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第一章 土方工程
概述
土方边破和土壁支护
场地平整
土方工程机械化施工
基坑排水
爆破工程
第三节、场地平整
场地平整前应首先确定场地设计标高（一般由设计文件规定），然后计算挖方、填方工程量，进行土方调配，选择土方机械，拟定施工方案。
场地平整施工，一般应安排在基坑（槽）、管沟开挖以前进行。能使大型土方机械有较大的工作面，充分发挥其工作效能，减少与其它工作的相互干扰。
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、排水及最高洪水水位等要求，并力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小。
一、场地设计标高的确定
对较大面积的场地平整，正确选择设计标高十分重要
1、符合生产工艺和运输要求;
2、尽量利用地形，减少挖方量;
3、场地内的土方达到挖填平衡（面大、地形复杂时例外），以降低土方运输费用;
4、考虑最高洪水位的影响。
场地设计标高确定有两种方法：
1．挖填土方平衡法：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
挖填平衡法
（一）初步计算场地设计标高
将地形划分方格，确定方格角点标高
地形图采用插入法 或现场打木桩直接测量
为减少取土、弃土量，平整前后的土方量应相等达到挖填平衡：
a:方格边长 N:方格个数 H0:场地设计标高
H1:场地凸角点标高； H2:场地边线角点标；
H3:场地凹角点标高； H4:场地内部角点标高。
（二）设计标高调整
上式为理论值，需根据情况进行调整。
1、土的可松性，提高标高；
2、设计标高以上有填方，降低标高
3、边坡填土量、挖土量不等；
4、考虑经济效果：
部分挖方就近弃土至非填方区
部分填方就近从非挖方区
（三）泄水坡度对设计标高的影响
1、单面泄水时
Hn=H0+ li
i:泄水坡度,大于等于2‰
l:离零线的距离
零线的确定:挖填平衡
2、双向泄水时，坡度为i：
iy=icosψ ix=isinψ
ψ为坡向与轴的夹角
Hn=H0+lxix+lyiy
二、场地平整土方量的计算
步骤：
1. 场地设计标高确定后，求出平整的场地各角点的施工高度Hi。
2. 确定“零线”的位置确定“零线”的位置有助于了解整个场地的挖、填区域分布状态。
3. 然后按每个方格角点的施工高度算出填、挖土方量，并计算场地边坡的土方量，这样即得到整个场地的填、挖土方总量。
（一）场地平整土方量的计算方法
方格网法 断面法
1、方格网法
1）、全挖或全填
2）、相邻角点挖方，另两点为填方
3.方格内—点填方或控方(三角形)
4.边坡土方量计算 教材P23
三 土方调配
土方调配，就是对挖土的利用、堆弃和填土的取得，三者之间的关系进行综合协调的处理。
土方调配原则
1.力求达到按、填平衡和运距最短
2.近期施工与后期利用相结合。
3.分区与全场相结合。
4.尽可能与大型地下建筑的施工相结合。
5.选择恰当的调配方向、运输路线，使土方机械和运输车辆的功效能得到充分发挥。
总之，进行土方调配，必须根据现场的具体情况，有关技术资料、进度要求、土方施工方法与运输方法，综合考虑上述原则，并经计算比较，选择出经济合理的调配方案。
四 填方与压实
１、土料选择与填筑方法
填料要求： 碎石类土、砂土、爆破石渣及含水量符合压实要求的粘性土，可以无限制使用；碎块草皮及有机质含量大于８％的土，仅用于无压实要求的填方；淤泥和淤泥质土不能用作填料，软土和沼泽经处理含水量符合要求时可利用于次要部位；无压实要求的填方不受其限制。
方法：填方应尽可能用同类土填筑，透水性不同时，透水性大的应在下面，不得任意混杂使用，以免填方内形成水囊；填方施工应接近水平的分层填筑，当位于倾斜地面时，应将斜坡挖成阶梯状、然后分层填筑，以防填土横向移动。
２、填方的压实方法
有碾压、夯实、振动压实等几种。
大面积的填土工程，采用碾压方法； 较小面积填土工程，夯实机具夯实；
非粘性土，振动压实。
碾压机械：平碾、羊角碾、振动碾
刚性平碾（８~１２t ），压实砂土和粘性土；羊角碾只适用于粘性土，不适用于砂土
振动碾，振动与碾压同时作用，比一般平碾效率高 1 ~ ２倍，可节省动力３０％，适用于填料为爆破石渣、碎 石类土、杂填土或轻亚粘土的大型填方，填料为岩块时， 振动使岩块重新排列，达到密实要求。
碾压方向：从填区两侧压向中心
机械开行速度：平碾不大于２km/h 羊角碾不大于３km/h
振动碾不大于２km/h
夯实机械：夯锤、内燃夯土机、蛙式打夯机
3、影响填方压实的因素
含水量、压实功、每层铺土厚度
含水量 压实功
铺土过厚，下部土体所受压实作用力小于土体本身的粘结力和摩擦力，土颗粒不能相互移动，无论压实多少遍，填方也不能被压实；铺土过薄，则下层土体压实次数过多，而受剪切破坏，所以规定了一定的铺土厚度。最优的铺土厚度应能使填方压实而机械的功耗费最小。
第一章 土方工程
概述
土方边破和土壁支护
场地平整
土方工程机械化施工
基坑排水
爆破工程
第四节 土方工程机械化施工
土方工程的施工过程：土方开挖、运输、填筑、与压实。
大型的工业企业经常需要几百万至千万立方米的土方量，如果用人工来完成，劳动量大、劳动强度高、效率低、施工工期长。因此用机械化施工，以减轻体力劳动，提高劳动生产力加快施工进度。
常用的土方机械：推土机、铲运机、单斗挖土机、多斗挖土机、装载机、和各种碾压、夯实机械。
土方机械的选择考虑以下因素：现场地形条件、水文地质情况、土的类别、工程量的大小、工期要求、土方工程机械供应条件。
（一） 推土机施工
推土机是在拖拉机上装有推土板的土方机械。
根据推土板的操纵机构分为：索式 液压式
完整作业:铲土、运土、卸土三个工作过程
一个空载回驶过程
特点：能单独进行挖土、运土和卸土，操纵灵活，运转方便，所需工作面小，行驶速度快，易于转移。
适用范围：施工场地清理，场地平整，开挖深度不大的基坑，沟槽的回填土
其后面可装松土器，破松硬土和冻土；
牵引其它无动力土方机械，
如拖式铲运机、羊角碾。
经济运距：１００米内，３０~６０米最佳
为了提高推土机的利用率，可采用下方法：
１、下坡推土，借助机械重力增加推力，缩短推土时间, 一般可提高生产率３０％，坡度不宜超过１５°，否则后退时爬坡困难；
２、并列推土，平整较大面积场地时，两台或三台并列推土，减少土的散失，提高生产率，两台并列可增加推土量１５％ ~３０％，平均运距不超过５０ ~ ７０米，也不宜低于２０米；
３、槽形推土，多次在一条作业线上推土，形成一条浅槽减少土的散失，推土量可提高１０ ~ ３０％，适用于土层较厚运距较远；
４、分批集中、一次推送，适用于运距远且土质坚硬时，
切土深度不大，可以减少运土时间；
５、推土板两侧附加侧板。
(二) 铲运机施工
动力机是拖拉机，工作部件是动力机后的铲运斗
分类：按行走机构： 拖式铲运机、自行式铲运机
按铲斗操作系统： 液压式、索式
铲运机是土方工程的主要施工机械，能综合完成挖土、运土、卸土、平土的土方机械，对行驶道路要求低，操纵灵活，生产率较高。
适用范围：地形起伏不大，坡度小于１５°以内的大面积场地平整、大型基坑开挖，含水量不大于２７％的松土和普通土，硬土需松土器预松，不适合砾石层、冻土地带和沼泽地区施工。
经济运距：拖式铲运机８００米以内，３００米最佳
自行式轮胎行驶 ８００ ~ １５００米
铲运机运距过长生产效率愈低，合理规划运行路线相当重要：
１、环形路线：a、b两种，挖填交替且挖填之间的距离较 短时采用 c 大环形路线。
优点：一个循环多次铲土和卸土，从而减少转弯次数，提高工作效率。
为防止机件单侧磨损，应避免仅向一侧转弯。
２、８字形路线：轮流在两个工作面上进行，机械斜向开行受地形坡度限制小，每次循环两次作业比环形运行时间短，同时每次循环转弯方向不同，机械磨损较均匀。
适用范围：适用于取土坑较长的路基填筑，以及坡度较大的场地平整。
铲运机施工方法
a、下坡铲土：增大牵引力，铲斗
切土较深，缩短装土时间
坡度以５°~７°为宜；
b、跨铲法：预留土埂，间隔铲土方法，减少外撒土量挖土埂时增加了两个自由面，阻力减少。土埂高度不宜大于３００mm，宽度宜小于拖拉机两履带间的净距。
c、助铲法：地势平坦，土质坚硬时，一台推土机协助３~４台铲运机，缩短铲土时间，关键是双机紧密配合，推土机助铲间隙可松土或其它零星工作为铲运机创造施工条件。
(三) 单斗挖土机施工
按行走方式分为履带式和轮胎式，
根据工作需要，可更换工作装置；依工作装置的不同分为正铲、反铲、拉铲、抓铲等不同挖土机。
正铲：“前进向上，强制切土”
挖掘力大，生产率高，能开挖停机
面上Ⅰ~Ⅳ级土，宜于开挖高度大于２
米的干燥基坑和土丘等；
反铲：“后退向下，强制切土”
挖掘力比正铲小，能开挖停机面以
下的Ⅰ~Ⅱ级土，宜于开挖深度不大于４
米的基坑，对地下水位较高处也适用；
拉铲：“后退向下，自重切土”
挖土半径和挖土深度较大，能
开挖停机面以下的Ⅰ~Ⅱ级土，不
如反铲灵活，宜于开挖大而深的基
坑或水下挖土；
抓铲：“直上直下，自重切土”
挖掘力较小，只能开挖Ⅰ~Ⅱ级土，
宜于开挖大而深的基坑或水下挖土。
※ 机械挖土时，由于不能准确地挖至设计标高，往往会使基土遭到破坏，要预留土层由人工铲除，铲运机２００mm，挖土机３００mm。
１、正铲挖土机施工
开挖方式 侧向开挖 正向挖土
侧向开挖
卸土时动臂回转半径小，
运输工具行驶方便，生产率
高，采用较广,易碰车；
正向挖土
所挖工作面较大，但回转
角大，生产率低，运输工具要
倒车开入，一般适用于施工区
域的进口和工作面狭小且较深
的基坑。
２、反铲挖土机施工
开挖方式 沟端开挖 沟侧开挖
沟端开挖
基坑超过1。7R宽时，
可以分次开挖或采用之字
形开挖。
沟侧开挖
此法能将土弃于沟侧
较远，挖土宽度受限，机
身停在沟边稳定性差。
(四) 多斗挖土机
若干个挖斗连续循环进行工作
用于开挖运河、沟槽及装卸松散材科等作业
全部挖斗顺次完成挖土、运土及卸土等工序
生产效率高，但也相应受到开挖工作面、配套设备等。
(a)纵向链斗式挖土饥
(b)横向链斗式挖十机
(c)轮斗式挖土机
(d)横向轮斗式挖1机
(四) 挖土机械配套计算
1．挖土机数量确定
挖土机的数量N，应根据土方量大小和工期长短，并考虑合理的经济效果
教材公式1-58
2．自卸汽车配套计算
用挖土机挖土时，土方的运输一般用自卸汽车与之配合。自卸汽车的载重量Q，，应与控土机的斗容量保持一定的关系， 一般宜为每斗土重的3—5倍。
教材公式1-60

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