第一章土石方工程

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1、第一章 土石方工程第一节 土石的分类第二节 土方工程第三节 爆破工程第一节 土石的分类一、土石的分类 土石的分类方法很多，在土石方开挖工程施工中，通常以开挖的难易程度来分类：第一节 石的分类二、土石的工程性质 对施工影响较大的土石工程性质包括：1.容重：与土壤的密实程度有关。2.含水率：对工程地基的施工、土方的开挖与填筑、土方的密实有直接影响。3.可松性系数：表示原状土经开挖后，其体积因松散而有所增加，虽经振实，仍然不能恢复原体积的大小。4.内摩擦角和内聚力c：它们是土的两个重要力学指标，其大小随土的性质、粒径大小和含水量而定。前者是由于颗粒间的相互位移而产生的，后者则表示颗 粒间的凝聚能力。

2、第二节 土方工程 土方工程包括开挖、运输和填筑等三个最基本的施工过程。在组织工程施工时，要特别注意三者的关系，进行调配平衡，以达到提高工效、减少运量、缩短运距，降低工程造价的目的。一、土方开挖1.土方开挖的方法 土方开挖的方法很多，常用的有：机械开挖、水力开挖、爆破开挖等。2.土方开挖中常用的挖掘机械 掘土机、铲运机、推土机和装载机等。1）掘土机 掘土机械有多斗式和单斗式两类。多斗式掘土机属于连续式挖土机，适用于挖掘软土，工作效率高；单斗式挖掘机属于循环式挖土机，开挖硬土、效率低。第二节 土方工程（1）多斗式挖土机第二节 土方工程（2）单斗式挖土机 反向铲挖土机第二节 土方工程（2）单斗式挖土

3、机 反向铲挖土机第二节 土方工程正向铲挖土机第二节 土方工程抓斗式挖土机第二节 土方工程2）铲运机自行式铲运机的经济运距：800米3500米；拖带式（拖拉机牵引）：200300米。第二节 土方工程3）推土机推土机的经济运距：60米100米。第二节 土方工程4）装载机斗容量：23立方米；主要用于挖掘中小型沟槽、基坑和小型土方回填作业。第二节 土方工程3.挖掘机生产效率及数量的确定1）反向铲挖土机数量的确定（1）反向铲挖掘机的生产效率 理论生产率可按下式计算：式中：q为土斗标准几何容积；KS S为土壤可松性系数，具体取值见下表； KH H为土斗充盈系数，视挖土机械而定，一般为0.81.0； n为每

4、分钟循环工作次数，按下式计算：第二节 土方工程式中： 分别为挖土、重车回转、卸土、空车回转的时间； KSCSC土壤级别修正系数，通常取1.11.2；相对转角系数，转角为90度时取1，转角为100135度时取1.081.37。 实际生产率按下式计算：式中：KB B为时间利用系数，一般取0.70.9；Kt为考虑与运输工具联合作业时，相互配合可能延误所产生的时间系数，有运输工具配合取0.9，无运输工具配合时取1.0。第二节 土方工程（2）反向铲挖土机数量的确定 根据总工程量Q、总工期内的有效工日T和每天工作小时数t，可计算所要求的开挖强度：p=Q/(Tt) 由此，可算出所需的挖土机数量M为：M=p/

5、P。2）推土机的生产率计算（1）推土机铲挖土料并运送时实用生产率P(m3 3/天):式中:KB B为时间利用系数;T为一个工作循环所需时间平均值(s);Ka为可松性系数； V为推土机每个周期推送的土方量。（2）推土机平整场地实用生产率P(m3 3/天):式中：L为工作段长度(m)；为推土刀的工作角度；b为相邻两次平整的重迭宽度，一般取0.20.5米；n为推土机工作时通过同一地点的次数，一般取12。第二节 土方工程二、土方运输1.汽车运输 采用自卸汽车配合挖土机挖土时，可根据挖土机的斗容量初步确定车辆载重量，要满足挖运机械配套的工艺要求，自卸汽车比较合理的装车斗数为35；另外，还要考虑运距长短的

6、影响。 运输车辆的数量应满足挖土机正常连续工作的需要，即：式中：Pn为一辆车的生产率；Pc为一台挖土机的生产率，n为车辆数。 一辆车的生产率为：式中：q为一次运输量；T为台班可利用小时数；KB为时间利用系数；t为完成一次循环所需的时间(min)。2.带式运输第二节 土方工程带式运输机械的生产效率(m3 3/h)可按下式计算：式中：K为带形系数，对平面带取200，对槽形带取400；B为带宽(m)；V为带的运行速度(m/s)；Ka为各种影响的综合系数，包括时间利用系数、带的充盈系数、土料粒径系数和倾角影响系数等。第二节 土方工程三、土方填筑 水运工程中的土方填筑工程，包括围堰或挡水坝的填筑、基坑的

7、回填、码头或船闸墙后的回填、路基填土、广场填筑等。填筑工程均要求达到一定的密实度，以满足不同工程对稳定、防渗和沉降的要求。1.土料选择1）广场和路基填土 可采用砂土，因为它的排水性能良好，填筑后沉降很快得到稳定，压实工作量少。2）渠道填土 可选用壤土或砂壤土，因为它比粘土易施工，防渗性比砂土好。3）土坝心墙 可选用粘性土，防渗性能好。第二节 土方工程2.土料的填筑方法1）填方不加任何压实措施、任其沉降2）水平分层铺土、逐层压实3.填方的密实方法及其参数确定1）影响土壤密实的主要因素土壤种类土壤含水率土料颗粒级配施工过程(铺土厚度,碾压力大小,碾压遍数等)2）填方的密实方法 按作用原理可分为机械

8、力、水力和爆炸力作用三种。最优含水率：18%24%。第二节 土方工程（1）机械力密实法碾压密实法 碾压工具碾压参数单位压力：采用土壤极限压力的80%至90%。碾压遍数：羊足碾6至12遍；气胎碾4至8遍。铺土厚度：18厘米至30厘米。第二节 土方工程土方夯实法 夯实机具 第二节 土方工程夯实参数单位面积冲量I：取极限单位面积冲量的0.8至0.9倍。夯实厚度：与单位面积冲量和夯板底面宽度有关。夯实遍数：单位面积冲量越大，夯实遍数越少。图中：1粘性土，2非粘性土第二节 土方工程2）水力密实法 利用水的渗流排除土壤颗粒间的空气，并带动土粒下沉，使土粒重新组合，达到密实土壤的效果。3）爆炸密实法 爆炸产

9、生挤压及其震动力时土壤液化达到密实效果 。第三节 爆破工程一、爆破的基本原理1.爆破作用原理 炸药在一定的起爆能作用下，在瞬间产生强烈的冲击波和高热气体，冲击波作用于周围介质，使介质产生应力波，当应力波的压应力或拉应力超过介质的抗拉或抗压极限强度时，介质破碎，产生径向裂缝，高压气体膨胀挤压介质，扩大裂缝，使介质破碎。 冲击波以药包中心为球心，通过介质逐步向四周扩展，距离越远，冲击压力越小，直至全部消失。根据冲击波的影响范围大小，通常分为四圈： 压缩圈（粉碎圈） 破碎圈 松动圈 震动圈第三节 爆破工程 当爆破作用受到临空面的影响，冲击波越过临空面时产生反射，形成拉力波，当拉力波大于介质的抗拉强度

10、时，便产生弧状裂缝，使介质破碎。2.爆破漏斗1）爆破漏斗的概念2）爆破漏斗的几何特征参数最小抵抗线W爆破漏斗上口半径r爆破作用指数n3）爆破的类型 根据爆破作用指数可将爆破分为五种类型，即：标准抛掷爆破(n=1)加强抛掷爆破(n1)第三节 爆破工程减弱抛掷爆破(0.75n1)松动抛掷爆破(0.33n0.75）隐蔽式爆破（压缩爆破、内部爆破）(n4L/a为药包的最长边与最短边之比。第三节 爆破工程2.药包量计算1）影响药包量的因素 岩石性质，炸药和雷管种类，临空面数目，药室大小及堵塞情况，爆破方法，孔眼深度等。2）药包量计算公式单个集中药包 Q=qW3f(n)e 标准抛掷爆破: f(n)=1 加

11、强抛掷爆破: f(n)=0.4+0.6n3 减弱抛掷爆破: f(n)=(4+3n)/7)3 松动抛掷爆破: f(n)=0.33式中：q标准炸药单位消耗量；w最小抵抗线长度；n爆破作用系数； e 炸药换算系数；取值见下表。第三节 爆破工程第三节 爆破工程与临空面垂直的延长药包与临空面平行的延长药包两个临空面的药包量四、爆破的基本方法1.裸露爆破法 用于炸礁等阻航物体，耗药量比钻孔爆破多1015倍。2.孔眼爆破法1）类型浅孔爆破：孔径小于75毫米、孔深小于5米。深孔爆破：孔径大于75毫米、孔深大于5米。第三节 爆破工程2）炮孔布置布置原则 宜使爆破的最小抵抗线方向不与炮孔轴线相重合； 宜使炮孔与岩

12、石层面和节理面正交，不宜穿过与地面贯穿的裂缝； 充分利用临空面或创造更多的临空面。孔眼布置参数选择 计算抵抗线长度： 式中：Kw岩石性质影响系数，通常取1530，岩性越软取值越大；d炮孔直 径，浅孔以m计，深孔以mm计；D岩石坚硬影响系数，一般取0.460.56。 阶梯高度系数，取值见下表。 第三节 爆破工程阶梯高度H： 浅孔：式中：KH H为防止爆破顶面逸出的系数，取1.22.0。 深孔：深孔爆破的阶梯高度主要根据总挖深、地层岩石情况等因素综合确定。炮孔深度L：式中：KL岩石性质对孔深的影响系数，通常取0.71.15，越坚硬取值越大。第三节 爆破工程炮孔间距:炮孔排距（双排三角形、多排梅花形）：炮孔最小堵塞长度：孔眼爆破的药量计算式中：Ka起爆方式对孔距的影响系数，火花起爆取1.01.5，电气起爆取 1.22.0。 无论浅孔或深孔，只有保证足够的堵塞长度，防止爆破气体逸出，才有利于提高爆破效果。