槽或管沟，独立基坑及边坡的开挖。 特点为“后退向下，强制切土”,单斗挖土机的适用范围,80,抓铲挖掘机开挖土质比较松软（一二类土），施工面狭窄的深基坑、基槽，清理河床及水中挖取土，桥基、桩孔挖土
30、，最适宜水下挖土，或用于装卸碎石、矿渣等松散材料。,（a）正铲；（b）反铲；（c）抓铲；（d）拉铲,单斗挖土机工作装置的类型,81,正铲挖土机和卸土方式,（a）正向挖土，反向卸土；（b）正向挖土，侧向卸土,82,反铲挖土机开挖方式,（a）沟端开挖；（b）沟侧开挖 1反铲挖土；2自卸汽车；3弃土堆,83,拉铲挖土机 拉铲挖土机工作时利用惯性，把铲斗甩出后靠收紧和放松钢丝绳进行挖土或卸土，铲斗由上而下，靠自重切土，可以开挖一、二类土壤的基坑、基槽和管沟等地面以下的挖土工程，特别适用于含水量大的水下松软土和普通土的挖掘。拉铲开挖方式与反铲相似，可沟端开挖，也可沟侧开挖。 抓铲挖土机 抓铲挖土机主要用
31、于开挖土质比较松软，施工面比较狭窄的基坑、沟槽、沉井等工程，特别适于水下挖土。土质坚硬时不能用抓铲施工。,84,2. 土方开挖方式与机械的选择,土方机械选择的原则： 与施工内容相适应； 与工程实际情况相结合； 主导施工机械确定后，要合理配备完成其他辅助施工过程的机械； 要考虑其他施工方法，辅助土方机械化施工。,85,2. 土方开挖方式与机械的选择,平整场地,地势较平坦、含水量适中的大面积平整场地,铲运机,地形起伏较大，挖方、填方量大且集中的平整场地，运距1000m以上,正铲挖土机,挖方高度不大，运距100m以内,推土机,地面上的坑式开挖,单个基坑和中小型基础基坑开挖,抓铲挖土机,反铲挖土机,独立柱基础的基坑及小截面条形基础基槽,小型液压轮胎式反铲机配以翻斗车,86,2. 土方开挖方式与机械的选择,长槽式开挖,大型厂房的柱列基础和管沟,反铲挖土机,水中取土或土质为淤泥且坑底较深,抓铲挖土机,土质干燥，基槽长30m以上,推土机,整片开挖,大型浅基坑且基坑土干燥,正铲挖土机,拉铲挖土机,铲运机,若基坑内土潮湿,反铲挖土机,
