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建 筑 施 工 技 术
土方工程
01
1
概述
2
土方与土方调配量计算
3
土方工程施工要点
4
土方工程的机械化施工
土方填筑与压实
土方工程量标准与安全
Contents
目
录
机 械 工 业 出 版 社
CHINA MACHINE PRESS
第一章　土方工程
传动系
转向系
第一节 概述
一、土方工程的施工特点
常见的土方工程包括:
1) 场地平整:确定场地设计标高,计算挖、填土方量,合理进行土方调配等。
2) 土方的开挖、填筑和运输等主要施工,以及排水、降水、土壁边坡和支护结构等。
3) 土方回填与压实:土料选择,填土压实的方法及密实度检验等。
机 械 工 业 出 版 社
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第一章　土方工程
二 土的工程分类
土的种类繁多,其分类方法各异。在土方工程施工中,土的工程分类按土的开挖难易程度可以分为八类,见表1-1。表中一类土~四类土为土,五类土~八类土为岩石。在选择施工挖土机械和套用建筑安装工程劳动定额时要依据土的工程类别进行选择。
第一章　土方工程
土的分类 土的级别 土的名称 密度/(kg/m3) 开挖方法及工具
一类土
(松软土) Ⅰ 　砂土;粉土;冲积砂土层;疏松的种植土;淤泥(泥炭) 600~1500 　用锹、锄头挖掘,少许用脚蹬
二类土
(普通土) Ⅱ 　粉质黏土;潮湿的黄土;夹有碎石、卵石的砂;粉土混卵(碎)石;种植土;填土 1100~1600 　用锹、锄头挖掘,少许用镐翻松
三类土
(坚土) Ⅲ 　软及中等密实黏土;重粉质黏土;砾石土;干黄土、含有碎石和卵石的黄土;粉质黏土;压实的填土 1750~1900 　主要用镐,少许用锹、锄头挖掘,部分用撬棍
四类土
(砂砾坚土) Ⅳ 　坚硬密实的黏性土或黄土;含碎石、卵石的中等密实的黏性土或黄土;粗卵石;天然级配砂石;软泥灰岩 1900 　整个先用镐、撬棍,后用锹挖掘,部分用楔子及大锤
五类土
(软石) Ⅴ 　硬质黏土;中密的页岩、泥灰岩、白垩土;胶结不紧的砾岩;软石灰岩及贝壳石灰岩 1100~2700 　用镐或撬棍、大锤挖掘,部分使用爆破方法
六类土
(次坚石) Ⅵ 　泥岩;砂岩;砾岩;坚实的页岩、泥灰岩;密实的石灰岩;风化花岗岩;片麻岩及正长岩 2200~2900 　用爆破方法开挖,部分用风镐
七类土
(坚石) Ⅶ 　大理岩;辉绿岩;玢岩;粗、中粒花岗岩;坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩;微风化安山岩;玄武岩 2500~3100 　用爆破方法开挖
八类土
(特坚石) Ⅷ 　安山岩;玄武岩;花岗片麻岩;坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、角闪岩 2700~3300 　用爆破方法开挖
表1-1　土的工程分类
第一章　土方工程
三 土的基本性质
1.土的天然含水率
2.土的天然密度和干密度
3.土的可松性
4.土的渗透性
土的类别 体积增加百分数(%) 可松性系数
最初 最后 Ks K'　s
一类土(种植土除外) 8~17 1~2.5 1.08~1.17 1.01~1.03
一类土(植物性土、泥炭) 20~30 3~4 1.20~1.30 1.03~1.04
二类土 14~28 2.5~5 1.14~1.28 1.02~1.05
三类土 24~30 4~7 1.24~1.30 1.04~1.07
四类土(泥灰岩、蛋白石除外) 26~32 6~9 1.26~1.32 1.06~1.09
四类土(泥灰岩、蛋白石) 33~37 11~15 1.33~1.37 1.11~1.15
五类土~七类土 30~45 10~20 1.30~1.45 1.10~1.20
八类土 45~50 20~30 1.45~1.50 1.20~1.30
第一章　土方工程
三 土的基本性质
表1-2　各种土的可松性系数参考值
第一章　土方工程
土的种类 渗透系数k(m/d) 土的种类 渗透系数k(m/d)
黏土 <0.005 中砂 5.0~25.0
粉质黏土 0.005~0.1 均质中砂 35~50
粉土 0.1~0.5 粗砂 20~50
黄土 0.25~0.5 圆砾 50~100
粉砂 0.5~5.0 卵石 100~500
细砂 1.0~10.0 无填充物卵石 500~1000
表1-3　土的渗透系数k参考值
三 土的基本性质
第一章　土方工程
第二节 基坑、基槽土方量计算
1.土方边坡
在开挖基坑、沟槽或填筑路堤时,为了防止塌方,保证施工安全及边坡稳定,其边沿应考虑放坡。土方边坡的坡度采用高度H与底宽B之比(图1-1),即
式中　m=B/H——坡度系数,其意义为:当边坡高度已知为H时,其边坡宽度B等于mH。
图1-1　土方边坡
a)直线形　b)折线形　c)踏步形
第一章　土方工程
2.基坑、基槽土方量计算
基坑土方量可按立体几何中的拟柱体(由两个平行的平面做底的一种多面体)体积公式进行计算(图1-2)。即
式中　H——基坑深度(m);
A1、A2——基坑上、下的两底面积(m2);
A0——基坑的中间截面面积(m2);
图1-2　基坑土方量计算
图1-3　基槽土方量计算
第一章　土方工程
二、场地平整土方量计算
1.场地设计标高的确定
对较大面积的场地平整,合理确定场地的设计标高,对减少土方量和加速工程进度具有重要的经济意义。一般来说应考虑以下因素:
1) 满足生产工艺和运输的要求。
2) 尽量利用地形,分区或分台阶布置,分别确定不同的设计标高。
3) 场地内挖填方平衡,土方运输量最少。
4) 要有一定的泄水坡度(≥0.2%),使能满足排水要求。
5) 要考虑最高洪水位的影响。
第一章　土方工程
场地设计标高一般应在设计文件上规定,若设计文件对场地设计标高没有规定时,可按下述步骤来确定。
(1)初步计算场地设计标高　初步计算场地设计标高的原则是场地内挖填方平衡,即场地内的挖方总量等于填方总量。在计算场地设计标高时,首先将场地的地形图根据要求的精度划分为10~40m的方格网;然后求出各方格角点的地面标高。地形平坦时,可根据地形图上相邻两等高线的标高用插入法求得;地形起伏较大或无地形图时,可在地面用木桩打好方格网,然后用仪器直接测出。
第一章　土方工程
(2)场地设计标高的调整　按上述公式计算的场地设计标高H0仅为理论值,在实际运用中还需考虑以下因素进行调整:
1)土的可松性影响。
2)场地挖方和填方的影响。
3) 场地泄水坡度的影响。
第一章　土方工程
第三节 土方工程的施工要点
　一、施工准备
土方工程施工前通常需完成下列准备工作:场地清理;排除地面水;修筑临时设施;燃料和其他材料的准备;供电与供水管线的敷设;临时停机棚和修理间等的搭设;土方工程的测量放线和编制施工组织设计等。
第一章　土方工程
1.场地清理
场地清理包括清理地面及地下各种障碍。在施工前应拆除旧建筑;拆迁或改建通信、电力设备,上、下水道,以及地下建(构)筑物;迁移树木并去除耕植土及河塘淤泥等。此项工作由业主委托有资质的拆卸公司或建筑施工公司完成,发生费用由业主承担。
2.排除地面水
场地内低洼地区的积水必须排除,同时应注意雨水的排除,使场地保持干燥,以利土方施工。地面水的排除一般采用排水沟、截水沟、挡水土坝等措施。
3.修筑临时设施
修筑好临时道路及供水、供电等临时设施,做好材料、机具及土方机械的进场工作。
第一章　土方工程
4.做好土方工程的测量和放线工作
放线时,可用装有石灰粉末的长柄勺靠着木质板侧面,边撒边走,在地上撒出灰线,标出基础挖土的界线。
图1-16　龙门板的设置
1—龙门板　2—龙门桩　3—轴线钉　4—角桩　5—灰线钉　6—轴线控制桩(引桩)
图1-17　轴线控制桩(引桩)
第一章　土方工程
(1)基槽放线　根据房屋主轴线控制点,首先将外墙轴线的交点用木桩测设在地面上,并在桩顶钉上铁钉作为标志。房屋外墙轴线测定以后,再根据建(构)筑物平面图,将内部开间所有轴线都一一测出。最后根据中心轴线用石灰在地面上撒出基槽开挖边线。同时,在房屋四周设置龙门板(图1-16)或者在轴线延长线上设置轴线控制桩(又称为引桩),以便于基础施工时复核轴线位置(图1-17)。
为了控制基槽开挖深度,当快挖到槽底设计标高时,可用水准仪根据地面±0.000水准点,在基槽壁上每隔2~4m及拐角处打一水平桩,如图1-18所示。测设时应使桩的上表面距槽底的设计标高为整分米数,作为清理槽底和打基础垫层控制高程的依据。
第一章　土方工程
(2)柱基放线　在基坑开挖前,从设计图上查对基础的纵、横轴线编号和基础施工详图,根据柱的纵、横轴线,用经纬仪在矩形控制网上测定基础中心线的端点;同时,在每个柱基中心线上测定基础定位桩。在每个基础的中心线上设置4个定位木桩,其桩位到基础开挖线的距离为0.5~1.0m。若基础之间的距离不大,可每隔1~2个或几个基础就打一定位桩,但两定位桩的间距以不超过20m为宜,以便拉线恢复中间柱基的中线。
第一章　土方工程
桩顶上钉有钉子,标明中心线的位置。然后按施工图上柱基的尺寸和已经确定的挖土边线的尺寸放出基坑上口挖土线,标出挖土范围。当基坑挖到一定深度时,应在坑壁四周距坑底设计高程0.3~0.5m处测设几个水平桩,如图1-19所示,作为基坑修坡和检查坑深的依据。
大基坑开挖,根据房屋的控制点用经纬仪放出基坑四周的挖土边线。
二、土方边坡与土壁支撑
土壁的稳定,主要是由土体内摩擦阻力和粘结力来保持平衡,一旦土体失去平衡,土体就会塌方,这不仅会造成人身安全事故,同时也会影响工期,有时还会危及附近的建(构)筑物。
第一章　土方工程
1.土壁塌方的原因
1) 边坡过陡,使土体的稳定性不足导致塌方;尤其是在土质差,开挖深度大的坑槽中。
2) 雨水、地下水渗入土中泡软土体,从而既增加了土的自重,同时又降低了土的抗剪强度,这是造成塌方的常见原因。
3) 基坑上口边缘附近大量堆土或停放机具、材料,或由于车辆通行等动荷载,使土体中的剪应力超过土体的抗剪强度。
4) 土壁支撑强度破坏失效或刚度不足导致塌方。
第一章　土方工程
第一章　土方工程
2.防止塌方的措施
为了防止塌方,保证施工安全,在基坑(槽)开挖时,可采取以下措施:
(1) 放足边坡　
根据《地基与基础工程施工工艺标准》(QCJJT—JS02—2004)的建议,在天然湿度的土中,当挖土深度不超过下列数值时,可不放坡、不支撑:
1)深度≤1.0m的密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)。
2)深度≤1.25m的硬塑、可塑的黏质砂土及砂质黏土。
3)深度≤1.5m的硬塑、可塑的黏土和碎石类土(充填物为黏性土)。
4)深度≤2.0m的坚硬的黏土。
挖方深度超过上述规定时,应考虑放坡或做成直立壁加支撑。
第一章　土方工程
(2) 设置支撑　为了缩小施工面,减少土方,或受场地的限制不能放坡时,则可设置土壁支撑。表1-8所列为一般沟槽的支撑方法,主要采用横撑式支撑;表1-9所列为一般浅基坑的支撑方法,主要采用结合上端放坡并加以拉锚等的单支点板桩或悬臂式板桩支撑,或采用重力式支护结构如水泥搅拌桩等;表1-10所列为一般深基坑的支护(撑)方法,主要采用多支点板桩。
第一章　土方工程
三、施工排水与降水
在开挖基坑或沟槽时,土壤的含水层常被切断,地下水将会不断地渗入坑内。雨期施工时,地面水也会流入坑内。为了保证施工的正常进行,防止边坡塌方和地基承载能力的下降,必须做好基坑的降水工作。降水的方法可分为明排水法(如集水井、明渠等)和人工降低地下水法两种。
第一章　土方工程
防治流沙的方法主要有:水下挖土法、打板桩法、抢挖法、地下连续墙法、枯水期施工法及井点降水等。
第一章　土方工程
第四节 土方工程的机械化施工
一、常用土方施工机械
土方工程的施工过程包括土方开挖、运输、填筑与压实等。因为土方工程量大、劳动繁重,所以施工时应尽量采用机械化、半机械化施工,以减轻繁重的体力劳动,加快施工进度、降低工程造价。
1.推土机
(1)槽形推土
(2)下坡推土
(3)并列推土
(4)分批集中,一次推送
第一章　土方工程
2.铲运机
铲运机是一种能够独立完成铲土、运土、卸土、填筑、整平的土方机械,按其行走机构可分为拖式铲运机(图1-41)和自行式铲运机(图1-42)两种:拖式铲运机由拖拉机牵引;自行式铲运机的行驶和作业都依靠本身的动力设备。
图1-41　C6—2.5型拖式铲运机外形
图1-42　C3—6型自行式铲运机外形
第一章　土方工程
为提高生产率,一般采用下述方法:
(1)合理选择铲运机的开行路线　在场地平整施工中,铲运机的开行路线应根据场地挖方区与填方区分布的具体情况合理选择,这对提高铲运机的生产率有很大关系。铲运机的开行路线,一般有以下几种:
1)环形路线。
2)“8”字形路线。
(2)跨铲法
(3)下坡铲土
第一章　土方工程
(4)推土机助铲(图1-45)　
(5)双联铲运法(图1-46)　
图1-45　推土机助铲
1—铲运机　2—推土机
图1-46　双联铲运法
第一章　土方工程
3.单斗挖土机施工
单斗挖土机是基坑(槽)土方开挖常用的一种机械,按其行走装置的不同,分为履带式和轮胎式两类;根据工作的需要,其工作装置可以更换。根据单斗挖土机工作装置的不同,分为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种。
(1)正铲挖土机　正铲挖土机的挖土特点:前进向上,强制切土。它适用于开挖停机面以上的一类土~三类土,且需与自卸汽车配合完成整个挖运任务,挖掘力大,生产率高。当地下水位较高时,应采取降低地下水位的措施,把基坑土疏干。开挖大型基坑时需设坡道,挖土机在坑内作业,因此适宜在土质较好、无地下水的地区工作。
第一章　土方工程
1)正铲挖土机的作业方式。根据挖土机的开挖路线与自卸汽车相对位置的不同,其卸土方式有侧向卸土和后方卸土两种。
2)正铲挖土机的工作面　挖土机的工作面是指挖土机在一个停机点进行挖土的工作范围,工作面的形状和尺寸取决于挖土机的性能和卸土方式。根据挖土机作业方式的不同,挖土机的工作面分为侧工作面与正工作面两种。
第一章　土方工程
3)正铲挖土机的开行通道。在正铲挖土机开挖大面积基坑时,必须对挖土机作业时的开行路线和工作面进行设计,确定出开行次序和次数,称为开行通道。当基坑开挖深度较小时,可布置一层开行通道(图1-49),基坑开挖时,挖土机开行三次。第一次开行采用正向挖土、后方卸土的作业方式,为正工作面;挖土机进入基坑要挖坡道,坡道的坡度为1︰8左右。第二次和第三次开行时采用侧方卸土的平卸侧工作面。当基坑宽度稍大于正工作面的宽度时,为了减少挖土机的开行次数,可采用加宽工作面的办法,挖土机按“Z”字形路线开行(图1-50a) 。
第一章　土方工程
图1-49　正铲一层通道多次开挖基坑
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ—通道断面及开挖顺序
图1-50　正铲开挖基坑
a)一层通道Z字形开挖　b)三层通道布置
第一章　土方工程
图1-51　履带式机械传动
反铲挖土机的工作性能
图1-52　履带式液压反铲
挖土机的工作性能
第一章　土方工程
(2)反铲挖土机　反铲挖土机的挖土特点:后退向下,强制切土。其挖掘力比正铲小,能开挖停机面以下的一类土~三类土(机械传动反铲只宜挖一类土和二类土)。不需设置进出口通道,适用于一次开挖深度在4m左右的基坑、基槽、管沟,也可用于地下水位较高的土方开挖;在深基坑开挖中,依靠止水挡土结构或井点降水,反铲挖土机通过下坡道,采用台阶式接力方式挖土也是常用方法。反铲挖土机既可以与自卸汽车配合装土运走,也可弃土于坑槽附近。履带式机械传动反铲挖土机的工作性能如图1-51所示,履带式液压反铲挖土机的工作性能如图1-52所示。
第一章　土方工程
1)沟端开挖,挖土机停在基坑(槽)的端部向后倒退挖土,自卸汽车停在基槽两侧面上。其优点是挖土机停放平稳,装土或甩土时回转角度小,挖土效率高,挖的深度和宽度也较大。基坑较宽时,可多次开行开挖。
2)沟侧开挖,挖土机沿基槽的一侧移动挖土,将土弃于距基槽较远处。沟侧开挖时开挖方向与挖土机的移动方向相垂直,所以稳定性较差,而且挖的深度和宽度均较小,一般只在无法采用沟端开挖或挖土不需运走时采用。
第一章　土方工程
(3)拉铲挖土机　履带式拉铲挖土机(图1-55)的土斗用钢丝绳悬挂在挖土机的长臂上,挖土时土斗在自重作用下落到地面切入土中。其挖土特点:后退向下,自重切土;挖土深度和挖土半径均较大,能开挖停机面以下的一类土和二类土,但不如反铲动作灵活准确。适用于开挖较深较大的基坑(槽)、沟渠,挖取水中泥土以及填筑路基,修筑堤坝等。
第一章　土方工程
(4)抓铲挖土机　履带式抓铲挖土机(图1-56)是在挖土机的臂端用钢丝绳吊装一个抓斗。其挖土特点:直上直下,自重切土。其挖掘力较小,能开挖停机面以下的一类和二类土。适用于开挖软土地基基坑,特别是其中窄而深的基坑、深槽、深井采用抓铲效果理想;抓铲还可用于疏通旧有渠道及挖取水中淤泥等,或用于装卸碎石、矿渣等松散材料。抓铲也有采用液压传动操纵抓斗作业,其挖掘力和挖掘精度都优于履带式抓铲挖土机。
第一章　土方工程
图1-56　履带式抓铲挖土机
图1-55　履带式拉铲挖土机
第一章　土方工程
二、土方挖运机械的选择和机械挖土的注意事项
1)机械开挖应根据工程地下水位高低、施工机械条件、进度要求等合理地选用施工机械,以充分发挥机械效率,节省机械费用,加速工程进度。
2)使用大型土方机械在坑下作业,如为软土地基或在雨期施工,则大型土方机械进入基坑行走需铺垫钢板或铺路基箱垫道,所以对大型软土基坑,为减少分层挖运土方的复杂性,还可采用“接力挖土法”
3)由于大面积基础群基坑底的标高不一,机械开挖的次序一般先整片挖至一平均标高,然后再挖个别较深部位。当一次开挖深度超过挖土机最大挖掘高度(5m以上)时,宜分2~3层开挖,并修筑10%~15%的坡道,以便挖土及运输车辆进出。
第一章　土方工程
4)土方开挖应绘制土方开挖图,确定开挖路线、顺序、范围、基底标高、边坡坡度,排水沟与集水井的位置,以及挖出的土方堆放地点。绘制土方开挖图应考虑使机械多挖。
5)基坑边角部位(即机械开挖不到之处)应使用少量人工配合清坡,将松土清理至机械作业半径范围内,再用机械掏取运走。人工清土所占比例一般为1.5%~4%,修坡以厘米作为限制误差。大基坑宜另配一台推土机清土、送土、运土。
6)由于机械挖土对土的扰动较大,且不能准确地将地基抄平,容易出现超挖现象,所以要求施工中机械挖土只能挖至基底以上0.20~0.30m,其余 0.20~0.30m的土方采用人工或其他方法挖除。
7)挖土机、自卸汽车进出基坑的运输道路,应尽量利用基础一侧或两侧相邻的基础以后需开挖的部位,使它互相贯通作为车道,或利用提前挖除土方后的地下设施部位作为相邻的几个基坑开挖的地下运输通道,以减少挖土量。
第一章　土方工程
三、基坑土方开挖方式
基坑坊开挖分为两种情况:一是无支护结构基坑的放坡开挖;二是有支护结构基坑的开挖。
1.无支护结构基坑的放坡开挖工艺
采用放坡开挖时,一般基坑深度较浅,挖土机可以一次开挖至设计标高,所以在地下水位较高的地区,软土基坑采用反铲挖土机配合自卸汽车在地面作业;如果地下水位较低,坑底坚硬,也可以让自卸汽车下坑,配合正铲挖土机在坑底作业。当开挖基坑的深度超过4m时,若土质较好,地下水位较低,场地允许,有条件放坡时,边坡宜设置阶梯平台,分阶段、分层开挖,每级平台的宽度不宜小于1.5m。
第一章　土方工程
第一章　土方工程
2.有支护结构基坑的开挖工艺
有支护结构基坑的开挖按其坑壁结构可分为直立壁无支撑开挖、直立壁内支撑开挖和直立壁拉锚(或土钉、土锚杆)开挖(图1-59)。有支护结构基坑开挖的顺序与方法必须与设计工况相一致,并遵循“开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖”和“分层、分段、对称、限时”的原则。
(1)直立壁无支撑开挖工艺
(2)直立壁内支撑开挖工艺
(3)直立壁拉锚(或土钉、土锚杆)开挖工艺
第一章　土方工程
图1-59　基坑挖土方式
a)放坡开挖　b)直立壁无支撑开挖　c)直立壁内支撑开挖
d)直立壁拉锚开挖
第一章　土方工程
3.基坑土方开挖中应注意的事项
1)挖土与支护结构应紧密配合,遵循“先撑后挖、分层分段、对称、限时”的原则。
2)注意减少坑边的地面荷载,防止开挖完的基坑暴露时间过长。
3)注重打桩效应,防止桩发生位移和倾斜。
4)挖土至坑槽底0.50m左右时,应及时抄平。
5)在基坑开挖和回填过程中应保持井点降水工作的正常进行。
6)开挖前要编制包含周详安全技术措施的基坑开挖施工方案,以确保施工安全。
第一章　土方工程
4.基坑支护工程的现场监测
从表1-13中可以看出,不论基坑的侧壁安全等级是哪一级,支护结构的水平位移均属于应测项目。实际上,在深基坑开挖施工监测中,支护结构的水平位移一般有两个测试项目,即围护桩(墙)的顶面水平位移监测和围护桩(墙)的侧向变形,而在不同深度上各点的水平位移监测称为围护桩(墙)的测斜监测。
第一章　土方工程
第五节 填筑与压实
　一、土料的选择与填筑要求
为了保证填土工程的质量,必须正确选择土料和填筑方法。对填方土料应当按设计要求验收后方可填入。如设计无要求,一般按照下述原则进行:
1)碎石类土、砂土(使用细、粉砂时应取得设计单位同意)和爆破石渣可用于表层以下的填料;碎块草皮和有机质含量大于8%的土,仅用于无压实要求的填方;含水量符合压实要求的黏性土,可以用于各层填料。
第一章　土方工程
第五节 填筑与压实
2)填土应分层进行,并尽量采用同类土填筑。如采用不同类土填筑时,应将透水性较大的土层置于透水性较小的土层之下,不可将各种土混杂在一起使用,以免填方内形成水囊。
3)碎石类土或爆破石渣作填料时,其最大粒径不得超过每层铺土厚度的2/3,当采用振动压实时,不得超过每层铺土厚度的3/4。铺填时,大块料不应集中,且不得填在分段接头或填方与山坡的连接处。
4)当填方位于倾斜的山坡上时,为防止填土横向移动,应将斜坡挖成阶梯状。
第一章　土方工程
5)回填基坑和管沟时,为防止基础和管道在土压力作用下产生偏移或变形,应从四周或两侧均匀地分层进行。
6)回填以前,应清除填方区的积水和杂物,如遇软土、淤泥,必须进行换土回填。在回填时,应防止地面水流入,同时应预留一定的下沉高度(一般不得超过填方高度的3%)。
二、填土的压实方法
填土的压实方法一般有:碾压、振动压实、夯实和利用运土工具压实。对较小面积的填土工程,则宜用夯实机具进行压实;对于大面积填土工程,多采用碾压和利用运土工具压实。
第一章　土方工程
1.碾压法
碾压法是利用机械滚轮的压力压实土壤,使之达到所需的密实度。碾压机械有平碾、羊足碾和气胎碾。平碾又称为光碾压路机(图1-62),是一种以内燃机为动力的自行式压路机,按重量等级分为轻型(30~50kN)、中型(60~90kN)和重型(100~140kN)三种,适于压实砂类土和黏性土,适用土类范围较广。
图1-62　光碾压路机
a)两轴两轮　b)两轴三轮
第一章　土方工程
2.振动压实法
振动压实法是将振动压实机放在土层表面,借助振动机构使压实机振动土颗粒,土的颗粒发生相对位移而达到紧密状态。振动压实法适合于振实非黏性土。
3.夯实法
夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤,主要用于小面积的回填土或作业面受到限制的环境下。
夯实法分为人工夯实和机械夯实两种:人工夯实所用的工具有木夯、石夯等;常用的机械夯实有夯锤、内燃夯土机、蛙式打夯机和利用挖土机或起重机装上夯板后的夯土机等,其中蛙式打夯机(图1-66)轻巧灵活,构造简单,在小型土方工程中应用最广。
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图1-66　蛙式打夯机
1—夯头　2—夯架　3—三角带　4—底盘
第六节 土方工程质量标准与安全技术要求
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一、土方开挖、回填质量标准
1)平整场地的表面坡度应符合设计要求,如设计无要求时,排水沟方向的坡度不应小于0.2%。平整后的场地表面应逐点检查,检查点为每100~400m2取1点,但不应少于10点;长度、宽度和边坡均为每20m取1点,每边不应少于1点。
2)施工过程中应检查平面位置、水平标高、边坡坡度、压实度、排水、降低地下水位系统,并随时观测周围的环境变化。
第六节 土方工程质量标准与安全技术要求
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3)土方开挖工程的质量检验标准应符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》的规定,见表1-15。
4)柱基、基坑(槽)、基槽和管沟基底的土质,必须符合设计要求,并严禁扰动。
5)填方的基底处理,必须符合设计要求或建筑地基基础工程施工质量验收规范的规定。
6)填方柱基、坑基、基槽、管沟回填的土料应按设计要求验收后方可填入。
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7)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《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB 50202—2002)的规定,见表1-16。
　8)密实度检验中的分层压实系数。填方压实后,应具有一定的密实度。密实度应按设计规定的控制干密度ρca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Dy。对于一般场地平整,压实系数为0.9左右;对于地基填土(在地基主要受力层范围内),压实系数为0.93~0.97。
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二、安全技术
1)基坑开挖时,人与人之间的操作间距大于2.5m;多台机械开挖,挖土机的间距应大于10m。挖土应由上而下,逐层进行,严禁采用先挖底脚(挖“神仙土”)的施工方法。
2)基坑开挖应严格按要求放坡。操作时应随时注意土壁的变动情况,如发现有裂纹或部分坍塌现象,应及时进行支撑或放坡,并注意支撑的稳固和土壁的变化。
3)基坑(槽)挖土深度超过3m以上,使用吊装设备运土时,起吊后,坑内的操作人员应立即离开吊点的垂直下方,起吊设备距坑边一般不得少于 1.5m,坑内人员应戴安全帽。
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4)用手推车运土,应先平整好道路。卸土回填,不得放手让车自动翻转。用翻斗汽车运土,运输道路的坡度、转弯半径应符合有关安全规定。
5)深基坑上下应先挖好阶梯或设置靠梯,或开斜坡道,采取防滑措施,禁止踩踏支撑上下。坑四周应设安全栏杆或悬挂危险标志。
6)基坑(槽)设置的支撑应经常检查是否有松动变形等不安全迹象,特别是雨后更应加强检查。
7)回填管沟时,应采用人工先在管道周围填土夯实,并应从管道两边同时对称进行,高差不超过0.3m。管顶0.5m以上,在不损坏管道的情况下,方可采用机械回填和压实。
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复习思考题
1.土按开挖的难易程度分为几类 每一类的特征是什么
2.试述土的可松性及其对土方施工的影响。
3.试述用方格网法计算土方量的步骤和方法。
4.土方调配应遵循哪些原则 调配区如何划分
5.试分析土壁塌方的原因和预防塌方的措施。
6.试述一般基槽、一般浅基坑和深基坑的支护方法和适用范围。
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7.试述常用中、浅基坑支护方法的构造原理、适用范围和施工工艺。
8.试述流沙形成的原因以及因地制宜防治流沙的方法。
9.试述人工降低地下水位的方法及适用范围,轻型井点系统的布置方案和设计步骤。
10.试述推土机、铲运机的工作特点、适用范围及提高生产率的措施。
11.试述单斗挖土机有哪几种类型 各有什么特点
12.试述正铲挖土机和反铲挖土机的开挖方式有哪几种 挖土机和运土车辆配套如何计算
13.土方挖运机械如何选择 土方开挖的注意事项有哪些
14.如何因地制宜选择基坑支护土方开挖的方式
15.根据基坑的安全等级,要监测哪些基坑的监测项目 其中哪些是应测项目 哪些是宜测项目和可测项目
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16.试述填土压实的方法和适用范围。
17.影响填土压实的主要因素有哪些 怎样检查填土压实的质量
18.某基坑底长82m、宽64m、深8m,四边放坡,边坡坡度1︰0.5。
1) 画出平面图和剖面图,试计算土方开挖工程量。
2) 若混凝土基础和地下室占有体积为24600m3,则应预留多少回填土(以自然状态的土体积计算)
3) 若多余土方外运,问外运土方(以自然状态的土体积计)为多少
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4) 如果用斗容量为3m3的汽车外运,需运多少车 (已知土的最初可松性系数KS=1.14,最后可松性系数K'　S=1.05)
19.1)按场地设计标高确定的一般方法(不考虑土的可松性)计算如图1-71所示场地方格中各角点的施工高度并标出零线(零点位置需精确算出),角点编号与天然地面标高如图中所示,方格边长为20m,ix=0.2%,iy=0.3%。
2)分别计算挖方区与填方区的挖方量与填方量。
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