土石方工程與地基處理3

〔三〕邊坡土方量的計算為了保持土體的穩(wěn)定和施工平安挖填方的邊沿，都應(yīng)作成一定坡度的邊坡。邊坡坡度應(yīng)根據(jù)不同的填挖高度、土的物理性質(zhì)和工程的重要性由設(shè)計規(guī)定。場地邊坡的土方量，一般可根據(jù)近似的幾何形體進(jìn)行計算。圖1-15為一場地邊坡的平面示意圖，按照其形體可先分為三角棱錐體〔如體積①～③，⑤～⑾〕和三角棱柱體〔如體積④〕，再分別按以下公式計算體積。1、三角棱錐體邊坡體積如圖中①，其體積為：

式中：l1——邊坡①的長度；F1——邊坡①的端面積，即：

h2——角點(diǎn)的挖土高度；m——邊坡的坡度系數(shù)。2、三角棱柱體邊坡體積如圖中的④，其體積計算為：

式中：l4——邊坡④的長度；F1、F2、F0——邊坡④兩端及中部的橫斷面面積，算法同上〔圖1-15剖面系近似表示。實(shí)際上，地外表不完全是水平的〕。土方量經(jīng)計算匯總求得全部挖方量和全部填方量后，尚需考慮土壤的松散率、壓縮率、沉降量等因素對土方量的影響〔查手冊資料〕并進(jìn)行調(diào)整。按照調(diào)整后的土方量，即可著手土方的綜合平衡調(diào)配?！惨弧惩练狡胶庹{(diào)配的原那么〔1〕應(yīng)力求到達(dá)挖、填平衡和運(yùn)距最短；(2)調(diào)配區(qū)的劃分應(yīng)該與建筑物和構(gòu)筑物的平面位置相協(xié)調(diào)，并考慮它們的分期施工順序，對有地下設(shè)施的填土，應(yīng)留土后填；〔3〕好土要用在回填質(zhì)量要求較高的地區(qū)；〔4〕分區(qū)調(diào)配應(yīng)與全場調(diào)配相協(xié)調(diào)，防止只顧局部平衡，任意挖填而妨害全局平衡；〔5〕取土或棄土應(yīng)盡量少占或不占農(nóng)田及便利機(jī)械施工等?！捕惩练狡胶庹{(diào)配圖表的編制場地土方平衡調(diào)配需作相應(yīng)的土方調(diào)配圖表，編制方法如下：1、劃分調(diào)配區(qū)。在場地平面圖上先劃出挖填區(qū)的分界線，按照土方量計算用的方格網(wǎng)，在挖方區(qū)和填方區(qū)分別劃出假設(shè)干個調(diào)配區(qū)。通常每個調(diào)配區(qū)的大小可由假設(shè)干個方格組成，以滿足土方機(jī)械的操作要求。如場地范圍內(nèi)土方不平衡時，可考慮就近借土或棄土，此時每個借土區(qū)或棄土區(qū)可作為獨(dú)立的調(diào)配區(qū)。調(diào)配區(qū)劃定后，計算其土方量并標(biāo)明在圖上。2、計算各挖、填方調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距。

平均運(yùn)距是指挖方區(qū)土方重心至填方區(qū)土方重心的距離。求調(diào)配區(qū)重心的方法是，取場地方格網(wǎng)中的縱橫兩邊為坐標(biāo)軸，以一個角作為坐標(biāo)原點(diǎn)，按下式求得各調(diào)配區(qū)土方的重心位置：

式中X、Y——挖方調(diào)配區(qū)或填方調(diào)配區(qū)的重心坐標(biāo)；v——每個方格的土方量；x、y——每個方格的重心坐標(biāo)。為了簡化x、y的計算，可假定每個方格上的土方是各自均勻分布的，從而用圖解法求出形心位置以代替重心位置。重心求出后，標(biāo)于相應(yīng)的調(diào)配區(qū)圖上，然后用比例尺量出每對調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距。3、繪出土方調(diào)配圖。根據(jù)以上計算，在圖上標(biāo)出調(diào)配方向、土方數(shù)量及平均距離。圖1-16是土方調(diào)配的兩個示意圖。圖上注明了挖填調(diào)配區(qū)、調(diào)配流向、土方數(shù)量及平均運(yùn)距。圖1-16〔a〕表洋總挖方與總填方平衡的土方調(diào)配方案；圖1-16〔b〕表示有棄土和借土的調(diào)配圖。圖中Wi為挖方區(qū)編號，Ti為填方區(qū)編號。4、列出土方量平衡表。土方調(diào)配計算結(jié)果需列入土方量平衡表。表1-11是圖1-16〔a〕所示調(diào)配方案的土方量平衡表。在規(guī)劃大規(guī)模場地平整的土方調(diào)配工作時，可以運(yùn)用線性規(guī)劃中的運(yùn)輸問題，采用表上作業(yè)法求解，使總土方運(yùn)輸量最小為目標(biāo)函數(shù)，求得土方調(diào)配的最優(yōu)方案。土方量平衡表1-11注：表中土方數(shù)量欄右上角小方格內(nèi)的數(shù)字系平均運(yùn)距〔有時可為土方的單位運(yùn)價〕。挖方區(qū)編號挖方數(shù)量（m3）填方區(qū)編號、填方數(shù)量（m3）T1T2T3合計8006005001900W15004005010070

W2500

50040

W350040060

10070

W4400

40040

合計1900

七、場地平整施工方法場地平整的施工過程包括：土方的開挖、運(yùn)輸、填筑與壓實(shí)等，當(dāng)遇有堅硬土層、巖石或障礙物時，還常需爆破。場地平整的施工方法，小面積時采用人工；在大面積平整時，通常采用機(jī)械施工。常用的機(jī)械有推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)和單斗挖土機(jī)?！惨弧惩仆翙C(jī)施工1、開挖土的類別：推土機(jī)操作靈活，運(yùn)行方便，所需工作面較小，適于開挖一~三類土。2、使用條件：可開挖深度1.5m內(nèi)的基坑〔槽〕及回填基坑〔槽〕和管溝土方，以及配合挖土機(jī)從事平整與集中土方；清理石塊或樹木等障礙物及修筑道路等。3、經(jīng)濟(jì)運(yùn)距：為100m以內(nèi)，運(yùn)距為60m時效率最高，推土機(jī)用于平整場地，既可挖土也可作短距離運(yùn)土，移挖作填；4、推土機(jī)的生產(chǎn)率：〔1〕推土機(jī)小時的生產(chǎn)率Ph為：〔m3/h〕〔1-37〕式中T——從推土到將土送至填土地點(diǎn)的循環(huán)延續(xù)時間〔s〕；q——推土機(jī)每次的推土量〔m3〕Kp——土的最初可松性系數(shù)〔土壤松散體積與原自然體積之比值〕?！?〕推土機(jī)臺班生產(chǎn)率Pd為：〔m3/臺班〕〔1-38〕式中KB——時間利用系數(shù)，一般在0.72~0.75之間。5、推土方式：〔1〕下坡推土。推土機(jī)順下坡方向切土及推運(yùn)，借助機(jī)械自身的重力作用以增加推土能力，但坡度不宜超過15o，以免后退時爬坡困難?！?〕并列推土。采用2~3臺推土機(jī)并列作業(yè)〔圖1-17〕，鏟刀相距15~30cm。一般采用兩機(jī)并列推土，能提高生產(chǎn)率15%~30%。平均運(yùn)距不宜超過50~75m，亦不宜小于20m。一般用于大面積場地平整?！?〕槽形推土。在挖土層較厚、推土運(yùn)距較遠(yuǎn)時，采用槽形推土〔圖1-18〕，能減少土壤散失，可增加10%~30%推土量。槽的深度約1m左右為宜，兩槽間的土埂寬度約50cm?！?〕分批集中、一次推送。當(dāng)推土運(yùn)距較遠(yuǎn)而土質(zhì)比較堅硬時，因推土機(jī)的切土深度不大，可采用屢次鏟土，分批集中，一次推送〔圖1-19〕。以便在鏟刀前保持滿載，有效地利用推土機(jī)的功率，縮短運(yùn)輸時間。〔5〕鏟刀加置側(cè)板。當(dāng)推運(yùn)疏松土壤而運(yùn)距較遠(yuǎn)時，在鏟刀兩邊裝上側(cè)板，以增加鏟刀前的土體，減少土壤向兩側(cè)漏失?！捕崇P運(yùn)機(jī)施工1、鏟運(yùn)機(jī)分類：有拖式鏟運(yùn)機(jī)和自行式鏟運(yùn)機(jī)兩種。拖式鏟運(yùn)機(jī)是由拖拉機(jī)牽扯引，工作靠拖拉機(jī)油泵或卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行操縱。自行式鏟運(yùn)機(jī)的行駛和工作，均靠自身的動力設(shè)備進(jìn)行操縱。2、使用條件：鏟運(yùn)機(jī)操縱靈活，運(yùn)轉(zhuǎn)方便，對行駛道路要求較低，能綜合完成鏟土、運(yùn)土、卸土、填筑、壓實(shí)等多項工作。其斗容量一般為2.5~9m3,切土深度15~30cm，鋪土厚度為23~40cm。適合于開挖一~三類土。3、經(jīng)濟(jì)運(yùn)距：適用運(yùn)距為600~1500m，效率最高的鏟運(yùn)距離為200~350m。常用于地形起伏不大，坡度在20o以內(nèi)的大面積場地平整，開挖大型基坑、溝槽，以及填筑路基、堤壩等工程。不適于礫石層和凍土地帶、以及土壤含水量超過27%和沼澤區(qū)工作。鏟運(yùn)機(jī)工作的示意圖，如圖1-20所示4、鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)率的計算〔1〕鏟運(yùn)機(jī)小時生產(chǎn)率Ph為：〔m3/h〕〔1-39〕式中T——從挖土開始至卸土完畢，循環(huán)延續(xù)的時間〔s〕；q——鏟斗容量〔m3〕；Kc——鏟斗裝土的充盈系數(shù)〔一般砂土為0.75，其它土為0.85~1.0，最高為1.3〕Kp——土的最初可松性系數(shù)。〔2〕鏟運(yùn)機(jī)臺班產(chǎn)量Pd為：〔m3/臺班〕〔1-40〕式中KB——時間利用系數(shù)〔一般為0.65~0.75〕影響鏟運(yùn)機(jī)作業(yè)效率的因素有運(yùn)土坡度、填筑高度及運(yùn)行路線距離等。一般上坡運(yùn)土坡度在5%~15%時，增加的臺班系數(shù)為1.05~1.14；填筑路基填土高度5m以上時，降低臺班產(chǎn)量系數(shù)為0.95；鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行路線距離愈長那么生產(chǎn)率愈低。5、鏟運(yùn)機(jī)的施工方法〔1〕鏟運(yùn)機(jī)的開行路線鏟運(yùn)機(jī)的開行路線，對提高生產(chǎn)效率影響很大，應(yīng)根據(jù)填、挖方區(qū)的分布情況并結(jié)合現(xiàn)場具體條件合理選擇。一般可有以下幾種形式：1〕環(huán)形路線。對于地形起伏不大，施工地段在100m以內(nèi)和填土高度1.5m以內(nèi)的路堤、基坑及場地平整施工常采用的開行路線〔圖1-21〔a〕〕。當(dāng)填、挖交替，且相互之間距離不大時，那么可采用圖1-21(b)所示的大環(huán)形路線。每一個循環(huán)能完成屢次鏟土和卸土，減少了鏟運(yùn)機(jī)的轉(zhuǎn)變次數(shù)，相應(yīng)提高了工作效率。采用環(huán)形路線時，鏟運(yùn)機(jī)應(yīng)每隔一定時間按順、反時針的方向交換行駛，防止長時間沿一側(cè)轉(zhuǎn)變導(dǎo)致機(jī)件單側(cè)磨損。2〕“8〞字形開行路線。這種開行路線的鏟土與卸土，輪流在兩個工作面上進(jìn)行〔圖1-22〕，鏟運(yùn)機(jī)在上下坡時是斜向行駛，受地形坡度限制小。一個循環(huán)能完成兩次鏟土和卸土，減少了轉(zhuǎn)彎次數(shù)及空車行駛距離，比環(huán)形路線縮短運(yùn)行時間。同時，一個循環(huán)兩次轉(zhuǎn)彎方向不同，機(jī)械磨損較為均勻。這種開行路線主要適用于坡度較大的場地平整和取土坑較長的路基填筑作業(yè)。3〕鋸齒形路線。這是“8〞字形路線的開展。適合于工作地段很長，如堤壩、路基填筑，采用這種開行路線最為有效。〔2〕提高鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)率的措施為了提高鏟運(yùn)機(jī)的生產(chǎn)率，除應(yīng)合理規(guī)劃開行路線外，還必須充分利用和發(fā)揮拖拉機(jī)的牽扯引能力，通常要根據(jù)不同施工條件，采用以下方法。1〕下坡鏟土。利用機(jī)械重力作用所產(chǎn)生的附加牽扯引力加大切土深度，坡度一般為3o～9o，最大不得超過20o，鏟土厚度以20cm左右為宜，其效率可提高25%左右。當(dāng)在平坦地形鏟土?xí)r，可將取土地段的一端先鏟低，并保持一定坡度向后延伸，逐步創(chuàng)造一個下坡鏟土的地形。2〕跨鏟法。在較堅硬土層鏟土?xí)r，采用預(yù)留土埂間隔鏟土法〔圖1-24〕，可使鏟運(yùn)機(jī)在挖土埂時增加兩個自由面，阻力減小，鏟土快，易于充滿鏟斗。比一般方法約提高效率10%。3〕交錯鏟土法。在鏟較堅硬土層時，為了減少鏟土阻力，可采用此法〔圖1-25〕。由于鏟土阻力的大小與鏟土寬度成正比，交錯鏟土法就是隨鏟土阻力的增加而適當(dāng)減小鏟土寬度。4〕助鏟法。在堅硬土層中，采用另配推土機(jī)助鏟〔圖1-26〕，以縮短鏟土?xí)r間。一般每臺推土機(jī)配3~4臺鏟運(yùn)機(jī)。〔三〕挖土機(jī)施工1、使用條件：挖土機(jī)適用于開挖場地為一～四類、含水量不大于27%的丘陵地帶土壤及經(jīng)爆破后的巖石和凍土。多使用在挖土高度一般在3m以上〔使每次挖土可裝滿鏟斗〕，并在卸土區(qū)配備推土機(jī)平整土堆。2、挖土機(jī)的施工方法及設(shè)備選擇。四、填土與壓實(shí)1、目的：為了保證填土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，填土前應(yīng)對填土區(qū)基底的垃圾和軟弱土層進(jìn)行清理壓實(shí)；在水田、池塘及溝渠上填土?xí)r，先需排水疏干，對基底進(jìn)行處理。還必須正確選擇土料及填筑、壓實(shí)方法同一填方工程應(yīng)盡量采用同類土填筑；如采用不同土料時，應(yīng)按土類分層鋪填，并應(yīng)將透水性較大的土層置于透水性較小的土層之下。當(dāng)填土區(qū)位于傾斜的地面時，應(yīng)先將斜坡挖成階梯狀，然后分層填土，防止填土滑坡應(yīng)按設(shè)計規(guī)定或查閱有關(guān)資料選用。對使用時間較長的臨時性填方邊坡坡度，當(dāng)填土高度在10m以內(nèi)，可采用1:1.5，高度超過10m,可作成折線形，上部為1:1.5，下部采用1:1.75。夯實(shí)法：通常用于基坑〔槽〕、溝的回填壓實(shí)。利用運(yùn)土工具壓實(shí)法：對于密實(shí)度要求不高的大面積填方，可采用鏟運(yùn)機(jī)、推土機(jī)結(jié)合行駛、推〔運(yùn)〕土方和平土進(jìn)行壓實(shí)。在最正確含水量的條件下，每層鋪土厚度為20~30cm時，壓4~5遍也能接近最正確密實(shí)度要求。但采用此法應(yīng)合理組織好開行路線，能大體均勻地分布在填土的全部面積上。第三節(jié)溝槽、基坑開挖

一、溝槽與基坑斷面形式1、形式：在施工中常采用的溝槽斷面形式有直槽、梯形槽、混合槽等。當(dāng)有兩條或多條管道共同埋設(shè)時，還需采用聯(lián)合槽2、使用條件：選擇溝槽斷面通常要根據(jù)：土的種類、地下水情況、現(xiàn)場條件及施工方法，并按照設(shè)計規(guī)定的根底、管道的斷面尺寸、長度和埋置深度等進(jìn)行。正確選定溝槽的開挖斷面，可以為后續(xù)施工過程創(chuàng)造良好條件，保證工程質(zhì)量和施工平安，以及減少開挖土方量。管道工程開挖溝槽底寬由下式?jīng)Q定：W=B+2b式中B——管道根底寬〔m〕b——工作寬度(m)工作寬度根據(jù)管徑大小確定，一般不大于0.8m。溝槽開挖深度按管道設(shè)計縱斷面圖確定。當(dāng)采用梯形槽時，其邊坡的選定，應(yīng)按土的類別并符合表1-12的規(guī)定。不設(shè)支撐的直槽邊坡一般采用1:0.05。溝槽斷面選定后，當(dāng)須滿足后續(xù)施工過程的要求時，可將溝槽斷面進(jìn)行調(diào)整，再根據(jù)地面平坦程度和計算精度的要求，選擇兩相鄰斷面的間距。對于排水管道的距離，能常以兩相鄰檢查井所處溝槽斷面為計算長度。梯形槽的邊坡表1-12土的類別密實(shí)度或狀態(tài)坡度允許值（高寬比）深度在5m以內(nèi)深度5~10m碎石土密實(shí)中密稍密1:0.35~1:0.501:0.50~1:0.751:0.75~1:1.001:0.50~1:0.751:0.75~1:1.001:1.00~1:1.25粉土Sr≤0.51:1.00~1:1.251:1.25~1:1.50粘性土堅硬硬塑1:0.75~1:1.001:1.00~1:1.251:1.00~1:1.251:1.25~1:1.50二、溝槽與基坑土方量計算〔注意松散系數(shù)、充盈系數(shù)〕根據(jù)選定的斷面及兩相鄰斷面間距離，按其幾何體積計算出區(qū)段間溝槽土方量，將各區(qū)段計算結(jié)果匯總，求得溝槽開挖的總土方量。基坑土方量同樣可按其幾何體積計算，計算時其斷面底寬，每側(cè)工作寬度為1~2m。計算方法可參照前節(jié)所述。三、土方開挖的機(jī)械施工溝槽、基坑土方的開挖，除工程量不大而又分散時可采用人工或小型機(jī)械施工外，應(yīng)爭取機(jī)械化施工，以減輕繁重的體力勞動并加快施工速度。溝槽與基坑機(jī)械開挖，應(yīng)依施工具體條件，選擇單斗挖土機(jī)和多斗挖土機(jī)。〔一〕單斗挖土機(jī)施工單斗挖土機(jī)是給排水工程中常用的一種機(jī)械，根據(jù)其工作裝置不