土方平整工程施工组织设计.doc
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第一章土方工程
第一节土的工程分类及性质
一、土的工程分类:
土方工程施工和工程预算定额中,土是按其开挖难易程度分类的。
一般工程土类分Ⅰ-Ⅳ级:
土类级别
土质名称
自然湿密度(kg/m3)
外形特征
开挖方法
Ⅰ
1.砂土
2.种植土
1650~1750
疏松、粘着力差或易透水,略有粘性
用锹或略加脚踩开挖
Ⅱ
1.壤土
2.淤泥
3.含壤种植土
1750~1850
开挖时能成块并易打碎
用锹需要用脚踩开挖
Ⅲ
1.黏土2.干燥黄土3.干淤泥4.含少量砾石粘土
1800~1950
粘手,看不见砂粒,或干硬
用镐、三齿耙开挖或用锹需用力加脚踩开挖
Ⅳ
1.坚硬黏土2.砾质黏土3.含卵石黏土
1900~2400
土壤结构坚硬、将土分裂后成块状,或含粘粒砾石较多
用镐、三齿耙等工具开挖
二、土的性质
1.土的含水量
土的含水量是指土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比,
以百分数表示。
G1:
含水状态时土的质量。
G2:
土烘干后的质量。
2.土的渗透性
土的渗透性是指土体被水透过的性能,它与土的密实程度有关,土的空
隙比越大,则土的渗透系数越大。
(计算)
3.动水压力和流砂(计算)
在一定动水压力作用下,松散而饱和的细砂和粉砂容易产生流砂现象,降低
地下水位,改变水流方向,消除动水压力,是防治流砂现象的重要途径。
其具体措
施有:
(1)枯水期施工——地下水位低,坑内外水位差小,动水压力减小,
不易产生流砂。
(2)抛大石块法——基坑开挖中出现流砂现象,枪挖至标高后,立即铺设芦席并抛大石块,增加土的压重,以平衡动水压力。
此法解决解决局部或轻微流砂现象是有效的。
(3) 打钢板桩法——将钢板桩打入坑底一定深度,增加地下水由坑外流入坑内的渗流路线,减小水力坡度,从而减小动水压力。
浇筑地下连续墙可起到同样的效果。
(4)井点降水法——采用井点降水法可使地下水渗流方向朝下,向下的动水压力增大了土粒间的压力,从而有效地制止了流砂现象。
4.土的可松性
自然状态下的土经开挖后,其体积因松散而增加,称为土的最初可松性,以后虽经回填压实,仍不能恢复到原来的体积,称为土的最终可松性。
(见表)
最初可松性系数用K1表示,最终可松性系数用K2表示,即:
;
;
式中:
V1——土在自然状态下的体积;
V2——土挖出后的松散体积;
V3——土经回填压实后的体积。
土的可松性系数可参考表。
土的可松性系表
土的名称
可松性系数
K1
K2
砂土、轻亚粘土、种值土、淤泥土
1.08~1.17
1.01~1.03
亚粘土、潮湿黄土、砂土混碎(卵)石、填筑土
1.14~1.28
1.02~1.05
重亚粘土、干黄土、含碎(卵)石的亚黏土
1.24~1.30
1.04~1.07
重粘土、含碎(卵)石的黏土、粗卵石、密实黄土
1.26~1.32
1.06~1.09
中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土、软石灰岩
11.30~1.45
1.10~1.20
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第二节场地平整
场地平整前,必须先确定场地平整的施工方案,其中包括:
确定场地的设计标高(一般均在设计文件上规定)、计算挖方和填方的工程量、确定挖方填方的平衡调配,并选择土方机械,拟定施工方法。
一、土方量计算
(一)场地设计标高的确定设计标高选择,需考虑以下因素:
(1)满足生产工艺和运输的要求;
(2)尽量利用地形,以减少挖方数量;
(3)尽量使场地内的挖方量与填方量达到平衡,以降低土方运输费用;
(4)需有一定的泄水坡度(≥20‰),使能满足排水要求;
(5)考虑最高洪水位的要求。
场地的设计标高,可根据挖填平衡的原则照下述方法确定。
1.初步计算场地设计标高
将地形图划分方格。
每个方格的角点标高,一般根据地形图上相邻两等高线的标高,用插入法求得;在无地形图情况下,也可在地面用木桩打好方格网,然后用仪器直接测出。
一般说来,理想的设计标高,应该使场地的土方在平整前和平整后相等而达到
挖方和填方的平衡(图示)
2.计算设计标高的调整值
所计算的标高,纯系初步计算值,实际上,还需考虑以下因素进一步进行调整。
(1)由于土具有可松性,必要时应相应地提高设计标高;
(2)由于设计标高以上的各种填方(挖方)工程而影响设计标高的降低(提高);
(3)由于边坡填挖土方量不等(特别是坡度变化大时)而影响设计标高的增减;
(4)根据经济比较结果,而将部分挖方就近弃土于场外,或将部分填方就近取土于场外而引起挖填土的变化后需增减设计标高。
3.考虑泄水坡度对设计标高的影响
如果按照公式计算出的设计标高进行场地平整,那么,整个场地表面将处于同一个水平面;但实际上由于排水要求,场地表面场有一定的泄水坡度。
因此,还需根据场地泄水坡度的要求(单面泄水或双面泄水),计算出场地内各方格角点实际施工时所采用的设计标高。
(1)单向泄水时,场地各点设计标高的求法.
(2)双向泄水时,场地各点设计标高的求法.
(二)场地平整土方量计算
1、场地平整土方量的计算方法,通常有方格网法和断面法两种。
方格网法适用于地形较为平坦的地区,断面法则多用于地形起伏变化较大的地区。
通常用方格网控制整个场地。
2、方格边长主要取决于地形变化的复杂程度,一般10m、20m、30m或40m等,通常多采用20m。
根据每个方格角点的自然地面标高和实际采用的设计标高,算出相应的角点填挖高度,然后计算每一个方格的土方量,再将场地上所有方格的土方量求和,并算出场地边坡的土方量,这样即可以得到整个场地的挖、填土总方量。
场地诸方格的土方量的计算方法如下:
(1)计算零点位置
(2)计算土方工程量
按下列方法计算每个方格的挖方或填方量:
1)一个角点填(挖)三个角点挖(填)方
2)两个角点填方,另外两个角点挖方
3)四个角点挖(填)方
(三)土方调配
土方工程量计算完成后,即可着手土方的调配。
土方调配,就是对挖土的利用、堆弃和填土的取得。
1.土方调配原则
(1)应力求达到挖、填平衡和运距最短的原则。
(2)土方调配应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。
(3)土方调配应采取分区与全场相结合来考虑的原则。
(4)土方调配还应尽可能与大型地下建筑的施工相结合。
(5)选择恰当地调配方向、运输路线,使土方机械和运输车辆的功效能得到充分发挥。
2.土方调配图表的编制
(1)划分调配区
在场地平面图上先划出挖、填区的分界线(即前述的零线),根据地形及地理等条件,可在挖方区和填方区适当地分别划分出若干调配区(其大小应满足土方机械的操作要求),并计算出各调配区的土方量,图示。
(2)求出每对调配区之间的平均运距
平均运距是挖方区土方重心至填方区土方重心的距离。
因此,求平均运距,需先求每个调配区的重心。
其方法如下:
取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴,分别求出各区土方的重心位置,
即:
式中:
、——挖方调配区或填方调配区的重心坐标;
v——每个方格的土方量;
x、y——各方格的重心坐标,(通常近似的取方格的形心);
重心求出后,标于相应的调配区图上,然后用比例尺量出每对调配区之间的平均运距。
(3)列出土方调配方案表
(4)画出土方调配图
依据土方调配方案表在图上标出调配方向、土方数量以及平均运距,图示。
二、场地平整施工
(一)施工准备工作
1.场地清理
2.修筑临时道路、水电线路
3.机具进场、临时停机棚与修理间搭设等。
(二)场地平整施工方法
1、场地平整系综合施工过程,它由土方的开挖、运输、填筑、压实等施工过程组成,其中土方开挖是主导施工过程。
2、土方开挖,通常有人工、半机械化、机械化和爆破等数种方法。
3、大面积的场地平整,适宜采用大型土方机械,如推土机、铲运机或单斗挖土机等施工。
1.推土机施工(图示)
推土机的特点是操作灵活,运输方便,所需工作面较小,行驶速度较快,易于转移。
部分国产推土机的工作性能(见表)。
使用推土机推土的施工方法
使用推土机推土的几种施工方法
(1)下坡推土法
(2)分批集中,一次推送法
(3)并列推土法
(4)沟槽推土法
(5)斜角推土法
推土机顺地面坡势进行下坡推土,可以借机械本身的重力作用,增加铲刀的切土力量,因而可增大推土机铲土深度和运土数量,提高生产效率。
在较硬的土中,推土机的切土深度较小,一次铲土不多,可分批集中,再整批地推送到卸土区。
在较大面积的平整场地施工中,采用两台或三台推土机并列推土,能减少的散失。
并列推土时,铲刀间距15~30cm。
并列台数不宜超过四台,否则互相影响。
就是沿第一次推过的原槽推土,前次推土所形成的土埂能阻止土的散失,从而增加推运量。
将铲刀斜装在支架上,与推土机横轴在水平方向形成一定角度进行推土。
一般在管沟回填且无倒车余地时,可采用这种方法。
2.铲运机施工
铲运机是一种能独立完成挖土、运土、卸土、填筑、压实等工作的土方机械。
适宜在松土、普通土中工作。
场地地形起伏不大(坡度在20度以内)的大面积场地上施工。
部分国产铲运机工作性能(见表)
部分国产铲运机工作性能
性能
铲运机型号
C1-6
C3-6
C4-7
C5-6
C6-2.5
铲斗容量(m3)
6.4
6
7
6
2.5
铲刀宽度(mm)
1800
2600
2700
2600
1900
最大铲土深度(mm)
350
300
300
300
150
牵引装置
拖拉机
自行式
自行式
拖拉机
拖拉机
发动机功率(马力)
165
120
160
100
60
铲斗操纵系统
液压
钢索
液压
钢索
液压
(1)铲运机的开行路线
由于挖填区的分布不同,根据具体条件,选择合理的铲运路线,对生产率影响很大。
1)环形路线
施工地段较短、地形起伏不大的挖、填工程,适宜采用环形路线,(图示)。
当挖土和填土交替,而挖填之间距离又较短时,则可采用大环形路线(图示)。
大环形路线的优点是一个循环能完成多次铲土和卸土,从而减少了铲运机的转弯次数,提高了工作效率。
2)8字形路线
对于挖、填相邻。
地形起伏较大,且工作地段较长的情况,可采用8字路线(图示)。
其特点是铲运机行驶一个循环能完成两次作业,而每次铲土只需转弯一次,比环形路线可缩短运行时间,提高生产效率。
同时,一个循环中两次转弯方向不同机械磨损较均匀。
(2)铲运机铲土的施工方法
1)下坡铲法土
应尽量利用有利地形进行下坡铲土。
这样,可以利用铲运机的重力来增大牵引力,使铲斗切土加深,缩短装土时间。
一般地面坡度以5度~7度为宜。
2)跨铲法
预留土埂,间隔铲土的方法。
可使铲运机在挖两边土槽时减少向外撒土量,挖土埂时增加了两个自由面,阻力减小,铲土容易,土埂
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