概述(土的性質(zhì)及挖土機(jī)械)

建筑施工技術(shù)QQ：827538349

主講人：吳盈第一章土方工程教學(xué)目的與要求：*掌握土方工程施工的施工特點(diǎn)及土的性質(zhì)；*能進(jìn)行土方工程量計(jì)算；*能正確選用土方開(kāi)挖時(shí)邊坡的支護(hù)方法；*能根據(jù)土方工程施工條件正確選擇降水、排水方法；*能正確選擇土方施工機(jī)械，正確選擇地基回填土的填方土料及填筑壓實(shí)方法；*分析影響填土壓實(shí)的主要因素；*掌握填土壓實(shí)質(zhì)量的檢查方法。本章重點(diǎn)*土方工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與安全技術(shù)*土方邊坡*施工排降水*土方的填筑和壓實(shí)*基坑（槽）的土方量計(jì)算*土壁支護(hù)方案*土方機(jī)械選擇*場(chǎng)地平整與土方調(diào)配1.1土的工程分類(lèi)按土開(kāi)挖的難易程度將土分為：松軟土、普通土、堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土、軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石、特堅(jiān)硬石八類(lèi)。一至四類(lèi)為土：松軟土、普通土、堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土

五至八類(lèi)為巖石：軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石、特堅(jiān)硬石

土的工程類(lèi)別在選擇土方施工機(jī)械和確定基坑邊坡支護(hù)方式等方面都有重要影響表1-1土的工程分類(lèi)與現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法土的分類(lèi)土的名稱(chēng)可松性系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法KSK’s一類(lèi)土(松軟土)砂，亞砂土，沖積砂土層，種植土，泥炭(淤泥)1.08～1.171.01～1.03能用鍬、鋤頭挖掘二類(lèi)土(普通土)亞黏土，潮濕的黃土，夾有碎石、卵石的砂，種植土，填筑土及亞砂土1.14～1.281.02～1.05用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松三類(lèi)土(堅(jiān)土)軟及中等密實(shí)黏土，重亞黏土，粗礫石，干黃土及含碎石、卵石的黃土、亞粘土，壓實(shí)的填筑土1.24～1.301.04～1.07要用鎬，少許用鍬、鋤頭挖掘，部分用撬棍四類(lèi)土(砂礫堅(jiān)土)重黏土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密實(shí)的黃土，天然級(jí)配砂石，軟泥灰?guī)r及蛋白石1.26～1.321.06～1.09整個(gè)用鎬、撬棍，然后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘土的分類(lèi)土的名稱(chēng)可松性系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法KSK’s五類(lèi)土(軟石)硬石炭紀(jì)黏土，中等密實(shí)的頁(yè)巖、泥灰?guī)r、白堊土，膠結(jié)不緊的礫巖，軟的石炭巖1.30～1.451.10～1.20用鎬或撬棍、大錘挖掘，部分使用爆破方法六類(lèi)土(次堅(jiān)石)泥巖，砂巖，礫巖，堅(jiān)實(shí)的頁(yè)巖，泥灰?guī)r，密實(shí)的石灰?guī)r，風(fēng)化花崗巖，片麻巖1.30～1.451.10～1.20用爆破方法開(kāi)挖,部分用風(fēng)鎬七類(lèi)土(堅(jiān)石)大理巖，輝綠巖，玢巖，粗、中?；◢弾r，堅(jiān)實(shí)的白云巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r，風(fēng)化痕跡的安山巖、玄武巖1.30～1.451.10～1.20用爆破方法開(kāi)挖八類(lèi)土(特堅(jiān)硬石))安山巖，玄武巖，花崗片麻巖，堅(jiān)實(shí)的細(xì)?；◢弾r、閃長(zhǎng)巖、石英巖、輝長(zhǎng)巖、輝綠巖、玢巖1.45～1.501.20～1.30用爆破方法開(kāi)挖鎬鐵鍬撬棍楔子1.2土的工程性質(zhì)1.2.1土的密度土的天然密度：土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，它影響土的承載力、土壓力及邊坡的穩(wěn)定性。ρ=m/V（1-1)式中：ρ——土的天然密度

m——土的總質(zhì)量，KgV——土的天然體積，m3土的干密度：?jiǎn)挝惑w積土中固體顆粒的質(zhì)量；

土的干密度越大，表示土越密實(shí)。工程上用以檢驗(yàn)填土壓實(shí)質(zhì)量的控制指標(biāo)ρd=ms/V（1-2)式中：ρd——土的干密度

ms——土的固體顆粒的質(zhì)量，KgV——土的天然體積，m31.2.2土的可松性土的可松性：天然土經(jīng)開(kāi)挖后，其體積因松散而增大，雖經(jīng)回填夯實(shí)，仍然不能恢復(fù)其原來(lái)的體積，土的這種性質(zhì)稱(chēng)為土的可松性。計(jì)算土方工程量是以自然狀態(tài)的體積來(lái)計(jì)算的，所以在土方調(diào)配、計(jì)算土方機(jī)械生產(chǎn)率及運(yùn)輸工具數(shù)量等的時(shí)候，必須考慮土的可松性。土的可松性用可松性系數(shù)表示，即Ks=V2/V1,(計(jì)算土方施工機(jī)械及運(yùn)土車(chē)輛等的重要參數(shù))Ks`=V3/V1,(計(jì)算場(chǎng)地平整標(biāo)高及填方時(shí)所需挖圖量等的重要參數(shù)）式中：Ks——最初可松性系數(shù)；

Ks`——最后可松性系數(shù)；

V1——土在天然狀態(tài)下的體積，m3V2——土經(jīng)開(kāi)挖后的松散體積，m3V3——土經(jīng)回填壓實(shí)后的體積，m3【例1.1】某基槽斷面如圖1-1所示，該基槽長(zhǎng)為150m，該類(lèi)土的Ks=1.2，Ks`=1.05，假設(shè)槽內(nèi)磚基礎(chǔ)的體積為1000m3，待基槽回填土完成以后，余土全部外運(yùn)，若用一輛可裝3m3土的汽車(chē)，每天運(yùn)輸8趟，試計(jì)算需要幾天可運(yùn)完余土。圖1-1解：邊坡坡度1:0.5，其中0.5叫邊坡坡度系數(shù)，用系數(shù)m表示，m=B/H（1）該基槽自然狀態(tài)下土的體積V1=[3+(3*0.5)]*3*150=2025（m3）

（2）回填基槽所用自然狀態(tài)下的土的體積（3）剩余土方松散狀態(tài)下土的體積V2=(V1-V1`)*Ks=(2025-976.2)*1.20=1258.6（m3）

（4）所需時(shí)間（天）

1.2.3土的含水量土的含水量是指土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比的百分率=Wm濕-m干————m干*100%=*100%式中：m濕——含水狀態(tài)下土的質(zhì)量，Kg；

m干——烘干后土的質(zhì)量，Kg；

mw——土中水的質(zhì)量，Kg；

ms——固體顆粒的質(zhì)量，Kg；工程意義：含水量對(duì)于挖土的難易，施工時(shí)邊坡穩(wěn)定及回填土的夯實(shí)質(zhì)量都有影響。例題2測(cè)定土的含水量時(shí)，用環(huán)刀法取樣，如圖1-1所示。圖樣取出后，放在天平上稱(chēng)量質(zhì)量300g，然后放入烘箱內(nèi)進(jìn)行烘干，烘干后質(zhì)量為250g，已知環(huán)刀自重50g，求土的天然含水量。1.2.3土的滲透性土的滲透性：指土體被水透過(guò)的性質(zhì)。土的滲透性用滲透系數(shù)K表示。滲透系數(shù)：表示單位時(shí)間內(nèi)水穿透土層的能力，以m/d表示；它同土的顆粒級(jí)配、密實(shí)程度等有關(guān)，是人工降低地下水位及選擇各類(lèi)井點(diǎn)的主要參數(shù)。土的滲透系數(shù)見(jiàn)表1-3所示。表1-3土的滲透系數(shù)參考表土的名稱(chēng)滲透系數(shù)(m/d)土的名稱(chēng)滲透系數(shù)(m/d)粘土＜0.005中砂5.00～20.00亞粘土0.005～0.10均質(zhì)中砂35～50輕亞粘土0.10～0.50粗砂20～50黃土0.25～0.50圓礫石50～100粉砂0.50～1.00卵石100～500細(xì)砂1.00～5.00【思考題1.1】建筑物外墻為條形毛石基礎(chǔ)，基礎(chǔ)平均截面面積為3.0m2,基坑深2.0m，底寬為1.5m，地基為亞粘土，計(jì)算100延米長(zhǎng)的基槽土方挖方量、填方量和棄土量。（邊坡坡度1：m=1：0.5；Ks=1.30；K/s=1.05）1.3土方工程施工中常用的土方機(jī)械1.3.1推土機(jī)按行走的方式，可分為履帶式推土機(jī)和輪胎式推土機(jī)。履帶式推土機(jī)附著力強(qiáng)，爬坡性能好，適應(yīng)性強(qiáng)；輪胎式推土機(jī)行駛速度快，靈活性好。輪胎式推土機(jī)履帶式推土機(jī)推土機(jī)推土方式推土機(jī)適用于場(chǎng)地清理和平整，開(kāi)挖深度1.5m以?xún)?nèi)的基坑，填平溝坑，可以配合鏟運(yùn)機(jī)和挖土機(jī)工作。1.3.2鏟運(yùn)機(jī)特點(diǎn)——挖土、運(yùn)土、卸土、填土和平土；

分類(lèi)運(yùn)行方式：拖式和自行式可在一至三類(lèi)土中直接挖、運(yùn)土，常用在坡度在20°以?xún)?nèi)的大面積土方挖、填、平整和壓實(shí)，大型基坑、溝槽的開(kāi)挖，路基和堤壩的填筑，不適用與礫石層，凍土地帶及沼澤地區(qū)使用。拖式鏟運(yùn)機(jī)：適用運(yùn)距80~800m的土方工程，600m以?xún)?nèi)較為適宜，250~300m時(shí)效率最高。自行式鏟運(yùn)機(jī)：適用運(yùn)距800~3500m的大型土方，經(jīng)濟(jì)運(yùn)距800~1500m開(kāi)行路線(xiàn)⑴環(huán)形路線(xiàn)：用于地段短、起伏不大的挖填工程。⑵8字形路線(xiàn)：用于地段長(zhǎng)、起伏大、挖填交替的工程。1.3.2單斗挖土機(jī)單斗挖土機(jī)按工作裝置不同，可分為：正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟四種單斗挖土機(jī)按操縱機(jī)構(gòu)不同，可分為：機(jī)械式和液壓式兩種1.4.2.1土方機(jī)械選擇的原則施工機(jī)械的選擇應(yīng)與施工內(nèi)容相適應(yīng)；土方施工機(jī)械的選擇與工程實(shí)際情況相結(jié)合；主導(dǎo)施工機(jī)械確定后，要合理配備完成其他輔助施工過(guò)程的機(jī)械；選擇土方施工機(jī)械要考慮其他施工方法，輔助土方機(jī)械化施工。1.4.2土方機(jī)械的選擇

1.4.2.2土方開(kāi)挖方式與機(jī)械選擇(1)平整場(chǎng)地常由土方的開(kāi)挖、運(yùn)輸、填筑和壓實(shí)等工序完成。地勢(shì)較平坦、含水量適中的大面積平整場(chǎng)地，選用鏟運(yùn)機(jī)較適宜。地形起伏較大，挖方、填方量大且集中的平整場(chǎng)地，運(yùn)距在1000m以上時(shí)，可選擇正鏟挖土機(jī)配合自卸車(chē)進(jìn)行挖土、運(yùn)土，在填方區(qū)配備推土機(jī)平整及壓路機(jī)碾壓施工。挖填方高度均不大，運(yùn)距在100m以?xún)?nèi)時(shí)，采用推土機(jī)施工，靈活、經(jīng)濟(jì)。(2)地面上的坑式開(kāi)挖

單個(gè)基坑和中小型基礎(chǔ)基坑開(kāi)挖，在地面上作業(yè)時(shí)，多采用抓鏟挖土機(jī)和反鏟挖土機(jī)。抓鏟挖土機(jī)適用于一、二類(lèi)土質(zhì)和較深的基坑；

反鏟挖土機(jī)適于四類(lèi)以下土質(zhì)，深度在4m以?xún)?nèi)的基坑。(3)長(zhǎng)槽式開(kāi)挖指在地面上開(kāi)挖具有一定截面、長(zhǎng)度的基槽或溝槽，適于挖大型廠(chǎng)房的柱列基礎(chǔ)和管溝