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  土木工程施工 第1章 土方工程 第3讲 机械化施工及填土压实 1 土方机械化施工 2 填土压实 土木工程施工 第3讲 机械化施工及填土压实 1 土方机械化施工 1.1 推土机施工 推土机操纵灵活、运转方便、所需工作面小、行驶速度快, 能爬300左右的坡。适用于场地平整、开挖深度1.5m左右的基坑、 移挖作填、填筑堤坝、回填基坑和基槽土方、为铲运机助铲、为 挖掘机清理集中余土和创造工作面,修路开道、牵引其它无动力 施工机械,大马力推土机还可犁松坚岩。 TQ230G全液压 高原推土机 TY320C前铲后犁推土机 共47页 第1页 土木工程施工 1.1 推土机施工 土 方 推 送 水 中 清 碴 移 挖 作 填 平 整 场 地 共47页 第2页 土木工程施工 1.1 推土机施工 提高推土机生产效率的方法 下坡推土 顺地面坡势沿下坡方向 推土,可增大铲刀切土深度 和运土数量,缩短推土时间, 提高生产率约30~40%。 共47页 第3页 土木工程施工 1.1 推土机施工 并列推土 大面积施工区 可采用2~3台推土 机并列推土,减少 土的散失量而增大 推土量,提高生产 率约15~30%。 3台推土机 并列推土 共47页 第4页 土木工程施工 1.1 推土机施工 槽型推土 分批集中、一次推送 当运距较远又土质较坚硬时, 宜多次铲土,一次推送。 当土层较厚时,可利用前次推 土的槽形推土,可减少土的散 失量,增大推土量。 美国M9 军 用 推 土 机 共47页 第5页 土木工程施工 1 土方机械化施工 1.2 铲运机施工 铲运机操纵简单、运转方便、行驶速度快、生产效率高,是 能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等全部土方施工工序 的施工机械。适用于坡度为200 以内的大面积场地平整、大型基坑 开挖、填筑路基堤坝。 CTY9A拖式铲运机 铲运机施工作业中 CL9A自行式铲运机 共47页 第6页 土木工程施工 1.2 铲运机施工 铲运机的斗容量为 2~8m3,自行式铲运机 的经济运距为800~ 1500m,拖式铲运机的 经济运距为600m,效率 最高的经济运距为200~ 350m。如采用双联铲运 或挂大斗铲运时,其经 济运距可增加至1000m。 运距愈长、生产效 率愈低,超过经济运距 时应考虑汽车运输。 宇通重工CTY9A拖式铲运机 卡特彼勒 657G 自行式铲运机 共47页 第7页 土木工程施工 1.2 铲运机施工 1.2.1 铲运机的运行路线 ● 椭圆形或大环形路线:在地 形起伏不大、填方不高(<1.5m)的路堤 宜采用大环形路线。每隔一定时间变换 铲运机行驶方向,以免机械单侧磨损。 椭圆形路线适用施工地段较短的情况。 ● “8 ”字形路线:该路线 一个循环完成两次铲土和卸土,减少 了转弯次数和空驶距离,一个循环中 两次转弯方向不同,铲运机机械磨损 均匀。在地形起伏较大、施工地段狭 长时采用。 共47页 第8页 土木工程施工 1.2 铲运机施工 1.2.2 提高铲运机生产效率的方法 下坡铲土 利用机械重力的水平 分力来加大切土深度 并缩短铲土时间。 推土机助铲 在较坚硬的土层中用 推土机助铲,可加大 铲刀切削力、切土深 度和铲土速度。助铲 间隙可兼作松土、平 整工作。 共47页 第9页 土木工程施工 1.2 铲运机施工 ● 挖近填远、挖远填近:挖土先从距离填土区最近一端 开始,由近而远;填土则从距挖土区最远一端开始,由远而近。 既可使铲运机始终在合理的经济运距内工作,又可创造下坡铲土 的条件。 ● 双联铲运法:拖式铲运机的动力有富余时,可在拖拉机 后串连两个铲斗进行双联铲运。对坚硬土层,可先铲满一个斗, 再铲另一个斗,即“双联单铲”;对松软土层,可两个斗同时铲 土,即“双联双铲”。 共47页 第10页 土木工程施工 1.2 铲运机施工 ● 跨铲法:在较坚硬 的地段挖土时可采取预留土 埂、间隔铲土的方法。可缩 短铲土时间和减少向外撒土, 提高效率。 ● 挂大斗铲运:在土质 松软地区,可改挂大型土斗,充 分利用拖拉机的牵引力提高工效。 ● 波浪式铲土法:铲土 开始时,铲刀以最大深度切入土 中,随着负荷增加、车速降低, 相应减小切土深度,依次反复进 行,直至铲斗装满为止,适用于 较硬土层。 共47页 第11页 土木工程施工 1.2 铲运机施工 卡特彼勒 657G 铲运机 657G铲运机斗容 量达85t,是07年的新 品,铲斗可上下,内 部推板可动,铰链式 转向,可前后拖挂 。 共47页 第12页 土木工程施工 1 土方机械化施工 1.3 挖掘机施工 挖掘机主要用于挖掘基坑、沟 槽、清理和平整场地,更换工作装 置后还可进行装卸、起重、打桩等 其它作业,能一机多用,工效高、 经济效果好,是工程建设中的常用 机械。 挖掘机按行走方式分为履带式 和轮胎式,按工作装置分为正铲、 反铲、抓铲、拉铲,斗容量0.12.5m3。常用的挖掘机是正铲和反 铲挖掘机。 共47页 第13页 土木工程施工 1.3 挖掘机施工 1.3.1 正铲挖掘机 正铲适用于开挖含水量较小的一类土和经 爆破的岩石及冻土。主要用于开挖停机面以上 的土方,且需与汽车配合完成土方的挖运工作。 采用正铲开挖大型基坑,应考虑工作面的大小、 形状和开行通道的设置。 邦立CE1000-7正铲挖掘机(四川) 日立EX3600E-6正铲挖掘机 共47页 第14页 土木工程施工 1.3 挖掘机施工 正铲的开挖方式 此法因挖 掘机卸土 时回转角 小、运输 方便、生 产效率高 而应用较 广 正向开挖、侧向装土 即挖土机向前进方向挖土, 汽车停在侧面装土。 此法因挖 掘 机卸土时 回 转角大、 汽 车需倒车 开 点击动画 入,运输 正铲挖土 不 方便。只 正向开挖、后方装土 适 用于基坑 挖土机向前进方向挖土, 宽 汽车停在后面装土。 度较小、 共47页 第15页 土木工程施工 1.3 挖掘机施工 1.3.2 反铲挖掘机 反铲适用于开挖一至三类的砂土 或粘土。主要用于开挖停机面以下的 土方,一般反铲的最大挖土深度为4~ 6m,经济合理的挖土深度为3~5m。 反铲也需要配备运土汽车进行运输。 带加长臂的反铲挖掘机 共47页 第16页 土木工程施工 1.3 挖掘机施工 反铲的开挖方式 沟端开挖法 即反铲停于沟端,后退挖土, 向沟一侧弃土或装汽车运走。 蔺家坝泵站泵站 基坑开挖现场 沟 端 开 挖 法 共47页 第17页 土木工程施工 1.3 挖掘机施工 沟侧开挖法 即反铲停于沟侧,沿沟边 开挖,它可将土弃于距沟较远 的地方,如装车则回转角度较 小,但边坡不易控制。 管 沟 的 沟 侧 开 挖 深基坑的 接力开挖 点击动画 反铲挖土 共47页 第18页 土木工程施工 1.3 挖掘机施工 拉铲 拉铲 抓铲 点击动画 拉铲挖土 点击动画 拉铲工作示意图 抓铲挖土 共47页 第19页 土木工程施工 1 土方机械化施工 1.4 其它土方施工机械 ⑴ 装载机 主要用来铲、装、卸、运土与砂石 类散装物料,也可对岩石、硬土进行轻 度铲掘,更换工作装置后可推土、起重、 装卸等作业。铲容量一般1.5~6.1m3。 ZL10B型装载机 (山东威力天地) 共47页 第20页 土木工程施工 1.4 其它土方施工机械 ⑵ 平地机 利用刮刀平整地面的土方机械。刮刀装在机械前后 轮轴之间,能升降、倾斜、回转和外伸。动作灵活准确, 操纵方便,平整场地有较高的精度,广泛用于公路、机 场等大面积的地面平整作业。 成工MGB20B平地机 平地机在平整作业 共47页 第21页 土木工程施工 1 土方机械化施工 1.5 土方工程综合机械化施工 土方工程综合机械化施工,是以土方工程中某一施 工过程为主导,按其工程量大小、土质条件、工期要求、 运距及场地来选择主导施工机械,并以此为依据来合理 配备其它辅助施工机械,实现机械化施工。如: 运距800~ 1500m的大 型土石方以 铲运机为主 大型土石方 施工现场 共47页 第22页 土木工程施工 1.5 土方工程综合机械化施工 正铲开挖大型土石方 反铲开挖基坑 反 铲 ● 大型基坑整体开挖以正铲为主; 开 挖 ● 小型基坑及管沟开挖以反铲为主; 管 沟 共47页 第23页 土木工程施工 1.5 土方工程综合机械化施工 土方运距在1500m以上 时以汽车运输为主 汽车运输要考 虑装载机装土 共47页 第24页 土木工程施工 1.5 土方工程综合机械化施工 土质坚硬时,要配备大马力推土机或松土机 共47页 第25页 土木工程施工 第3讲 机械化施工及填土压实 2 填土压实 2.1 填土的要求 2.1.1 土料要求: 填方土料应符合设计要求,设计无规定时应符合以下规定: ⑴ 碎石类土、砂土和爆破石渣(粒径不大于每层铺厚的2/3), 可用于表层以下的填料; ⑵ 含水量符合压实要求的 粘性土,可用作各层填料; ⑶ 碎块草皮和有机质含量 大于8%的土,仅用于无压实要 求的填方; 共47页 第26页 土木工程施工 2.1 填土的要求 ⑷ 淤泥和淤泥质土,一般不能用作填料,但在软土或沼泽地 区,经过含水量处理符合压实要求后,可用于填方中的次要部位。 含有大量有机物的土壤、石膏或水溶性硫酸盐含量大于2%的 土壤、冻结或液化状态的土壤不能作填土之用。 精 细 的 路 基 填 料 共47页 第27页 土木工程施工 2.1 填土的要求 2.1.2 最佳含水量 回填土含水量过大过小都难以夯压密实,当土壤在最佳含水 量的条件下压实时,能获得最大的密实度。 土壤过湿时,可先晒干或掺入干土; 土壤过干时,则应洒水湿润以求取得较佳的含水量。 回 填 土 翻 晒 共47页 第28页 土木工程施工 2.1 填土的要求 2.1.3 分层厚度 填方工程应分层铺土压实。分层厚度根据压实机具 而定: 压实机具 平碾 羊足碾 振动压实机 柴油打夯机 人工打夯 每层铺土厚度 (mm) 每层压实遍数 6~ 8 8~15 3~ 4 3 ~4 3~ 4 共47页 第29页 200~300 200~350 200~350 200~250 < 200 土木工程施工 2.1 填土的要求 2.1.4 填方施工注意事项 ● 虚铺厚度: 人工木夯 20(粘性土)~30cm(砂质土); 推土机填土30cm;铲运机或汽 车填土30~50cm ; ● 填土应从场 地最低部分开始,由 一端向另一端自下而 上分层铺筑。 逐层压实 分层铺土 共47页 第30页 土木工程施工 2.1 填土的要求 ● 斜坡上的土方回填应将斜坡改成阶梯形,以防 填方滑动; ● 填方区如有积水、 杂物和软弱土层等,必须 进行换土回填,换土回填 亦分层进行; 凸块式 压路机作业 共47页 第31页 土木工程施工 2.1 填土的要求 ● 回填基坑、墙基或管沟时, 应从四周或两侧分层、均匀、对称 进行,以防基础、墙基或管道在土 压力下产生偏移和变形。 管沟须两侧对称分层回填 该工程回填土 过早,回填土 标高过高 墙基须四周分层均匀回填 共47页 第32页 土木工程施工 2 填土压实 2.2 填土的压实方法 2.2.1 碾压法 适用于大面积的场地平整和路基、堤坝工程,用压路机进行 填方压实时,填土厚度不应超过25~30cm,碾压遍数一样,碾轮 重量先轻后重,碾压方向应从两边逐渐压向中央,每次 碾压应有15~25cm的重叠。 压路机碾压应 “薄填、慢驶、多次” 全液压轮胎式压路机 共47页 第33页 土木工程施工 2.2 填土的压实方法 碾压法施工 ( 山 推 ) 三 轮 压 路 机 “零沉降”的高铁路基 碾压施工 本次碾压 与上次碾 压的压痕 不得重叠 共47页 第34页 土木工程施工 2.2 填土的压实方法 2.2.2 夯实法 俗称“打夯”,是利用夯锤自由下落的 冲击力来夯实土壤,中国传统的“打夯”方 法有木夯、石夯、飞硪等。 石 夯 打 飞 硪 已 成 为 民 俗 表 演 节 目 飞 硪 四川省委书记杜青林 与修水塘的村民打石夯 共47页 第35页 土木工程施工 2.2 填土的压实方法 常用的蛙式打夯机、振动打夯机、内燃打夯机适用于粘性较 低的土,常用于基坑(槽)、管沟部 位小面积的回填土的夯实,也可配 合压路机对边缘或边角碾压不到之 处进行夯实。填土厚度不大于25cm, 一夯压半夯、依次夯打。 蛙式打夯机 蛙式打夯机夯实基底持力层 共47页 第36页 土木工程施工 2.2 填土的压实方法 冲击夯 HCD75冲击夯 适用于压实沟槽内的土壤、 柱子周围和在狭小空间内施工。 又称“跳锤”。 共47页 第37页 土木工程施工 2.2 填土的压实方法 内燃式振动平板夯 可压实松散的、粒状的土壤、沙砾及沥青路 面,具有体积小,重量轻,能自行前进,机 动灵活性强等特点,适于建筑物临近的狭窄 地带及管线沟槽等复杂地形的压实作业。 振动平板夯(徐工SR100) 整机重100kg.激振力18kN 双向振动平板夯 (戴纳派克 LH700) 整机重780kg. 激振力95kN 无线电遥控双向振动平板夯 (戴纳派克 LH800) 整机重820kg.激振力95kN 共47页 第38页 土木工程施工 2.2 填土的压实方法 冲击轮为 三边弧型 结构 冲击式压路机 主要用于高标 准、高填方的 压实。 破碎轮为 四边弧型 结构 冲击压路机(厦工三明XG63213C) 冲击能量32KJ.压实宽度3m 破碎压实机的强大冲击力 可把硬质路面破碎为网块 状,并把块状片直接压入、 加强路基。主要用于硬质 破碎压实机(厦工三明XG63214C) 路面的维修、改造施工 冲击能量32KJ.破碎宽度1.3m 共47页 第39页 土木工程施工 2.2 填土的压实方法 2.2.3 强夯法 是利用起重机械和重锤进行软 土地基处理的施工方法,可夯实较 厚的土层。 强夯法的内容在第二章“地基 处理与桩基工程”的课程中介绍. 共47页 第40页 土木工程施工 2.2 填土的压实方法 2.2.4 振动法 适用于非粘性土壤的振动夯实。主要施工机械是振 动压路机、平板振动器。双钢轮驱动振动压路机压实效 果好、影响深度大、生产效率高,适用于各类土壤的压 实,是大型土石方压实的首选设备。 双钢轮振动压路机 单钢轮振动压路机 共47页 第41页 土木工程施工 2.2 填土的压实方法 拖式振动碾(华山) 拖式振动碾(徐工YZT16) 整机重量16t. 激振力373kN 手扶式振动碾(徐工XD08) 整机重量仅830kg. 激振力15.7kN。 是一种轻型振动压实机械。适用于基 坑边角、井盖周围、管道回填和人行 道、路肩、小规模铺装工程,是大型 压实机械的辅助平整压实施工机械。 共47页 第42页 土木工程施工 2.2 填土的压实方法 凸 块 振 动 碾 悍马25t单钢轮压路机 宝马BW双钢轮压路机 共47页 第43页 土木工程施工 2.2 填土的压实方法 共47页 第44页 土木工程施工 2 填土压实 2.3 填土密实度的检验 填土压实后应达到一定的密实度及含水量要求。检 验指标为压实系数(压实度)λ C,即: 土的控制干密度? d ?c ? 土的最大干密度? max ρ d—— 一般用“环刀法”或灌砂或灌水法测定; ρ max—— 一般由击实试验确定。 检验的干密度应有90%以上符合设计要求,其余10%的最低 值与设计值之差不得大于0.08t/m3,且不得集中。 共47页 第45页 土木工程施工 2.3 填土压实的检验 路基填方压实度检测 路基填方压实度检测 检静 测态 填变 土形 压模 实量 质测 量试 仪 检 测核 填子 土密 压度 实仪 质 量 共47页 第46页 土木工程施工 2.3 填土压实的检验 LFG-K动态变形模量测试仪(德国) 又称“手持落锤弯沉试验仪”。 是通过轻型落锤试验仪来进行动态荷 载试验,主要应用在建筑地基、道路 修筑时进行承载力测试;土层和非粘 性底层的压实质量控制;以及土的改 良试验。 共47页 第47页 土木工程施工 教学复习总结 H0 确定 机械性能 工艺特点 提高效率 机械配置 填料选择 H0 调整 土方计算 土方调配 开挖方法 场地平整 机 械 化 施 工 土方工程 填筑压实 影响因素 压实方法 基 坑 工 程 土壁支护 施工降水 流砂防治 质量检验 土木工程施工 第3讲 机械化施工及填土压实 思 考 题 1、常用的土方施工机械有哪些?试述其工作特点 及适用范围。 2、如何提高推土机、铲运机和挖掘机的生产效率? 3、如何组织土方工程的综合机械化施工? 4、试解释土的最佳含水量和最大干密度,它们与 填土压实的质量有何关系? 5、影响填土压实的主要因素有哪些?如何检查填 土压实的质量? 土木工程施工 第1章 土方工程 推 荐 书 目 1、毛鹤琴.土木工程施工(第3版).武汉理工大学出版社.2007 2、刘国斌.基坑工作手册.中国建筑工业出版社.2009 3、姚天强等.基坑降水手册.中国建筑工业出版社.2006 4、编写组.建筑施工手册(第4版).中国建筑工业出版社.2003 5、江正荣.建筑施工工程师手册(第3版).中国建筑工业出版社.2009 6、编写组.实用建筑施工手册(第2版).中国建筑工业出版社.2005 7、刘兴远等.边坡工程—设计· 监测· 鉴定与加固 .中国建筑工业出版 社.2007 8、国家标准.建筑地基基础工程施工质量验收规范.GB50202-2002 9、国家标准.建筑边坡工程技术规范.GB50330-2002

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