4、第6课土方(大型)工程的机械化施工

,建筑施工技术,第一章 土方工程,芜湖职业技术学院,第,6,课 土方（大型）工程的机械化施工,2013.09.09,主要内容：,1,、土方工程种类与特点,2,、,土方工程量的计算与平衡,3,、施工准备与辅助工程（排降水）,4,、土方（大型）工程的机械化施工,5,、土方填筑与压实,6,、深基坑施工（边坡及其稳定）,7,、深基坑施工（支护结构）,8,、土方工程质量标准与安全技术,学习重点：,土石方工程的特点、机械化施工、土方填筑与压实、,深基坑施工。,第一章 土方工程,2013.09.09,课时安排（本章,8,课时）,:,第一节 土方工程种类与特点,第二节 土方工程量计算,第三节 土方工程施工准备与辅助工程（排降水）,第四节 土方工程的机械化施工,1,课时,第五节 土方填筑与压实,第六节 深基坑施工（边坡及其稳定）,第七节 深基坑施工（支护结构）,第八节 土方工程质量标准与安全技术,第一章 土方工程,2013.09.09,第四节 前言,主要内容：,1,、常见土方机械的种类及施工方法,2,、,土方机械的选择,3,、深基坑土方开挖机械作业,5,、土石方爆破作业,学习重点：,常见土方机械的种类及施工方法；深基坑土方开挖及注,意事项。熟悉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。,第一章 土方工程,2013.09.09,第一章 土方工程,2013.09.09,第一章 土方工程,2013.09.09,（一）常见土方机械的种类及施工方法,（教材,P34),1,、推土机,液压操纵推土机外形图,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,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,220,等；轮胎式推土机有,TL160,等。,多用于场地清和理和平整、开挖深度,1.5m,以内的基坑，填平沟,坑，以及配合铲运机、挖土机工作等。,推土机可以推挖一,-,三类土，运距在,100m,以内的平土或移挖作填，,宜采用推土机，尤其是当运距在,30-60m,之间，最有效，即效率最,高。,推土机可以完成铲土、运土和卸土三个工作行程和空载回驶行程。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,推土机是土方工程施工的主要机械之一，是在履带式拖拉机上,安装推土板等工作装置而成的机械。,常用推土机的发动机功率有,45,、,75,、,90,、,120,（,kW,）等数种。,推土板有索式和液压操纵两种。图示是液压操纵的推土机外形,图。液压操纵推土板的推土机除了可以升降推土板外，还可调,整推土板的角度，因此具有更大的灵活性。,推土机作业以切土和推运土为主，切土时应根据土质情况尽量,采用最大切土深度在最短距离,(6,10m),内完成，以便缩短低低,速行进的时间，然后直接推运到预定地点上下坡度不得超过,35,，横坡不得超过,10,。几台推土机同时作业时，前后距离应,大于,8m,推土机经济运距在,100m,以内，效率最高的运距为,60m,。为提,高生产率，可采用下述方法：,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,（,1,）槽形推土。推土机多次在一条作业线上工作，使地面形成一条,浅槽，以减少从铲刀两侧散漏。这样作业可增加推土量,10,30,。槽深以,1m,左右为宜，槽间土埂宽约,0.5m,。在推出多条槽,后，再将土埂推入槽内，然后运出。,（,2,）下坡推土。在斜坡上方顺下坡方向工作。坡度不宜大于,15,，,以免后退时爬坡困难。,（,3,）并列推土。在大面积场地平整时，可采用多台推土机并列作,业。通常两机并列推土可增大推土量,15,30,，三机并列推,土可增加,30,40,。并列推土的运距宜为,20,60m,。,第四节 土方工程的机械化施工,槽形推土,下坡推土法,并列推土,2013.09.09,槽形推土法,方法：推土机重复多次在一条作业线上切土和推土，使地面逐渐,形成一条浅槽，再反复在沟槽中进行推土，以减少土从铲刀两侧,漏散，可增加,10%-30%,的推土量。槽的深度以,1m,左右为宜，槽与,槽之间的土坑宽约,50cm,。,适用：推土层较厚，运距较远的情况。,下坡推土,方法：在斜坡上，推土机顺下坡方向切土与堆运，借助于机械本,身向下的重力作用切土，增大切土深度和运间，可提高生产率,30%-40%,，但坡度不宜超过,15,度。,适用：半挖半填地区推土丘、回填沟、渠时使用。,并列推土,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,方法：平整较大面积场地时，可采用,2-3,台推土机并列作业,（,1530cm,）以减少土体漏失量，提高效率,20%,。适用：大面积场地,平整及运送土用。,（,1,）槽形推土。推土机多次在一条作业线上工作，使地面形成一条,浅槽，以减少从铲刀两侧散漏。这样作业可增加推土量,10,30,。槽深以,1m,左右为宜，槽间土埂宽约,0.5m,。在推出多条槽,后，再将土埂推入槽内，然后运出。,（,2,）下坡推土。在斜坡上方顺下坡方向工作。坡度不宜大于,15,，,以免后退时爬坡困难。,（,3,）并列推土。在大面积场地平整时，可采用多台推土机并列作,业。通常两机并列推土可增大推土量,15,30,，三机并列推,土可增加,30,40,。并列推土的运距宜为,20,60m,。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,2,、铲运机,（教材,P36),自行式铲运机外形图,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,自行式铲运机外形图,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,铲运机,是一种能综合完成全部土方施工工序,(,挖土、装土、运土、,卸土和平土,),的机械。按行走方式分为自行式铲运机和拖式铲运机,两种。常用的铲运机斗容量为,2m3,、,5m3,、,6m3,、,7m3,等数种，按铲,斗的操纵系统又可分为钢丝绳操纵和液压操纵两种。,铲运机操纵简单，不受地形限制，能独立工作，行驶速度快，生,产效率高。,铲运机,适于开挖一类至三类土，常用于坡度,20,以内的大面积土,方挖、填、平整、压实，大型基坑开挖和堤坝填筑等。,铲运机运行路线和施工方法视工程大小、运距长短、土的性质和,地形条件等而定。其运行路线可采用环形路线或,8,字路线。,自行式铲运机,的适用运距为,800,1500m,。采用下坡铲土、跨铲,法、推土机助铲法等，可缩短装土时间提高土斗装土量，以充分,发挥其效率。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,(a),环形路线,(b),大环形路线,(c) 8,字形路线,1,铲土；,2,卸土,3,、挖掘机,（教材,P38),挖掘机按行走方式分为履带式和轮胎式两种。按传动方式分为,机械传动和液压传动两种。斗容量有,0.2m3,、,0.4m3,、,1.0m3,、,1.5m3,、,2.5m3,等多种，工作装置有正铲、反铲、抓铲，机械传,动挖掘机还有拉铲。,使用较多的是正铲与反铲。挖掘机利用土斗直接挖土，因此也,称为单斗挖土机。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,单斗挖土机工作装置类型,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,第四节 土方工程的机械化施工,正铲挖掘机外形,反铲挖掘机外形,(a),沟端开挖,(b),沟侧开挖,(a),正向挖土、反向卸土,(b),正向挖土、侧向卸土,2013.09.09,(1),正铲挖掘机,正铲挖掘机外形如图示。挖土特点是：前进向上，强制切土。,它适用于开挖停机面以上的土方，且需与汽车配合完成整个挖,运工作。正铲挖掘机挖掘力大，适于开挖含水量小于,27,的一,类土至四类土和经爆破的岩石及冻土。,正铲的开挖方式根据开挖路线与汽车相对位置的不同分为：正,向开挖、侧向装土以及正向开挖、后方装土两种，前者生产率,较高。,正铲的生产率主要决定于每斗的装土量和每斗作业的循环延续,时间。为了提高其生产率，除了工作面高度必须满足装满土斗,的要求之外，还要考虑开挖方式和与运土机械配合的问题，尽,量减少回转角度，缩短每个循环的延续时间。,单斗液压挖掘机正铲技术性能详见表,1-9,（教材,P39),第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,反铲挖掘机作业示例,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,(2),反铲挖掘机,反铲适用于开挖一类至三类的砂土或粘土。挖土特点是：后退向,下，强制切土。主要用于开挖停机面以下的土方，最大挖土深度,4,6m,，经济合理的挖土深度为,2,4m,。反铲也需配备 运土汽车进,行运输，其外形如图示。反铲的开挖方式可以采用沟端开挖法，,即反铲停于沟端，后退挖土，向沟一侧弃土或装汽车运走，也可,采用沟侧开挖法，即反铲停于沟侧，沿沟边开挖，它可将土弃于,距沟较远的地方，如装车则回转角度也小，但边坡不易控制。,(3),拉铲挖掘机,适用于一类至三类的土，可开挖较大基坑,(,槽,),和沟渠，挖取水,下泥土，也可用于填筑路基、堤坝等。挖土特点是：后退向,下，自重切土，其挖土深度和挖土半径都很大。拉铲能开挖停,机面以下的土方，其工作状况如图示。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,拉铲挖土时，依靠土斗自重及拉索拉力切土，卸土时斗齿朝,下，利用惯性，较湿的粘土也能卸净。它的开挖方式也有沟端,开挖和沟侧开挖两种。,(,4),抓铲挖掘机,抓铲适用于开挖较松软的土。挖土特点是：直上直下，自重切,土，挖土力较小。对施工面狭窄而深的基坑、深槽、深井采用,抓铲可取得理想效果。抓铲还可用于挖取水中淤泥，装卸碎,石、矿碴等松散材料。抓铲的传动方式主要有机械传动和液压,传动两 种。抓铲挖土时，通常立于基坑一侧进行，对较宽的基,坑则在两侧或四侧抓土。挖淤泥时抓斗易被淤泥“吸住”，应,避免起吊用力过猛，以防翻车。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,单斗液压挖掘机反铲技术性能详见表,1-10,（教材,P42),拉铲工作状况 抓铲工作状况,第四节 土方工程的机械化施工,拉铲工作状况,抓铲工作状况,拉铲挖掘机,抓铲挖掘机,2013.09.09,4,、其它常见土方施工机械,压路机 羊足碾 汽油机夯,拖拉机夯 市政管网施工机械,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,5,、其它常见土方夯实施工小型机械,LDC60/80,柴油打夯机,Haw608090,打夯机 蛙式打夯机,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,（二）,土方机械的选择及配置计算,（教材,P46),1,、,土方机械选择的基本原则：,通常应根据工程特点和技术条件提,出几种可行方案，然后进行技术经济分析比较，选择效率高、,综合费用低的机械进行施工，一般选用土方施工单价最小的机,械。在大型建设项目中，土方工程量很大，而当时现有的施工,机械的类型及数量常常有一定的限制，此时必须将现有机械进,行统筹分配，以使施工费用最小。,2,、大型土方工程,土方机械与运土车辆的匹配,（,平整场地常由土方,的开挖、运输、填筑和压实等工序完成）,（计算教材,P37),当挖掘机挖出的土方需用运土车辆运走时，挖掘机的生产率不,仅取决于本身的技术性能，而且还决定于所选的运输机具是否,与之协调。由于施工现场工作面限制、机械台班费用等原因，,一般应以挖土机械为主导机械，运输车辆应根据挖土机械性能,配套选用。为了使主导机械挖掘机充分发挥生产能力，应使运,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,土车辆的载重量与挖掘机的斗容量保持一定的倍数关系，需有,足够数量的车辆以保证挖掘机连续工作。,从挖掘机方面考虑，汽车的载重量越大越好，可以减少等车待,装时间，运土量大；从汽车方面考虑，载重量小，台班费便,宜，然而数量增加；载重量大，台班费贵，但车辆数量小。,地势较平坦、含水量适中的大面积平整场地，选用铲运机较适,宜。地形起伏较大，挖方、填方量大且集中的平整场地，运距,在,1000m,以上时，可选择正铲挖土机配合自卸车进行挖土、运,土，在填方区配备推土机平整及压路机碾压施工。挖填方高度,均不大，运距在,100m,以内时，采用推土机施工，灵活、经济。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,3,、,基槽,(,坑,),土方开挖选择土方机械：,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“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。,地面上的坑式开挖：,单个基坑和中小型基础基坑开挖，在地面,上作业时，多采用抓铲挖土机和反铲挖土机。抓铲挖土机适用,于一、二类土质和较深的基坑；反铲挖土机适于四类以下土,质，深度在,4m,以内的基坑。,长槽式开挖：,指在地面上开挖具,有一定截面、长度的基槽或沟槽，适于挖大型厂房的柱列基础,和管沟，宜采用反铲挖土机；若为水中取土或土质为淤泥，且,坑底较深，则可选择抓铲挖土机挖土。若土质干燥，槽底开挖,不深，基槽长,30m,以上,，,可采用推土机或铲运机施工。,整片开,挖：,对于大型浅基坑且基坑土干燥，可采用正铲挖土机开挖。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,若基坑内土潮湿，则采用拉铲或反铲挖土机，可在坑上作业。,对于独立柱基础的基坑及小截面条形基础基槽的开挖，则采用,小型液压轮胎式反铲挖土机配以翻斗车来完成浅基坑,(,槽,),的挖,掘和运土。,4,、基槽,(,坑,),特殊土石方开挖选择机械：,根据作业环,境和土石方,特性适当匹,配选择。,水下清淤,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,直壁基槽开挖留工作面示意图,d = a+2c,式中,d ,基槽宽度，,b=mh,；,a,基础宽度；,c,工作面宽度。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,放坡基槽开挖留工作面示意图,d = a+2c+2b,式中,b,放坡宽度（,b=mh,）；,m,坡度系数；,c,工作面宽度。,h,基槽开挖深度。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,5,、依据土方机械的性能与施工对象选择：,正铲,：前进向上，强制切土,反铲,：后退向下，强制切土,拉铲,：后退向下，自重切土,抓铲,：直上直下，自重切土,单斗挖土机,推土机：独立完成挖土、运土、卸土；,经济运距,100 m,内，效率最高,60m,铲运机：独立完成铲土、运土、卸土、填筑、场地平整；,经济运距,6001500 m,，效率最高,800m,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,（三）,深基坑土方开挖机械作业,1,、必须高度重视,已经完成的成,品、半成品工,程结构保护。,天津火车站深,基坑土方机械,作业现场工程,桩保护。,天津火车站深基坑土方机械作业现场（,2010,年,6,月）,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,2,、深基坑支护土,方开挖机械作,业必须与基坑,支护紧密配合,协调，各个专,项方案相互对,应严谨。,确保土方开挖,运输正常进行,的同时，保证,支护结构和建,筑结构以及施,工人员的安全。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,3,、深基坑支护土方开挖机械作业实例,（,P29 1.4.4),(1),安徽省建设工工程勘查设计院置地广场柏阅中心,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,(2),中建七局二公司弋江区,12,中西侧安置区,标段,1#,人防土方开挖,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,(3),中建七局二公司弋江区,12,中西侧安置区,标段深基坑土方开挖,第四节 土方工程的机械化施工,保护好工程桩 啊！,2013.09.09,(3),中建七局二公司弋江区,12,中西侧安置区,标段深基坑土方开挖,第四节 土方工程的机械化施工,保护好工程桩 啊！必要时人工清理！,2013.09.09,（四）土石方爆破作业,（教材,P54),1,、爆破原理,炸药引爆后，由原来体积很小的炸药，经过化学变化，在极短,的时间内，由固体状态转变为气体状态，体积增加数百倍甚至,数千倍，同时产生很高的温度和巨大的冲击力，使周围的介质,受到程度不同的破坏，这就叫做爆破。,（,1,）爆破作用圈,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,爆破时距离爆破中心近的，受到的破坏就大；远的，受到的破,坏就小。通常将爆破影响的范围分为以下几个爆破作用圈,(,见,图所示,),：, 压缩圈, 抛掷圈, 破坏圈, 振动圈,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,（,2,）爆破漏斗,当埋设在地下的药包爆炸后，地面就会出现一个爆破坑，一,部分炸碎了的介质被抛至坑外，一部分仍坠落在坑内。形成,爆破漏斗。（见图下图所示）爆破漏斗有以下几个参数：,图,1-29,爆破漏斗,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,最小抵抗线,W,：即从药包中心到临空面的最短距离。,爆破漏斗半径,r,：即漏斗上口的圆周半径。,最大可见深度,h,：即从坠落在坑内的介质表面到临空面最,大距离。,爆破作用半径,R,：即从药包中心到爆破漏斗上口边沿的距,离。,爆破漏斗的大小一般以爆破作用指数,(n),来表示，即,n = r / W,当,n=1,时，称为标准抛掷爆破漏斗；,n1,时，称为加强抛掷爆破漏斗。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,2,、炸药和起爆方法,（,1,）炸药种类：, 硝铵炸药：它是硝酸铵、梯恩梯和少量木粉的混合物。,工程中常用的,2,号岩石硝铵炸药，其配合比例为,85114,，其受潮和结块后，爆破性能会降低。,梯恩梯,(,三硝基甲苯,),它呈结晶粉末状，淡黄色，压制后呈黄色，熔铸块呈褐,色，不吸湿，爆炸威力大。但本身含氧不足，爆炸时产,生有毒的一氧化碳气体，不宜用于地下作业及通风不良,的环境下。当掺有砂石粉类固体杂质时，对撞击和摩擦,有较高的敏感度。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,胶质炸药它是由硝化甘油和硝酸铵,(,有时用硝酸钾或硝酸钠,),的混合物，,另加入一些木屑和稳定剂制成的。它的爆炸威力大，不吸湿，,有较高密度和可塑性，适用于水下和坚硬岩石爆破。,铵油炸药它是硝酸铵和柴油,(,或加木粉,),的混合物，通常两者的比例为,94.55.5,，当加木粉时，其比例为,9244(,称为,1,号铵油炸,药,),。铵油炸药取材方便，成本低廉，使用安全，但具有吸湿,结块性，不能久存，最好现拌现用。,黑火药用硝酸钾、硫磺和木炭按一定比例,(,最佳为,751015),混合而,成。好的黑火药为深灰色的颗粒，不沾手。对火星和撞击极敏,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,感，吸湿性强，威力低，适用于开采石料。,（,2,）爆破药包量计算,药包的重量叫做药包量。药包量的大小，与岩石的软硬、缝隙,情况、临空面的多少、预计爆破的石方体积有关。,标准抛掷药包量计算,/,标准爆破漏斗的体积：,V = 1/3w3,w3,药包量：,Q,=,qW,3,e,式中：,Q,药包量,(kg),；,q,标准抛掷药包的炸药单位消耗量，,按所爆除的岩石的体积计,(kg/m3),；,e,炸药换算系数,加强抛掷药包量计算,加强抛掷药包量：,Q,=(0.4+0.6,n,3),qW,3,e,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,式中：,n,爆破作用指数。,松动药包量计算,松动药包量：,Q=0.33qW3e,爆破技术参数：,W,、,n,、,q,、,e,，应根据工程实际情况合理选,择，以便取得更好的的爆破效果。必要时应由实验来确定。,（,2,） 起爆方法和器材, 火花起爆, 电力起爆, 导爆索起爆,3,、爆破方法,（,1,）裸露炸药包起爆,（,2,）炮孔起爆,（,3,）改建工程起爆,4,、爆破安全措施,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,（,1,）爆破器材储存和运送的安全措施,（,2,）安全措施, 装药必须用木棒把炸药轻轻压入炮眼，严禁使用金属棒。, 眼深度超过,4m,时，须用两个雷管起爆；如深度超过,10m,，,则不得用火花起爆。, 在雷雨天气，禁止装药、安装电雷管。工作人员应立即离,开装药地点。, 爆破警戒范围，裸露药包、深眼法、洞室法不小于,400m,；,炮眼法、药壶法不小于,200m,。警戒范围立好标志，并有专,人警戒。,4,、爆破安全措施,（,1,）爆破器材储存和运送的安全措施,（,2,）安全措施, 装药必须用木棒把炸药轻轻压入炮眼，严禁使用金属棒。, 眼深度超过,4m,时，须用两个雷管起爆；如深度超过,10m,，,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,则不得用火花起爆。, 在雷雨天气，禁止装药、安装电雷管。工作人员应立即离开,装药地点。, 爆破警戒范围，裸露药包、深眼法、洞室法不小于,400m,；炮,眼法、药壶法不小于,200m,。警戒范围立好标志，并有专人警,戒。,（,3,）瞎炮处理,可用木制或竹制工具将堵塞物轻轻掏出，另装入雷管或起,爆药卷重新起爆。绝对禁止拉动导火线或雷管脚线，以及掏,动炸药内的雷管。,如系硝铵炸药，可在清除部分堵塞物后，向炮眼内灌水，使,炸药溶解。,距炮眼近旁,600mm,处打一平行于原炮眼的炮眼，装药爆破。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,起爆实例,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,（,4,）爆破器材的安全运送与储存雷管和炸药必须分开运送，运,输汽车，相距不小于,50m,，中途停车地点须离开民房、桥,梁、铁路,200m,以上。搬运人员须彼此相距,10m,以上，严禁把,雷管放在口袋内。,（,5,）爆破器材仓库须远离,(800m,以上,),生产和生活区，要有专人,保卫。库内必须干燥、通风、备有消防设备、温度保持在,18,30,之间。仓库周围清除一切树木和干草。,（,6,）炸药和雷管须分开存放。,第四节 土方工程的机械化施工,2013.09.09,第四节 土方工程的机械化施工,1,、本节习题：,（,1,）何谓场地平整？,（,2,）在土石方工程中，什么情况下为基坑（槽）开挖，何谓大,型土石方工程？,2,、本节思考题：,（,1,）,教材,P61,页复习思考题,11,、,12,、,13,；,（,2,）简述土方机械作业深基坑开挖时注意事项。,复习与思考,2013.09.09,