土方工程.docx

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土方工程

土方工程

一、土方工程分类

       土是一种天然物质，其种类繁多，分类方法有多种。

目前，在建筑基础工程基础中，根据土的坚硬、开挖难易程度，将土分为如表4－3所示。

       土石方工程按照施工方法又可分为人工土方工程施工和机械化土方工程施工两大类。

它是建筑工程施工的主要组成部分，其中包括场地平整、基坑（槽）开挖、地坪填土及路基填筑。

二、土方平衡调配

       土方平衡调配是土方规划设计的一项重要内容。

它主要是对土方工程中挖方的土需运至何处（利用或堆弃），填方所需的土应取自何方，进行综合协调处理。

       其目的是在使土方运输量或土方运输成本最低的条件下，确定挖、填方区土方的调配方向和数量，从而缩短工期，提高经济效益。

土方平衡调配的原则主要有：

       1．挖方与填方基本达到平衡，在挖方的同时进行填方，减少重复倒运；

       2．挖（填）方量与运距的乘积之和尽可能最小，使总土方运输量或运输费用最小；

       3．分区调配应与全场调配相协调，切不可只顾局部的平衡而妨碍全局；

       4．土方调配应尽可能与地下建筑物或构筑物的施工相结合；

       5．选择恰当的调配方向、运输路线，使土方运输无对流和乱流现象，并便于机械化施工；

       6．当工程分期分批施工时，先期工程的土方余额应结合后期工程需要，考虑其利用的数量和堆放位置，以便就近调配。

       土方调配的方法是：

       1．划分土方调配区。

即在场地平面图上先划出挖、填方区的分界线即零线，并在挖、填方区划出若干调配区。

       2．计算各调配区的土方量，并标明在调配图上。

       3．计算各调配区的平均运距，即挖方调配区土方重心到填方调配区土方重心之间的距离。

       4．绘制土方调配图，在图中标明调配方向、土方数量及平均运距。

5．列出土方量平衡表。

三、场地平整

       场地平整是指在开挖建筑物基坑（槽）前，对整个施工场地进行就地挖、填和平整的工作。

在进行场地平整之前，应首先确定场地设计标高，计算挖、填方工程量，确定挖、填方的平衡调配，并根据工程规模、工期要求及现有土方机械条件等，确定土方施工方案。

       场地平整时，通常按照方格网法计算工程量，具体步骤如下：

       1．在地形图上将整个施工场地划分为边长10～40米的方格网；

       2．计算各方格角点的自然地面标高；

       3．确定场地设计标高，并根据泄水坡度要求计算各方格角点的设计标高；

       4．确定方格角点挖、填高度，即地面自然标高与设计标高之差；

       5．确定零线，即挖、填方的分界线；

       6．计算各方格内挖、填方土方量；

       7．计算场地边坡土方量，最后得出整个场地的挖、填方总量。

四、土方边坡

       为了防止塌方，保证施工安全，在基坑（槽）开挖深度超过一定限度时，经常将土壁做成有斜率的边坡，即土方边坡。

土方边坡以其挖土方深度H与其边坡底宽B之比来表示，即：

       土方边坡坡度＝H／B＝1／（B／H）＝1／m

       式中m＝B／H，称为边坡系数

       按照《土方与爆破工程施工及验收规范》（GBJ201－83）的规定，土质均匀且地下水位低于基坑（槽）或管沟底面标高时，其挖方边坡可作为直立壁不加支撑，挖方深度不宜超过表4－4规定；土质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑（槽）或管沟底面标高时，挖方深度在5米以内不加支撑的边坡的最陡坡度应符合表4－5规定。

五、土壁支撑

       在基坑（槽）开挖时，由于某些因素影响，有时不允许按要求的放坡宽度放坡，或有防止地下水渗入基坑要求，以及深基坑（槽）开挖时，放坡增加的土方量过大，此时，就需要采用土壁支撑的方法，设置支撑进行挖土，以防塌方。

       基坑（槽）或管沟需设置土壁支撑时，应根据开挖深度、土质条件、地下水位、施工方法、相邻建筑物和构筑物等情况进行选择和设计。

坑壁支撑有钢（木）支撑、钢（木）板桩、钢筋混凝土护坡桩和钢筋混凝土地下连续墙等。

       钢（木）支撑根据挡土板放置方式的不同，又可分为断续式支撑（疏撑）、连续式支撑（密撑）。

根据支撑形式又可分为横撑式支撑、锚着式支撑、斜柱式支撑等。

如表4－6所示。

六、施工排水

       在土石方工程施工时，必须做好施工排水工作。

施工排水分为排除地面水和降低地下水位两类。

排除地面水可采用设置水沟、截水沟或修筑土堤等设施来进行；降低地下水位可采用集水井降水法和井点降水法。

       1，集水井降水法。

集水井降水法是在基坑开挖过程中，在基坑底设置集水井，并在基坑底四周或中央开挖排水沟，使水流入集水井内，然后用水泵抽出的方法，如图4－1所示。

集水井应设置在基础范围以下，地下水走向的上流，每隔20～40米设置一个。

       集水井直径或宽度为0．6～0．8米，深度随挖土加深，应经常保持低于挖土面0．7～1米，集水井壁可用竹、木简易加固。

当挖至设计标高后，集水井应低于基坑底1～2米，并铺设碎石滤水层，以免将泥砂抽走，坑底土被搅动。

水泵可采用离心泵、潜水泵和软抽水泵等。

       2．井点降水法。

在地下水位以下的含水层施工时，常采用井点排水的方法。

井点降水法是在基坑开挖前，在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备抽水使所挖的土始终保持干燥状态的方法。

井点降水法所采用的井点类型有：

轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等。

施工时可根据土的渗透性系数，要求降低水位的深度及设备条件等，参照表4－7选用。

七、推土机施工

       推土机是一种在拖拉机上装有推土板（铲刀）等工作装置而成的土方机械。

它可以单独进行切土、推土和卸土工作，并可作为辅助机械配合其他土方机械施工。

适于开挖1～3类土，经济运距100米以内，50～60米效率最高。

多用于场地平整、开挖深度1．5米的基坑（槽），沟槽回填土，以及堆筑高度1．5米内的堤坝等。

施工时，为提高生产效率，可采用下面几种方法：

       1．槽形推土法。

推土机重复多次在每一条作业线上切土和推土，使地面逐渐形成一条条浅槽，槽深1米左右，土埂宽50厘米左右。

当推出多条槽后，再从后面将土埂推入槽内，然后运出。

这种方法可以减少土从铲刀两侧漏散，从而增加10％～20％的推土量。

       2．下坡推土法。

即推土机顺坡向下切土和推土，但坡度不宜超过15°，以免后退时爬坡困难。

当无自然坡度地面推土时，可先推前面的土，从而逐渐形成一个下坡推土的地形。

       3．多刀送土法。

指在硬质土中，当切土深度不大时，可先用推土机将土积聚在一个或数个中间地点，然后再整批推运到卸土区的方法。

但要注意堆积距离不宜大于30米，堆土高度以2米为宜。

       4．并列推土法。

当大面积场地平整时，可以将2～3台推土机并列作业，即并列推土，它可以增大推土量15％～40％。

但要求铲刀相距15～30厘米，平均运距不宜超过50～75米，也不宜小于20米。

八、铲运机施工

       铲运机能独立完成铲土、运土、卸土和平土工作，适用于地形起伏不大，坡度在15°以内的大面积场地平整、大型基坑开挖及填筑路基等；最适合开挖含水量不大于27％的松土和普通土，对硬土则需预松土后方能开挖，但不适于在砾石层和冻土层地带及沼泽区施工。

        按行走机构的不同，可分为拖式和自行式两种。

其中拖式铲运机的运距以800米为宜，自行式铲运机的经济运距为800～1500米。

施工时，为提高生产效率常采用下列方法：

       1．下坡铲土法。

即铲运机顺坡向下铲土。

坡度一般为3°～9°，铲土厚度20厘米左右。

施工时注意不得在坡上急转弯，以防翻车。

       2．跨铲法。

在较坚硬的土内挖土时，可采用预留土埂间隔铲土的跨铲法。

如图4—2所示。

       3．交错铲土法。

适用于挖较坚硬的土。

具体方法如图4－3所示。

       4．助铲法。

它是指在坚硬的土层中，自行式铲运机再配一台推土机，在铲运机的后拖杆上进行顶推，协助铲土的方法。

但助铲法取土宽度不宜小于20米，长度不宜小于40米。

       5．波浪形铲土法。

它是指铲斗开始铲土时，铲土深度可大些，随着阻力增加，铲土深度逐渐减小，然后再加深或减小铲土厚度，形成一个波浪形铲土面。

如图4—4所示。

九、挖土机施工

        施工中常采用单斗挖土机进行土方施工，它可以按照工作需要更换其工作装置。

按照工作装置的不同，可分成正铲、反铲、拉铲和抓铲挖土机。

       1．正铲挖土机的特点是前进向上，强制切土，它适用于开挖停机面以上的土方，而且要有相当数量的自卸汽车配套使用。

一般用于开挖无地下水的大型干燥基坑及土丘等。

根据挖的开挖路线和运输工具的相对位置不同，有两种方式：

       1）、正向挖土、侧向卸土；

       2）、正向挖土、后方卸土。

如图4－5所示。

       2．反铲挖土机的特点是后退向下，强制切土。

它适用于开挖停机面以下的土方。

一般用于开挖小型基坑、基槽和管沟，也可开挖独立柱基和地下水位较高处的土方。

挖出的土可以堆弃于坑槽附近，也可以用汽车配合运出。

其开挖方式有沟端开挖、沟侧开挖两种。

如图4－6所示。

       3．拉铲挖土机的特点是反退向下，自重切土。

它适用于开挖停机面以下的土方，一般用于开挖大型基坑及水下挖土。

其开挖方式与反铲挖土机基本相似，有沟端开挖和沟侧开挖两种。

抓铲挖土机的特点是直上直下，自重切土。

它适于开挖土质比较松软、施工面较窄而深的基坑、深井，最适宜水下作业。

十、灰土垫层

       灰土垫层是将基础底面下要求范围内的软弱土层挖去，用一定比例的石灰与土，在最优含水量情况下，充分拌合，分层回填夯实或压实而成。

适用于加固深1～4米厚的软弱土、湿陷性黄土、杂填土等，还可用作结构的辅助防渗层。

       1．材料要求。

       1）、土料。

采用就地挖出的粘性土及塑性指数大于4的粉土，土内不得含有松软杂质或使用耕植土；土料应过筛，其颗粒不应大于15毫米。

       2）、石灰。

应用Ⅲ级以上新鲜的块灰，含氧化钙、氧化镁愈高愈好，使用前1～2d消解并过筛，其颗粒不得大于5毫米，且不应夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。

       2．施工方法。

       1）、对基槽（坑）应行验槽，消除松土，并打两遍底夯。

       2）、灰土配合比应符合设计规定，一般用3：

7或2：

8（石灰：

土，体积比）。

多用人工翻拌，不少于三遍，使达到均匀、颜色一致，并适当控制含水量，现场以手握成团，两指轻捏即散为宜，一般最优含水量为14％～18％；如含水分过多或过少时，应稍晾干或洒水湿润，如有球团应打碎，要求随拌随用。

       3）、铺灰应分段分层夯筑，每层虚铺厚度可参见表4－8，夯实机具可根据工程大小和现场机具条件用人力或机械夯打或碾压，遍数按设计要求的干密度由试夯（或碾压）确定，一般不少于4遍。

       3．灰土分段施工时，不得在墙角、柱基及承重窗间墙下接缝，上下两层的接缝距离不得小于500毫米，接缝处应夯密实，并作成直槎。

当灰土地基高度不同时，应作成阶梯形，每阶宽不少于500毫米；对作辅助防渗层的灰土，应将地下水位以下结构包围，并处理好接缝，同时注意接缝质量，每层虚土从留缝处往前延伸500毫米，夯实时应夯过接缝300毫米以上；接缝时，用铁锹在留缝处垂直切齐，再铺下段夯实。

       4．灰土应当日铺填夯压，入槽（坑）灰土不得隔日夯打。

夯实后的灰土30d内不得受水浸泡，并及时进行基础施工与基坑回填，或在灰土表面作临时性覆盖，避免日晒雨淋。

雨季施工时，应采取适当防雨、排水措施，以保证灰土在基槽（坑）内无积水的状态下进行。

刚打完的灰土，如突然遇雨，应将松软灰土除去，并补填实；稍受湿的灰土可在晾干后补夯。

十一、砂和砂砾石垫层

       砂垫层和砂砾层系用砂或砂砾石混合物，经分层夯实，适于处理3．0米以内的软弱、透水性强的粘性土地基。

       1．材料要求。

       1）、砂。

宜用颗粒级配良好、质地坚硬的中砂或粗砂，当用细砂、粉砂时，应掺加粒径20～50毫米的卵石（或碎石），但要分布均匀。

砂中不得含有杂草、树根等有机杂质，含泥量应小于5％，兼作排水垫层时，含泥量不得超过3％。

        2）、砂砾石。

用自然级配的砂砾石（或卵石、碎石）混合物，粒级应在50毫米以下，其含量应在50％以内，不得含有植物残体、垃圾等杂物，含泥量小于5％。

       2．构造要求。

       1）、垫层的厚度。

垫层的厚度一般为0．5～2．5米，不宜大于3．0米，否则费工费料，施工比较困难，也不够经济，小于0．5米则作用不明显。

       2）、垫层的坡度。

垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300毫米，或从垫层底面两侧向上按当地经验的要求放坡。

       3．施工方法。

       1）、铺设垫层前应验槽，将基底表面浮土、淤泥、杂物清除干净，两侧应设一定坡度，防止振捣时塌方。

       2）、垫层底面标高不同时，土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序施工，搭接处应夯压密实。

分层铺设时，接头应作成斜坡或阶梯形搭接，每层错开0．5～1．0米，并注意充分捣实。

       3）、人工级配的砂砾石，应先将砂、卵石拌合均匀后，现铺现夯实。

       4）、垫层铺设时，严禁扰动垫层下卧层及侧壁的软弱土层，防止被践踏、受冻及受浸泡，降低其强度。

       5）、垫层应分层铺设，分层夯或压实，基坑内预先安好5米×5米网格标桩，控制每层砂垫层的铺设厚度。

每层铺设厚度、砂石最优含水量控制及施工机具、方法的选用见表4－9。

振夯压要做到交叉重叠1／3，防止漏振、漏压。

夯实、碾压遍数、振实时间应通过试验确定。

用细砂作垫层材料时，不宜使用振捣法或水撼法，以免产生液化现象。

       6）、当地下水位较高、在饱和的软弱基坑上铺设垫层时，应加强基坑内外侧四周的排水工作，或采取降低地下水位措施，使地下水位降低到基坑底500毫米以下。

       7）、当采用水撼法或插振法施工时，以振捣捧振幅半径的1．75倍为间距（一般为400～500毫米）插入振捣，依次振实，以不再冒气泡为准，直至完成。

       8）、垫层铺设完毕，应即进行下道工序施工，严禁小车及人在砂层上面行走，必要时应在垫层上铺板行走。

十二、碎石和矿渣垫层

       1．材料要求。

       1）、碎石。

要求质地坚硬、致密、未风化；碎石粒径一般为5～40毫米，吸水率不大于5％，含泥量不大于5％。

        2）、矿渣。

当大面积铺垫时，多采用爆破开采的高炉混合矿渣（即破碎后不经筛分的不分级矿渣），粒径最大不超过200毫米；小面积垫层料径20～60毫米的分级矿渣；要求质地坚硬，稳定性合格，无侵蚀性，松散密度不小于1，1t／m↑3，压碎指标不大于13％，含硫量不大于1．5％，矿含量不大于1％，不得混入钢渣、煅烧过的白云石、石灰石等杂质，泥土及有机质含量不大于5％。

        3）、砂。

用中砂或粗砂，含泥量不大于5％。

       2．施工要点。

       1）、施工程序一般是先将软弱土层挖除至见天然好土，然后作砂框，用平板振动器振实，再后作碎石或矿渣垫层。

垂直砂框可与垫层同时施工。

       2）、垫层应分层铺设和压实。

垫层压实方法，一般用碾压法或振捣法，前者用于大面积基础，底宽每边加宽12～15厘米。

        3）、夯实用人力木夯或机械夯，做到夯实均匀，表面平整密实，高低偏差不大于狼毫米。

夯打时，如发现碎石三合土太干，应补浇灰浆，并随浇随打。

铺好的碎砖三合土不得留等隔日夯打。

       4）、铺到设计标高后，在最后一遍夯打时，须加浇浓浆一层，等表面晾干后，再在上面铺薄层砂子或炉渣，进行最后整平夯实，将棱角拍平，至表面泛浆为止，等干燥之后，方可使用。

       5）、夯打完的碎砖三合土，如突遇雨水冲刷或积水过多，以致表面灰浆层被破坏时，可在排除积水后，再新浇灰浆夯打坚实。