第1讲土方调配与施工机械

土木工程施工邵阳学院土木专业土木工程施工邵阳学院杨宗耀教授级高级工程师终身享受国务院特殊津贴专家湖南省土木学会施工专业副主委国家首批注册监理工程师（房屋建筑方向2011版）土木工程施工邵阳学院土木专业前言本课程是土木专业(房建方向)的一门实践性强、综合性大、涉及知识面广的骨干专业课程，它的任务是研究土木工程施工的局部规律和全局性规律。是同学们步入工作岗位后要学以致用、安身立命的主要课程之一。无论同学们毕业后在土木建筑领域从事何种职业和岗位，本课程的专业知识都将使你受用终生。古人学问无遗力，少壮功夫老始成。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。土木工程施工邵阳学院土木专业前言本课程的诸多专业术语、概念和知识点常常是求职面试时主考官信手拈来的试题，本课程是你求职的敲门砖！土木工程施工邵阳学院土木专业本课程的施工程序、工艺流程、操作要点、质量要求等内容直接与现行规范的强制性条文接轨，这些知识将使你在职场受用一生！前言广度决定视野!深度成就水平!角度发现机遇！土木工程施工邵阳学院土木专业总目录第1讲土方调配与施工机械第16讲起重安装机械第2讲基坑支护与降水第17讲结构吊装施工第3讲土方开挖与填筑第18讲防水工程第4讲地基处理第19讲抹灰及饰面板(砖)工程第5讲混凝土灌注桩施工第20讲吊顶、门窗及幕墙工程第6讲混凝土预制桩施工第21讲保温、裱糊及涂饰工程第7讲砌体工程施工第22讲冬雨期施工技术第8讲脚手架及垂直运输第23讲安全、文明与绿色施工第9讲钢筋工程第24讲施工组织概述第10讲模板工程第25讲流水施工第11讲混凝土制备及运输第26讲网络计划技术第12讲混凝土成型及养护第27讲网络技术的应用第13讲预应力材料与机具第28讲施工组织总设计第14讲预应力施工第29讲单位工程施工组织设计第15讲钢结构工程第30讲施工组织设计编制实例土木工程施工邵阳学院土木专业杨宗耀湖南郴州人，湖南大学工民建专业毕业，37年建筑及房地产业从业背景，14年高管任职经历，历任“湖南四建”(总承包特级企业)施工科副科长、技术处处长、企管处处长、第五工程处主任、中建总公司驻厄里特尼亚项目经理、公司副总工程师、副总经济师、总工程师等职；后在北京房地产企业担任副总经理兼总工程师等职；05年开始从事土木工程教学工作。1992年晋升高级工程师、1993年享受国务院特殊津贴(甲类),是国家首批注册监理工程师、湖南省首批教授级高级工程师(1999年、全省50人)。1999年被长沙交通学院(现长沙理工大学)聘为硕士导师。担任湖南省土木建筑学会施工专业学术委员会副秘书长、副主任委员长达18年。老师简介土木工程施工邵阳学院土木专业第1章土方工程第1讲土方调配与施工机械第2讲基坑支护与降水第3讲土方开挖与填筑邵阳学院杨宗耀（教授级高工）土木工程施工邵阳学院土木专业第1章土方工程【教学要求】了解土方工程特点；掌握场地设计标高的确定、调整与土方调配；熟悉边坡稳定及基坑支护的基本原理及主要方法；了解施工排、降水方法及流砂防治措施；熟悉常用土方机械的性能和使用范围；掌握土方的填筑与压实的要求和方法。【教学重点】土方调配；边坡稳定及基坑支护的方法；轻型井点降水；土方的填筑与压实。【教学难点】表上作业法进行土方调配；轻型井点降水;边坡稳定及基坑支护；影响填土压实的因素。【时间安排】本章共3讲、6学时。向家坝左岸300m以上高边坡开挖土木工程施工邵阳学院土木专业第1讲土方调配与施工机械1概述2土方量的计算与调配3土方施工机械邵阳学院杨宗耀（教授级高工）第1章土方工程土木工程施工邵阳学院土木专业1概述包括一切土的挖掘、填筑、运输等过程以及排水降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。常见的土方工程施工内容有：1.1土方工程的内容⑴场地平整：包括障碍物拆除、场地清理、确定场地设计标高、计算挖填土方量、合理进行土方平衡调配等。第1讲土方调配与施工机械共58页第1页⑶土方回填与压实：包括土料选择、运输、填土压实的方法及密实度检验等。⑵开挖沟槽、基坑(竖井、隧道、修筑路基、堤坝)：包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和支护结构等。基坑土方开挖土木工程施工邵阳学院土木专业1.2土方工程的施工要求●土方量少、工期短、费用省；●因地制宜编制合理的施工方案，预防流砂、管涌、塌方等事故发生，确保安全；1概述●要求标高、断面控制准确；●应尽可能采用先进的施工工艺、施工组织和机械化施工。●土体有足够的强度和稳定性；基坑土方开挖道路土方开挖共58页第2页土木工程施工邵阳学院土木专业土的分类土的名称密度（kg/m3）开挖方法一类土（松软土）砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土；淤泥600～1500用锹、锄头挖掘二类土（普通土）粉质粘土；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）软及中等密实粘土；重粉质粘土；砾石土；干黄土；含碎(卵)石的黄土；粉质粘土；压实的填土1750～1900主要用镐，少许用锹、锄头，部分用撬棍四类土（砂砾坚土）坚实密实的粘性土或黄土；中等密实的含碎(卵)石粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩1900用镐或撬棍，部分用锲子及大锤五类土（软石）硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石岩1100～2700用镐或撬棍、大锤，部分用爆破六类土（次坚石）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2200～2900用爆破方法，部分用风镐七类土（坚石）大理岩；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩2500～3100用爆破方法八类土（特坚石）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、辉绿岩2700～3300用爆破方法1.3土的工程分类1概述共58页第3页土木工程施工邵阳学院土木专业1.4土的工程性质天然密度--是指土在天然状态下单位体积的质量，它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。干密度--是指单位体积中固体颗粒的质量，它是用以检验土压实质量的控制指标。1.4.1土的质量密度取土环刀标准击实仪不同类的土，其最大干密度是不同的;同类的土在不同的状态下(含水量、压实程度)其密实度也是不同的。1概述共58页第4页土木工程施工邵阳学院土木专业1.4.2土的含水量W是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比：快速含水量测定仪W＝（G1－-G2）／G2含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土质量;土的含水量超过25～30%，则土方施工机械容易打滑、陷车;回填土则需有最佳含水量方能夯压密实，获得最大干密度。1.4.3土的渗透性是指水流通过土中孔隙的难易程度。地下水在土中的渗流速度V与土的渗透系数K和水头梯度I有关，渗流速度按达西公式计算：V（m/d）=K·I渗透系数K值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性1.4土的工程性质共58页第5页土木工程施工邵阳学院土木专业1.4.4土的可松性即自然状态下的土，经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。土的可松性用可松性系数KS表示。土的最初可松性系数KS=V2/V1；土的最后可松性系数K，S=V3/V1。式中：V1——土在天然状态下的体积；V2——土经开挖后的松散体积；V3——土经回填压实后的体积。不同分类的土的可松性系数可参考下表：土的最初可松性系数KS是计算挖掘机械生产率、运土车辆数量及弃土坑容积的重要参数；最后可松性系数K，S是计算场地平整标高及填方所需的挖方体积的重要参数1.4土的工程性质共58页第6页土木工程施工邵阳学院土木专业土的可松性参考值土的类别体积增加百分数可松性系数最初最后最初Ks最后K，s一类土（种植土除外）8～171～2.51.08～1.171.01～1.03二类土（植物土、泥炭）20～303～41.20～1.301.03～1.04二类土14～282.5～51.14～1.281.02～1.05三类土24～304～71.24～1.301.04～1.07四类土（除外）26～326～91.26～1.321.06～1.09四类土（泥灰岩、蛋白）33～3711～151.33～1.371.11～1.15五～七类土30～4510～201.30～1.451.10～1.20八类土45～5020～301.45～1.501.20～1.301.4土的工程性质共58页第7页土木工程施工邵阳学院土木专业2土方量的计算与调配土方量计算的基本方法有平均高度法和平均断面法两种。2.1.1平均高度法⑴四方棱柱体法：将施工区域划分为若干个边长等于a的方格网，每个方格网的土方体积V等于底面积a2乘四个角点高度的平均值，即：2.1土方量计算的基本方法)(443212hhhhaV四方棱柱体的体积计算第1讲土方调配与施工机械共58页第8页土木工程施工邵阳学院土木专业2.1土方量计算的基本方法2.1.2平均断面法⑵三角棱柱体法：将每一个方格顺地形的等高线沿对角线划分为两个三角形，然后分别计算每一个三角棱柱体的土方量。三角棱柱体的体积计算方格网土方量计算一般采用平均高度法（四方棱柱体法和三角棱柱体法）。基坑、基槽、管沟、路堤的土方量计算可采用平均断面法。即：)4(6201FFFHV基坑土方量计算基槽、路堤土方量计算F1F0F0F1F2F2共58页第9页土木工程施工邵阳学院土木专业2.2场地平整土方量计算⑴H0的重要性2.2.1场地设计标高H0的确定场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据,也是总图规划和竖向设计的依据。合理地确定场地设计标高，对减少土方工程量、加速工程进度、降低工程造价有着重要意义。2土方量的计算与调配确定场地设计标高应结合各类影响因素反复进行技术经济比较，选择一个最佳方案。场地平整施工共58页第10页土木工程施工邵阳学院土木专业⑵H0的确定原则●满足生产工艺和运输的要求；●充分利用地形，分区或分台阶布置，分别确定不同的设计标高；●考虑挖填平衡，弃土运输或取土回填的土方量最少；●要有合理的泄水坡度(≥2‰)，满足排水要求；●考虑最高洪水位的影响。2.2场地平整土方量计算分台阶布置确定不同的场地设计标高考虑挖填平衡设置不同的场地设计标高共58页第11页土木工程施工邵阳学院土木专业⑶H0的确定步骤如场地设计标高无特殊要求时，可根据挖填土方量平衡的原则确定H0,其步骤如下：①划分方格网方格网边长a可取10～50m，常用20m、40m；挖填平衡原则即场地内土方的绝对体积在平整前、后相等等高线方格网场地设计标高计算图用插入法求得H13=251.70②确定各方格网角点高程●水准仪实测；●利用地形图上相邻两等高线的高程，用插入法求得。插入法的图解法2.2场地平整土方量计算共58页第12页土木工程施工邵阳学院土木专业按每一个方格的角点的计算次数（权数），即方格的角点为几个方格共有的情况，确定设计标高H0的实用公式为：)432(4143210HHHHnH③按挖填平衡确定设计标高式中：n——方格网数；H1——一个方格仅有的角点坐标；H2——两个方格共有的角点坐标；H3——三个方格共有的角点坐标；H4——四个方格共有的角点坐标。2.2场地平整土方量计算水准仪测量确定各角点高程共58页第13页土木工程施工邵阳学院土木专业2.2.2场地设计标高H0的调整按以上步骤求得的H0仅为一理论值，还应考虑以下因素进行调整，求出H,0：●土的可松性影响；●场内挖方和填方的影响；●场地泄水坡度的影响。2.2场地平整土方量计算未考虑土的可松性影响导致大量的建筑余土需外运未考虑场地泄水坡度导致排水不畅雨季工地常被水淹共58页第14页土木工程施工邵阳学院土木专业由于土具有可松性，一般填土需相应提高设计标高，故考虑土的可松性后，场地设计标高调整为：VWVTH0V,WV,TH,0Δh理论设计标高调整设计标高⑴土的可松性影响hHH0,0,,)1(sTswFwKFKVh2.2场地平整土方量计算共58页第15页式中：Δh——土的可松性引起设计标高的增加值；VW