第二章 土方工程(燃气工程施工)

第二章土方工程第一节土的分类与性质工程预算定额中，按土的人工开挖难易程度将土体分为松软土（一类）、普通土（二类）、坚土（三类）和砂砾坚土（四类）。按岩石的坚硬程度分为软石（五类）、次坚石（六类）、坚石（七类）和特坚石（八类）。填方：人工填土。挖方：挖土。第二节沟槽断面选择及土方量计算一、沟槽（ploughgroove）的断面形式常用沟槽断面有直槽（straightgroove）、梯形槽（dovetailgroove）、混合槽（mixinggroove）和联合槽（unitedgroove）四种形式。选择沟槽断面的形式，通常应考虑：土壤性质，地下水状况，施工作业面宽窄，施工方法和管材类别，管子直径和沟槽深度等因素。施工方法和沟槽断面是互为影响的，可以按照沟槽断面选用施工方法，也可按施工方法选用沟槽断面。1)机械化施工：边坡较大的梯形槽陡边坡梯形槽2)对于很深的沟槽，需人工开挖时：混合槽3)多管道同沟敷设时，若各管道的管底不在同一标高上：联合槽二、沟槽断面尺寸的确定沟槽断面尺寸与沟槽断面形式有关。梯形槽是沟槽断面的基本形式，其他断面形式均由梯形演变而成。沟槽断面尺寸主要指:挖深h，沟底宽度a，沟槽上口宽度b和沟槽边坡率n（n＝a′/h）。二、沟槽断面尺寸的确定（一）挖深一般应遵照断面设计图的规定，即挖深应等于现状地面标高与管底设计标高之差．若设计图与施工现状有较大误差时，应与设计人员协商后确定。燃气工程施工中，沟槽土方开挖可人工作业，机械作业或两者配合的施工方法。开挖时应按设计平面位置和标高，人工开挖且无地下水时，槽底预留0.05～0.1m，机械开挖或有地下水时，槽底预留不应小于0.15m，管道入沟前用人工清底至设计标高。二、沟槽断面尺寸的确定（二）沟底宽度沟底宽度主要取决于管径和管道安装方式。《城镇燃气输配工程施工及验收规范》（CJJ33－2003）作如下推荐。1）铸铁管或单管沟底组装的钢管按教材表2－3确定。2）单管沟边组装的钢管a＝D十0.33)双管同沟敷设的钢管a＝D1十D2十S＋C沟底组装C=0.6m；沟边组装C＝0.3m。二、沟槽断面尺寸的确定（三）沟槽边坡坡度为了保持沟边土壁稳定，必须有一定的边坡坡度，在工程中以1：n表示。边坡率n为边坡水平投影a’和挖深h的比值，即n＝a’／h。当土质稳定，沟槽不深，施工周期较短的情况下，原则上可开挖直槽，即n＝o，但施工时往往按1：0.05的微小边坡开挖。当雨季施工或遇上流砂、填杂土、地下水位较高时，应在采取降水，排水措施的同时，酌情加大边坡或用挡土板支撑。（四）沟槽上口宽度b=a＋2nh三、土方量的计算土方体积是按自然状态下的体积进行计算的。计算沟槽土方量时，根据管道纵断面设计图，综合考虑管道坡度和地形坡度，将沟槽分为若干计算段，每段按实际开挖体积计算，然后累加。沟槽土方量计算是一项细致而繁琐的工作，为了简化计算，土方工程定额一般均作某些规定，实际计算时，可按规定进行。四、土方的平衡与调配1.挖方与填方能基本平衡。2.好土用在回填质量较高的工程部位。3.合理选择调配位置、运输路线和运输机具。4.确定土方的最优调配方案，使总土方运输量为最小值。第三节沟槽土方的开挖一、路面破除1.人工破路混凝土路面采用钢錾，沥青或碎石路面用十字镐。2.机械破路小面积混凝土路面:内燃凿岩机、风镐大面积破除路面：锤击机沥青路面：松土机、无齿锯二、机械开挖（一）单斗挖土机1、正铲挖土机2、反铲挖土机3、拉铲挖土机4、抓铲挖土机5、液压挖掘装载机6、铲运机（二）多斗挖土机多斗挖土机又称挖沟机，与单斗挖土机比较，其优点是挖土作业是连续的，在同样条件下主产率较高，开挖每单位土方量消耗的能量较少，开挖沟槽的底和壁较整齐，在连续挖土的同时，能将土自动卸在沟槽一侧。挖沟机不宜开挖坚硬的土和含水量较大的土，宜于开挖亚粘土、亚砂土和黄土等。第五节沟槽支撑一、支撑的作用沟槽内设置支撑是防止土壁坍塌的一种临时性安全措施，是用木材或钢材制成的挡土结构。有支撑的直槽，可以减少土方量，缩小施工面积；在有地下水的沟槽里设置板桩时，板桩下端低于槽底，使地下水渗入沟槽的途径加长，具有阻水作用。但安装支撑增加了材料消耗，给后续作业带来不便。因此，是否设支撑应按具体条件进行技术经济比较后确定。二、支撑的结构•支撑材料要坚实耐用，支撑结构要稳固可靠，较深的沟槽要进行稳定性验算。在保证安全前提下，尽量节约用量，使支撑板尺寸标准化，通用化，以便重复利用。•1.横撑——是支撑架中的撑杆，其长度取决于沟槽宽度，可用圆木或方木。横撑两端下方垫托木，用执钉固位•2.撑板——是指同沟壁接触的支撑构件，按设置方法不同，分水平撑板及垂直撑板。•3.垫板——是横撑与撑板之间的传力构件，按设置方法不同，分水平垫板和垂直垫板。三、支撑的种类及其运用条件按照土质、地下水状况、沟深、开挖方法、敞露时间、地面荷载等因素和安全经济原则，选用合适的支撑形式。1.水平撑板式——用于土质较好，地下水对沟壁的威胁性较小的情况。2.垂直撑板式——用于土质较差，地下水位较高的情况。3.板桩式支撑——对于地下水位很高或流砂现象严重的地区；主要采用板桩支撑。第六节施工排水施工排水都应达到将水降到槽底以下一定深度，改善槽底的施工条件；稳定边坡，防止塌方或滑坡；稳定槽底，防止地基承载力下降。一、明沟排水明沟排水是把流入沟槽的地下水或地表水（包括雨水）汇集到集水井，然后用水泵排出槽外。这是施工现场普遍应用的一种排水方法，具有施工方便，设备简单，并可应用于各种施工场合和除细砂以外的各种土质情况。沟槽开挖到接近地下水位时，修建集水井并安装水泵，然后继续开挖沟槽到地下水位时，首先在槽底中线处挖排水沟，使水流向集水井。当挖深接近槽底时，将排水沟改设在槽底两侧。排水沟的断面尺寸根据排水量而定，一般为300×300mm，沟底坡度坡向集水井。槽底为粘土或亚粘土时：开挖土集水井土质为粉土、砂土、亚砂土或不稳定的亚粘土时：混凝土管集水井混凝土管集水井一般应进行封底，以免井底管涌。当井底涌水量大或出现流砂现象，则必须采用混凝土封底。二、轻型井点法轻型井点是沿沟槽一侧或两侧沉入深于槽底的多个针滤井点管，地上以总管连接抽水，井点管处及其附近的地下水就会降落，降落水位线形成降落漏斗形。如果沟槽位于降落漏斗范围内，就基本上消除了地下水对施工的影响。（一）轻型井点系统主要设备1．井点管2．连接管与集水总管3．抽水设备（二）井点布置布置井点系统时，应将所有需降低水位的范围都包括在围圈内。（三）井点管埋设1．射水法2．冲（钻）孔法3．套管法第七节管道地基处理与土方回填一、管道地基处理（一）地基处理（groundtreatment）的必要性地基处理的目的是增加天然土基的承载能力和防止管道外覆盖层的损坏。燃气管道只要敷设在未被扰动的上层上，一般不必进行特殊的加固处理。例如：旧河床、旧池塘和洼地等松软土层；当管底位于地下水位以下，施工中排水不慎而发生流砂现象；其它土壤承载能力不足的情况；造成管道外覆盖层损坏的情况。（二）地基处理方法1．砂垫层和砂石垫层当在坚硬的岩石或卵（碎）石上铺设燃气管道时，应在地基表面垫0.10～0.15m厚的砂垫层，防止管道防腐绝缘层受重压而损伤。2．灰土地基位于地下水位以上的软弱土质可采用灰土垫层加固地基，也可采用换土夯实办法对地基进行处理。灰土的土料应采用有机质含量少的粘性土，不得采用表面植土或冻土。3．混凝土或钢筋混凝土在流砂或涌土现象严重的地段可采用混凝土或钢筋混凝土地基。4．打桩处理法长桩：把管道的荷载传至未扰动的深层土中去。短桩：使扰动的土层挤密，恢复其承载力。桩的材料：木桩、钢筋混凝土桩、砂桩桩的布置：密桩、疏桩二、土方回填（一）填方质量要求土方回填质量主要是正确选择土料和控制填方密实度。1、土料选择不得采用冻土、垃圾、木材及软性物质回填。管道两侧及管顶以上0.5m内的回填土中，不得含有碎石、砖块等杂物，且不得采用灰土回填，距离管顶0．5m以上的回填土中得石块不得多于10％，直径不得大于0.1m，且均匀分布，否则回填土不易夯实，而且大颗粒土块在穷实时容易损伤防腐绝缘层。（一）填方质量要求2、回填土密实度要求土的压实或夯实程度用密实度D（％）表示。回填土应分层夯实，分层检查密实度。沟槽各部位的密实度应符合下列要求；管子两侧填土（I）为：D≥90％，管顶以上0.5m范围内（Ⅱ）：D≥90％；管顶0.5以上至地面（Ⅲ）：密实度应符合相应地面对密实度的要求。经验测定土的最佳含水量一般以手握成团，落地松散为宜。当含水量过大，可采取晾干，风干，换土回填，也可掺人干土或其他吸水材料等措施。如土料过干，则应洒水润湿。max100%ddD（二）夯（压）实方法与机械1．人工夯实适用于缺乏电源动力或机械不能操作的部位，夯实工具可采用木夯，石夯或铁夯。对于Ⅰ和Ⅱ两部位一般均采用人工分层夯实，每层填土厚度0.2～0.25m。2．机械夯（压）实只有Ⅲ部位才可使用机械夯（压）实。夯实机械：蛙式打夯机、振动夯实机、内燃打夯机、电动立式打夯机压实机械：推土机、碾压机