施工技術(shù)與機(jī)械 第1章 土方工程 中專課件(2)

1、2. 壓實(shí)方法填土壓實(shí)方法有碾壓法、夯實(shí)法和振動(dòng)壓實(shí)法。平整場(chǎng)地等大面積填土采用碾壓法，較小面積采用夯實(shí)法和振動(dòng)壓實(shí)法。,,（1）碾壓法。碾壓法是利用機(jī)械滾輪的壓力壓實(shí)填土，有平碾、羊足碾等。平碾是一種以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的自行式壓路機(jī)，有輕型（30～50kN）、中型（60～90kN）和重型（100～140kN）三種，適于砂類土和粘性土壓實(shí)。羊足碾一般無動(dòng)力，靠拖拉機(jī)牽引，有單、雙筒兩種，根據(jù)碾壓要求，可采用空桶、裝水、裝砂三種。,羊足碾與

2、土接觸面積小，但壓強(qiáng)比較大，壓實(shí)效果較好，適于粘性土壓實(shí)。碾壓機(jī)開行速度不宜過快，一般平碾、羊足碾分別不應(yīng)超過2km/h、3km/h，以保證壓實(shí)效果。對(duì)密實(shí)度要求不高的大面積填土，在缺乏碾壓機(jī)械時(shí)，也可采用推土機(jī)、拖拉機(jī)或鏟運(yùn)機(jī)結(jié)合行駛、推（運(yùn)）土、平土來壓實(shí)。,,,(2)夯實(shí)法。夯實(shí)法是利用夯錘自由下落沖擊力來夯實(shí)填土，有人工夯實(shí)和機(jī)械夯實(shí)兩種。常用的夯實(shí)機(jī)械有夯錘、內(nèi)燃夯土機(jī)和蛙式打夯機(jī)。它體積小、重量輕、對(duì)土質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，工程量

3、小或作業(yè)面受限條件下尤為適用。對(duì)回填松散的特厚土層，可根據(jù)填土厚度和設(shè)計(jì)密實(shí)度的要求采用重錘夯實(shí)或強(qiáng)夯等機(jī)具來夯實(shí)。,強(qiáng)夯法,真空預(yù)壓法,（3）振動(dòng)壓實(shí)法是將振動(dòng)壓實(shí)機(jī)放在土層表面，借助振動(dòng)機(jī)使土顆粒發(fā)生相對(duì)位移達(dá)到密實(shí)狀態(tài)。該壓實(shí)法振實(shí)非粘性土效果較好。振動(dòng)碾比一般平碾提高工效1-2倍。適用于爆破石渣、碎石類土、雜填土或粉土的壓實(shí)。平板式振動(dòng)器振動(dòng)深度有限，適于小面積粘性土薄層填土、較大面積砂土及薄層砂卵石、碎石墊層的振實(shí)。,,

4、,1.6 土方機(jī)械化開挖當(dāng)面積和土方量較大時(shí)，為提高生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，降低工程成本，加快建設(shè)速度，多采用機(jī)械化開挖方式和先進(jìn)的作業(yè)方法。機(jī)械化開挖常用的機(jī)械有：推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、挖土機(jī)等。,1．推土機(jī)技術(shù)性能和特點(diǎn)推土機(jī)由拖拉機(jī)和推土鏟刀組成，按鏟刀的操作機(jī)構(gòu)不同，可分為索式和液壓式兩種。索式推土機(jī)的鏟刀借其自重切入土中，在硬土中切土深度較小；液壓式推土機(jī)由液壓操縱，能使鏟刀強(qiáng)制切入土中，切土深度較大，且其鏟刀可調(diào)整角度，靈活性

5、強(qiáng)。（錄像）,,推土機(jī)能獨(dú)立挖土、運(yùn)土和卸土，具有操作靈活、運(yùn)轉(zhuǎn)方便、占工作面較小、行駛速度較快等特點(diǎn)，適用于場(chǎng)地清理平整、開挖深度不大的基坑（槽）及填土作業(yè)等。它還能牽引其他無動(dòng)力土方機(jī)械（拖式鏟運(yùn)機(jī)、羊足碾、松土器等），其最有效運(yùn)距為30～60m。,2．推土機(jī)作業(yè)方法為增大鏟前土的體積，減小推土損失，縮短循環(huán)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，可采用以下作業(yè)方法：（1）下坡推土法。（2）槽形推土法。（3）并列推土法。（4）分堆集中，一次推

6、送法。 （5）鏟刀附加側(cè)板法。,1.6.2 鏟運(yùn)機(jī)1．鏟運(yùn)機(jī)技術(shù)性能和特點(diǎn)鏟運(yùn)機(jī)是能夠獨(dú)立完成鏟土、運(yùn)土、卸土、填筑、整平的土方機(jī)械。按行走機(jī)構(gòu)不同分為拖式鏟運(yùn)機(jī)和自行式鏟運(yùn)機(jī)兩種。拖式鏟運(yùn)機(jī)由拖拉機(jī)牽引；自行式鏟運(yùn)機(jī)行駛和作業(yè)都靠本身的動(dòng)力設(shè)備。,鏟運(yùn)機(jī)的工作裝置是鏟斗。鏟斗前有一個(gè)能開啟的門和切土刀片。切土?xí)r，鏟斗門打開，鏟斗下降，刀片切入土中。鏟運(yùn)機(jī)前進(jìn)時(shí)，被切下的土擠入鏟斗中，鏟斗裝滿土后，提起土斗，放下斗門，將土運(yùn)至卸土

7、地點(diǎn)。,鏟運(yùn)機(jī)適用于開挖一～三類土。拖式鏟運(yùn)機(jī)適宜運(yùn)距800m以內(nèi)，運(yùn)距200～350m時(shí)效率最高。常用于坡度20°以內(nèi)的大面積土的平整、挖、運(yùn)、填、壓實(shí)，開挖大型基坑、管溝、河渠和路塹，填筑路基、堤壩等。不適于礫石層、凍土及沼澤地帶使用。堅(jiān)硬土開挖需推土機(jī)助鏟；自行式鏟運(yùn)機(jī)適于長(zhǎng)距離作業(yè)，經(jīng)濟(jì)運(yùn)距800～1500m，開挖時(shí)亦需推土機(jī)助鏟。,2．鏟運(yùn)機(jī)作業(yè)方法根據(jù)挖填方區(qū)分布情況及施工條件（工程量、運(yùn)距、土的性質(zhì)、地形條件等

8、）不同，合理選擇鏟運(yùn)機(jī)開行路線及鏟土方法，對(duì)提高生產(chǎn)率有很大關(guān)系。,（1）環(huán)形路線。適用于地形起伏不大、施工地段較短（100m以內(nèi)）、填土高1.5m內(nèi)的路堤、路塹及基坑開挖、場(chǎng)地平整等。 （2）“8”字形路線。適用于施工地段較長(zhǎng)或地形起伏較大及開挖管溝、溝邊卸土或取土坑較長(zhǎng)（300～500m）的側(cè)向取土、填筑路基、場(chǎng)地平整等。,1.6.3 單斗挖掘機(jī)單斗挖掘機(jī)是基坑（槽）開挖的常用機(jī)械。按行走機(jī)構(gòu)不同分為履帶式和輪胎式兩類。按工作裝

9、置不同分為正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟四種。按傳動(dòng)方式不同分為機(jī)械和液壓傳動(dòng)兩種。,,,（1）正鏟挖掘機(jī),圖 1-32,正鏟挖掘機(jī)的挖土特點(diǎn)是：前進(jìn)向上，強(qiáng)制切土。它挖掘力大，生產(chǎn)率高，能開挖停機(jī)面以上一～四類土，挖土高度一般不小于1.5m。開挖大型基坑時(shí)需設(shè)坡道，挖掘機(jī)在坑內(nèi)作業(yè)。地下水位較高時(shí)，應(yīng)降低水位疏干基坑。因不便轉(zhuǎn)移，一般用于較大型土方開挖。,,,,圖 1-33,,,,圖 1-34,2．反鏟挖掘機(jī)（錄像）（1）反鏟挖掘機(jī)技

10、術(shù)性能和特點(diǎn)。反鏟挖掘機(jī)的挖土特點(diǎn)是：后退向下，強(qiáng)制切土。其挖掘力比正鏟小，能開挖停機(jī)面深度4～6m（經(jīng)濟(jì)合理挖土深度1.5～3.0m）的基坑（槽）或管溝，也適于地下水位較高的土方開挖。挖出的土可棄于坑槽兩側(cè)用推土機(jī)推走或汽車運(yùn)出。,,,1）溝端開挖法。反鏟停于溝端，后退挖土，汽車停在基坑（槽）兩側(cè)裝土（圖1-36a）。挖掘?qū)挾炔皇軝C(jī)械最大挖掘半徑限制，可同時(shí)挖至最大深度。其優(yōu)點(diǎn)是挖土方便，挖掘?qū)挾群蜕疃容^大。當(dāng)基坑（槽）較寬時(shí)，可多次

11、開行挖土。適于一次成溝，后退挖土，即挖即運(yùn)。,,,,圖 1-36,2）溝側(cè)開挖法。反鏟停于溝側(cè)，沿溝挖土，汽車停在機(jī)旁裝土或往溝一側(cè)卸土（圖1-36b）。鏟臂回轉(zhuǎn)角度小，能將土棄于距溝邊較遠(yuǎn)處，但挖土寬度比挖掘半徑小，邊坡不好控制，且機(jī)身靠近溝邊，穩(wěn)定性差，適于無法采用溝端開挖或挖土無需運(yùn)走及橫挖土體。,3．拉鏟挖掘機(jī)（錄像）拉鏟挖掘機(jī)的鏟斗用鋼絲繩懸掛在機(jī)動(dòng)臂上，可利用慣性力將其甩出，挖的較遠(yuǎn)。挖土特點(diǎn)是：后退向下，自重切土。它挖

12、土深度和半徑較大，但不如反鏟動(dòng)作靈活準(zhǔn)確。適于開挖停機(jī)面以下一～三類土基坑（槽）、溝渠、修筑路基、堤壩及水下挖土。拉鏟挖掘機(jī)作業(yè)方法與反鏟挖掘機(jī)類似。,4．抓鏟挖掘機(jī)（錄像）抓鏟挖掘機(jī)的抓斗用鋼絲繩懸吊在機(jī)動(dòng)臂上，挖土?xí)r自由落下。挖土特點(diǎn)是：直上直下，自重切土。他挖掘力較小。適于開挖停機(jī)面以下一～二類土施工面窄而深的基坑（槽）、沉井和水下挖土。,1.6.4 土方機(jī)械化施工方案的選擇基坑（槽）、管溝等機(jī)械化施工方案應(yīng)合理地選擇機(jī)械，使

13、它們?cè)谑┕ぶ袇f(xié)調(diào)，以充分發(fā)揮機(jī)械效率，加快施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量，降低工程成本。施工前要經(jīng)過經(jīng)濟(jì)和技術(shù)分析比較，制訂合理的施工方案，指導(dǎo)施工。依據(jù)是：工程類型及規(guī)模；施工現(xiàn)場(chǎng)的工程及水文地質(zhì)情況；現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備條件；工期要求。,1.7 排水、降水在開挖基坑（槽）及其它土方時(shí)，土的含水層被切斷，地下水會(huì)滲入坑內(nèi)；雨期施工時(shí)，地面水也會(huì)流入坑內(nèi)。為防止邊坡失穩(wěn)、基坑流砂、坑底隆起或管涌、地基承載力下降、惡化施工條件等，必須做好排水、降水。,

14、集水坑降水法一般用于面積及降水深度較小且土層中無細(xì)砂、粉砂情況；若降水深度較大、土層為細(xì)砂、粉砂、軟土地區(qū)明溝排水易引起流砂、塌方等，應(yīng)盡量采用井點(diǎn)降水法。無論采用哪種方法，降水工作應(yīng)持續(xù)到基礎(chǔ)施工完畢并回填土后結(jié)束。,1.7.1 地面及場(chǎng)地排水地面及場(chǎng)地排水一般采取設(shè)置排水溝、防洪溝、截水溝、擋水堤等方法并盡量利用原有的排水系統(tǒng)，使臨時(shí)性與永久性排水設(shè)施相結(jié)合。1.7.2 基坑（槽）降水基坑（槽）降水有集水坑降水法和井點(diǎn)降水法。

15、,1. 集水坑降水法集水坑降水法是在坑（槽）底周圍或中央開挖有坡度的排水溝，每隔一定距離設(shè)一個(gè)集水坑，地下水通過排水溝流入集水坑，用水泵抽走。它的設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便。施工中應(yīng)注意流砂防治。（1）集水坑設(shè)置。,為防止基底土遭受破壞，集水坑應(yīng)設(shè)在坑（槽）范圍以外、地下水走向的上游。根據(jù)坑（槽）涌水量的大小及平面形狀尺寸、水泵抽水能力，確定集水坑的數(shù)量和間距。一般每20～40m設(shè)一個(gè)。,（2）水泵性能及選用。集水坑降水法常用的水泵有離心泵

16、和潛水泵。1）離心泵。離心泵由泵殼、泵軸及葉輪組成，其管路系統(tǒng)有濾網(wǎng)、底閥、吸水和出水管（圖1-37）。,圖 1-37,2）潛水泵。潛水泵由立式水泵與電動(dòng)機(jī)組合而成，水泵裝在密封的電動(dòng)機(jī)上端，浸水工作。它因具有體積小、重量輕、移動(dòng)方便、開泵前無需灌水等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。使用潛水泵時(shí)不得脫水運(yùn)轉(zhuǎn)或陷入泥中，也不得排含泥量較大的水或泥漿水，以防葉輪堵塞燒壞電動(dòng)機(jī)。,2. 井點(diǎn)降水法井點(diǎn)降水法是在基坑（槽）開挖前于其周邊埋設(shè)一定數(shù)量的

17、井點(diǎn)管，利用抽水設(shè)備在開挖過程中不斷抽水，使地下水位降至基底以下。它防止了水中作業(yè)和流砂發(fā)生，因邊坡可陡些而減少挖土量，設(shè)備簡(jiǎn)單、使用靈活、裝卸方便。井點(diǎn)降水法的井點(diǎn)類型有：輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)和深井井點(diǎn)。,（1）輕型井點(diǎn)。輕型井點(diǎn)是沿基坑（槽）四周或一側(cè)以一定距離埋入直徑較小的井點(diǎn)管至含水層內(nèi)，井點(diǎn)管上端通過彎聯(lián)管與集水總管相連，利用抽水設(shè)備經(jīng)井點(diǎn)管降水至基底以下。,圖 1-38,1）輕型井點(diǎn)設(shè)備。輕型井點(diǎn)設(shè)備由管

18、路系統(tǒng)和抽水設(shè)備等組成。管路系統(tǒng)由濾管、井點(diǎn)管、彎聯(lián)管和總管組成。抽水設(shè)備常用真空泵和射流泵系統(tǒng)。干式真空泵系統(tǒng)由真空泵、離心泵和水氣分離器組成。射流泵系統(tǒng)由射流器、離心泵和循環(huán)水箱組成。,射流井點(diǎn)系統(tǒng)的降水深度可達(dá)6m，所帶井點(diǎn)管一般只25～40根、總管長(zhǎng)度30～50m。射流泵井點(diǎn)排氣量較小，真空度波動(dòng)較敏感，易于下降，排水能力較低。但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、成本低、耗電小、使用檢修方便。適于在粉砂、粉土等滲透系數(shù)較小的土層降水。,2）

19、輕型井點(diǎn)布置。井點(diǎn)布置及井點(diǎn)管間距應(yīng)根據(jù)基坑（槽）平面形狀與大小、深度、水文和地質(zhì)情況、降水深度、工程性質(zhì)等按計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)確定。,,,,圖 1-40,為防局部漏氣，井點(diǎn)管距坑壁一般應(yīng)不小于1～1.5m?？拷恿魈幓蚩偣芩慕遣课?，井點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)加密。主管長(zhǎng)度過長(zhǎng)（超過100～120m）采用多套抽水設(shè)備時(shí)，井點(diǎn)系統(tǒng)應(yīng)分成長(zhǎng)度大致相等的段，分段位置宜在基坑拐彎處，各套井點(diǎn)總管間應(yīng)裝閥門隔開。井點(diǎn)管的埋設(shè)深度，考慮抽水設(shè)備的水頭損失后，一般不超過

20、6m。,①涌水量計(jì)算。輕型井點(diǎn)的涌水量計(jì)算以水井理論為依據(jù)。水井分為四種類型：無壓完整井——地下水上部為透水層，地下水無壓力，井底達(dá)到不透水層無壓非完整井——地下水上部為透水層，地下水無壓力，井底達(dá)不到不透水層,承壓完整井——濾管布置在充滿地下水的兩層不透水層之間，地下水有壓力，井底達(dá)到不透水層；承壓非完整井——濾管布置在充滿地下水的兩層不透水層之間，地下水有壓力，井底未達(dá)到不透水層,③抽水設(shè)備的選擇。由真空泵和離心泵組成的輕型井

21、點(diǎn)機(jī)組可根據(jù)所帶動(dòng)的總管長(zhǎng)度、井點(diǎn)管根數(shù)及降水深度選用。一套抽水機(jī)組通常設(shè)真空泵一臺(tái)、離心泵兩臺(tái)。兩臺(tái)離心泵既可輪換備用，又可在地下水量較大時(shí)一起開動(dòng)排水。,3）輕型井點(diǎn)施工與運(yùn)行（錄像）。井點(diǎn)施工工藝：放樣定位→鋪設(shè)總管→沖孔→安裝井點(diǎn)管→填砂礫濾料→上部填粘土封閉→井點(diǎn)管與總管用彎聯(lián)管連接→安裝抽水設(shè)備→試抽。井點(diǎn)管埋設(shè)方法有射水法、沖孔（或鉆孔）法及套管法，根據(jù)設(shè)備條件及土質(zhì)情況選用。,射水法是在井點(diǎn)管的底端裝上沖水裝置沖孔下

22、沉井點(diǎn)管。沖孔直徑應(yīng)不小于300mm，深度應(yīng)比濾管底深0.5m左右，以利沉泥砂。井點(diǎn)管應(yīng)位于砂濾層中間。沖孔法是用直徑為50～70mm的沖水管沖孔后再沉放井點(diǎn)管。,套管法是用直徑150～200mm的套管，用水沖法或振動(dòng)水沖法沉至要求深度后，先在孔底填一層砂礫，再將井點(diǎn)管居中插入，在套管與井點(diǎn)管間分層填入粗砂，逐步拔出套管。檢查每根井點(diǎn)管的滲水性能，若與孔壁間填砂濾料時(shí)，管口有泥漿水冒出或向管內(nèi)灌水時(shí)很快下滲，方為合格。,（2）噴射井

23、點(diǎn)。當(dāng)基坑開挖較深、降水深度要求大于6m時(shí)，采用一般輕型井點(diǎn)不能滿足要求，必須采用多級(jí)井點(diǎn)才能達(dá)到預(yù)期效果。但這需要增加設(shè)備數(shù)量和基坑開挖面積，土方量增大，工期拖長(zhǎng)，亦不經(jīng)濟(jì)。此時(shí)，宜采用噴射井點(diǎn)降水，降水深度可達(dá)8～20m。,1）噴射井點(diǎn)設(shè)備與布置。噴射井點(diǎn)按工作介質(zhì)不同分為噴水和噴氣井點(diǎn)兩種。它們的工作流程雖然不同，但原理是一樣的。,（3）管井井點(diǎn)。管井井點(diǎn)由濾水管井、吸水管和抽水泵組成。采用離心式水泵或潛水泵抽水。,圖1-45,

24、管井可用鋼管、塑料管或混凝土管。鋼管管井采用直徑200～500㎜鋼管，過濾部分采用鋼筋焊接骨架外纏鍍鋅鐵絲并包濾網(wǎng)，長(zhǎng)度2～3m。混凝土管管井內(nèi)徑400㎜，分實(shí)壁管和過濾管兩部分，過濾管孔隙率20%～25%。吸水管采用直徑50～100㎜的鋼管或膠管，其下端應(yīng)沉入管井抽吸水的最低水位以下。為啟動(dòng)水泵和防止在水泵運(yùn)轉(zhuǎn)中突然停泵時(shí)發(fā)生水倒流，在吸水管底部應(yīng)裝逆止閥。,管井的間距一般為20～50m，深度為8～15m。井內(nèi)降水可達(dá)6～10m，兩井