毛鹤琴《土木工程施工》(第4版)笔记和课后习

点击次数:   更新时间:2021-01-07 01:03     作者:威尼斯人app

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  ①场地平整。其中包括确定场地设计标高,计算挖、填土方量,合理地进行土方调配等。

  ②开挖沟槽、基坑、竖井、隧道、修筑路基、堤坝,其中包括施工排水、降水,土壁边坡和支护结构等。

  此外,在土方工程施工前,应完成场地清理,地面水的排除和测量放线工作;在施工中,则应及时采取有关技术措施,预防产生流砂、管涌和塌方现象,确保施工安全。

  ①要求标高、断面准确;②土体有足够的强度和稳定性;③土方量少;④工期短;⑤费用省。

  (1)土的种类繁多,分类方法各异,在土方施工中,按土的开挖难易程度分为八类,如表1-1-1所示。

  ①土的天然密度。土在天然状态下单位体积的质量,它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。

  ②土的干密度。单位体积土中固体颗粒的质量,它是用以检验填土压实质量的控制指标。

  土的含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的质量,回填土则需有最佳含水量,方能夯压密实,获得最大干密度。

  土的渗透性是指水在土体中渗流的性能,一般以渗透系数K表示。从达西公式V=KI可以看出渗透系数的物理意义:当水力坡度I等于1时的渗透速度υ即为渗透系数K。

  渗透系数K值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性,一般应通过扬水试验确定。

  土的可松性是指自然状态下的土,经过开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍不能恢复其原来的体积的性质。土的可松性程度用可松性系数表示:

  土的可松性对土方量的平衡调配,确定运土机具的数量及弃土坑的容积,以及计算填方所需的挖方体积等均有很大的影响。

  ①边坡坡度应根据不同的挖填高度、土的性质及工程的特点而定,既要保证土体稳定和施工安全,又要节省土方。临时性挖方边坡应按表1-1-2规定;挖方中有不同的土层,或深度超过10m时,其边坡可作成折线(b)、(c))或台阶形,以减少土方量。

  四方棱柱体法是将施工区域划分为若干个边长等于a的方格网,每个方格网的土方体积V等于底面积a2乘四个角点高度的平均值(见图1-1-2),即

  若方格四个角点部分是挖方,部分是填方时,可按表1-1-4中所列的公式计算。

  三角棱柱体法是将每一个方格顺地形的等高线沿对角线划分成两个三角形,然后分别计算每一个三角棱柱体的土方量。

  当三角形有填有挖时(见图1-1-3(b)),则其零线将三角形分成两部分,一个是底面为三角形的锥体,一个是底面为四边形的楔体。其土方量分别为:

  式中,V为土方体积,m3;F1、F2为两端的断面面积,m2;F0为L/2处的断面面积,m2。

  基坑、基槽、管沟、路堤、场地平整的土方量计算,均可用平均断面法。当断面不规则时,求断面面积的一种简便方法是累高法。

  当采用平均断面法计算基槽、管沟或路基土方量时,可先测绘出纵断面图,再根据沟槽基底的宽、纵向坡度及放坡宽度,绘出在纵断面图上各转折点处的横断面。算出各横断面面积后,便可用平均断面法计算各段的土方量,即:

  两横断面之间的距离与地形有关,地形平坦,距离可大一些。地形起伏较大时,则一定要沿地形每一起伏的转折点处取一横断面,否则会影响土方量计算的准确性。

  a.应满足生产工艺和运输的要求;b.充分利用地形,分区或分台阶布置,分别确定不同的设计标高;c.使挖填平衡,土方量最少;d.要有一定泄水坡度(≥2‰),使能满足排水要求;e.要考虑最高洪水位的影响。

  a.在地形图上将施工区域划分为边长a为10~50m(一般取a=20m)若干个方格网(见图1-1-4)。

  b.确定各小方格角点的高程,其方法如下:可用水准仪测量;或根据地形图上相邻两等高线的高程,用插入法求得;也可用一条透明纸带,在上面画6根等距离的平行线,把该透明纸带放到标有方格网的地形图上,将6根平行线的最外两根分别对准A点和B点,这时6根等距离的平行线m(等高线等分,于是便可直接读得H13点的地面标高,如图1-1-5所示,H13=251.70m。

  从图1-1-4中可知,H11为一个方格的角点标高,H12和H21均为两个方格公共的角点标高,H22则是四个方格公共的角点标高,它们分别在上式中要加一次、二次、四次。因此,上式直接可改写成下列形式:

  式中,N为方格网数;H1为一个方格仅有的角点标高;H2为两个方格共有的角点标高;H4为四个方格共有的角点标高。

  原计划所得的场地设计标高H0仅为一理论值,实际上,还需考虑以下因素进行调整。

  式中,VW、VT为按理论设计标高计算的总挖方、总填方体积;FW、FT为按理论设计标高计算的挖方区、填方区总面积;

  由于场地内大型基坑挖出的土方、修筑路堤填高的土方,以及从经济观点出发,将部分挖方就近弃于场外,将部分填方就近取土于场外等,均会引起挖填土方量的变化。必要时,亦需调整设计标高。

  根据场地泄水坡度的要求(单面泄水或双面泄水),计算出场地内各方格角点实际施工所用的设计标高。

  式中,lx、ly为该点沿X-X、Y-Y方向距场地中心线的距离;ix、iy为场地沿X-X、Y-Y方向的泄水坡度。

  式中,hn为角点的施工高度,以“+”为填,“-”为挖;Hn为角点的设计标高(若无泄水坡度时,即为场地设计标高);H为角点的自然地面标高。

  例如:图1-1-6中,已知场地方格边长a=20m,根据方格角点的地面标高求得H0=43.48m,按单向排水坡度2‰已求得各方格角点的设计标高,于是各方格角点的施工高度,即为该点的设计标高减去地面标高(见图1-1-6中的图例)。

  “零线”位置的确定方法是,先求出方格网中边线两端施工高度有“+”、“-”中的“零点”,将相邻两“零点”连接起来,即为“零线”。

  确定“零点”的方法如图1-1-7所示,设h1为填方角点的填方高度,h2为挖方角点的挖方高度,O为零点位置。则由两个相似三角形求得:

  同理,也可根据边长a和两端的填挖高度h1、h2,采用作图法直接求得零点位置。即用相同的比例尺在边长的两端标出填、挖高度,填、挖高度连线与边长的相交点就是零点。

  零线求出后,也就划出了场地的挖方区和填方区,便可按平均高度法分别计算出挖、填区各方格的挖、填土方量。

  A、B、C、D四个角点的土方量,近似地按正方锥体计算。例如,A点土方量为:

  土方调配是土方规划中的一个重要内容,其工作包括:划分调配区;计算土方调配区之间的平均运距(或单位土方运价,或单位土方施工费用);确定土方最优调配方案;绘制土方调配图表。

  a.调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调,满足工程施工顺序和分期施工的要求,使近期施工和后期利用相结合。

  b.调配区的大小,应考虑土方及运输机械的技术性能,使其功能得到充分发挥。例如,调配区的长度应大于或等于机械的铲土长度;调配区的面积最好与施工段的大小相适应。

  c.调配区的范围应与计算土方量用的方格网相协调,通常可由若干个方格网组成一个调配区。

  d.从经济效益出发,考虑就近借土或就近弃土。这时,一个借土区或一个弃土区均可作为一个独立的调配区。

  e.调配区划分还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合,避免土方重复开挖。

  式中,X0、Y0为挖或填方调配区的重心坐标;V为每个方格的土方量;x、y为每个方格的重心坐标。

  重心求出后,则标于相应的调配区图上,然后用比例尺量出每对调配区之间的平均运距,或按下式计算:

  式中,L为挖、填方区之间的平均运距;XOT、YOT为填方区的重心坐标;XOW、YOW为挖方区的重心坐标。

  最优调配方案的确定,是以线性规划为理论基础,常用“表上作业法”求解。现结合示例介绍如下:

  已知某场地有四个挖方区和三个填方区,其相应的挖填土方量和各对调配区的运距如表1-1-5所示。利用“表上作业法”进行调配的步骤为:

  即先在运距表(小方格)中找一个最小数值,如C22=C43=40(任取其中一个,现取C43),于是先确定X43的值,使其尽可能地大,即X43=max(400、500)=400。由于A4挖方区的土方全部调到B3填方区,所以X41和X42都等于零。此时,将400填入X43格内,同时将X41、X42格内画上一个“×”号,然后在没有填上数字和“×”号的方格内再选一个运距最小的方格,即C22=40,便可确定X22=500,同时使X21=X23=0。此时,又将500填入X22格内,并在X21、X23格内画上“×”号。重复上述步骤,依次确定其余Xj的数值,最后得出表1-1-5所示的初始调配方案。

  a.判别方法。判别方法包括“闭回路法”和“位势法”,其实质均一样,都是求检验数λij来判别。只要所有的检验数λij≥0,则该方案即为最优方案;否则,不是最优方案,尚需进行调整。

  首先将初始方案中有调配数方格的Cij列出,然后按下式求出两组位势数ui(i=1,2,…,m)和υj(j=1,2,…,n)。

  式中,Cij为平均运距(或单位土方运价或施工费用);ui、υj为位势数。

  本例各空格的检验数如表1-1-7所示。如λ21=70-(-60)-50=+80。

  a.在所有负检验数中选一个(一般可选最小的一个,本例中为C12),把它所对应的变量X12作为调整的对象。

  b.找出X12的闭回路:从X12出发,沿水平或竖直方向前进,遇到适当的有数字的方格作90°转弯,然后依次继续前进再回到出发点,形成一条闭回路(表1-1-8)。

  c.从空格X12出发,沿着闭回路(方向任意)一直前进,在各奇数次转角点的数字中,挑出一个最小的(本表即为500、100中选100),将它由X32调到X12方格中(即空格中)。

  d.将100填入X12方格中,被挑出的X32为0(变为空格);同时将闭回路上其他奇数次转角上的数字都减去100,偶数次转角上数字都增加100,使得填、挖方区的土方量仍然保持平衡,这样调整后,便可得表1-1-9的新调配方案。

  对新调配方案,仍用“位势法”进行检验,看其是否最优方案。若检验数中仍有负数出现那就仍按上述步骤调整,直到求得最优方案为止。

  表1-1-9中所有检验数均为正号,故该方案即为最优方案。其土方的总运输量为:Z=400×5

  最后将调配方案绘成土方调配图(见图1-1-9)。在土方调配图上应注明挖填调配区、调配方向、土方数量以及每对挖填调配区之间平均运距。图1-1-9(a)为本例的土方调配,仅考虑场内的挖填平衡即可解决。

  图1-1-9(b)为四个挖方区、三个填方区,挖填土方量虽然相等,但由于地形狭长,运距较远,故采取就近弃土和就近借土的平衡调配方案更为经济。

  ①边坡过陡,使土体的稳定性不够,而引起塌方现象。尤其是在土质差、开挖深度大的坑槽中,常会遇到这种情况。

  ②雨水、地下水渗入基坑,使土体泡软、重量增大及抗剪能力降低,这是造成塌方的主要原因。

  ③基坑上边边缘附近大量堆土或停放机具、材料,或由于动荷载的作用,使土体中的剪应力超过土体的抗剪强度。

  ④土方开挖顺序、方法未遵守“从上往下,分层开挖;开槽支撑,先撑后挖”的原则。

  边坡的留设应符合规范的要求,其坡度的大小,则应根据土壤的性质、水文地质条件、施工方法、开挖深度、工期的长短等因素确定。例如:黏性土的边坡可陡些,砂性土则应平缓些;井点降水或机械在坑底挖土时边坡可陡些,明沟排水、人工挖土或机械在坑上边挖土时则应平缓些;当基坑附近有主要建筑物时,边坡应取1︰1.0~1︰1.5。

  为了缩小施工面,减少土方,或受场地的限制不能放坡时,则可设置土壁支撑。如表1-1-10所列为一般沟槽支撑方法;表1-1-11所列为一般基坑支撑方法;表1-1-12所列为深基坑的支护方法。

  ①明排水是采用截、疏、抽的方法。截,是指截住水流;疏,是指疏干积水;抽,是在基坑开挖过程中,在坑底设置集水井,并沿坑底的周围开挖排水沟,使水流入集水井中,然后用水泵抽走。

  ②人工降低地下水位(见图1-1-10)是指在基坑开挖前,先在基坑周围埋设一定数量的滤水管(井),再利用抽水设备从中抽水,使地下水位降落到坑底以下,直至基础工程施工完毕为止。

  人工降低地下水位的方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深井泵井点等。

  轻型井点是指沿基坑四周将许多直径较小的井点管埋入蓄水层内,井点管上部与总管连接,通过总管利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出,使原有的地下水位降至坑底以下。此种方法适用于土壤的渗透系数K=0.1~50m/d的土层中,降水深度为:单级轻型井点3~6m,多级轻型井点6~12m。

  轻型井点设备主要包括:井点管(下端为滤管)、集水总管、弯联管及抽水设备。

  轻型井点系统的布置,应根据基坑平面形状及尺寸、基坑的深度、土质、地下水位及流向、降水深度要求等确定。

  a.单排井点。当基坑或沟槽宽度小于6m,降水深度不超过5m时,可采用单排井点,将井点管布置在地下水流的上游一侧,两端延伸长度不小于坑槽宽度。

  b.双排井点。位于地下水流上游一排井点管的间距应小些,下游一排井点管的间距可大些。当基坑面积较大时,则应采用环形井点。井点管距离基坑壁不应小于1.O~1.5m,间距一般为0.8~1.6m。

  轻型井点的降水深度,从理论上讲可达10.3m,但由于管路系统的水头损失,其实际降水深度一般不大于6m。

  式中,H1为井点管埋设面至坑底面的距离,m;h为降低后的地下水位至基坑中心底面的距离,一般为0.5~1m;i为水力坡度,环形井点为1/10,单排井点为1/4;L为井点管至基坑中心的水平距离,m。

  H值小于降水深度6m时,则可用一级井点;H值稍大于6m时,如果降低井点管的埋置面后,可满足降水深度要求时,仍可采用一级井点;当一级井点达不到降水深度要求时,则可采用二级井点或喷射井点。

  此外,在确定井点管埋置深度时,还要考虑井点管露出地面0.2~0.3m,滤管必须埋在透水层内。

  根据地下水有无压力,水井分为无压井和承压井。当水井布置在具有潜水自由面的含水层中时,称为无压井(见图1-1-11(a)、(b));布置在承压含水层中时,称为承压井(见图1-1-11(c)、(d))。当水井底部达到不透水层时称完整井(见图1-1-11(a)、(c));反之,称为非完整井(见图1-1-11(b)、(d))。

  (a)无压完整井;(b)无压非完整井;(c)承压完整井;(d)承压非完整井

  式中,Q为井点系统的涌水量,m3/d;K为土壤的渗透系数,m/d;H为含水层厚度,m;S为降水深度,m;R为抽水影响半径,m;χ0为环状井点系统的假想圆半径,m。

  将基坑分成几小块,使其符合公式的计算条件,然后分别计算每小块的涌水量,再相加即为总涌水量。对矩形基坑,当其长、宽比不大于5时,即可将不规则的平面形状化成一个假想半径为x0的圆井进行计算:

  抽水影响半径是指井点系统抽水后地下水位降落曲线稳定时的影响半径。降落曲线稳定的时间视土壤的性质而定,一般为1~5d。常用的公式为:

  一般多采用真空泵井点设备,线根;采用V6型时,总管长度不大于120m,井点管数量约100根。

  水泵一般也配套固定型号,但使用时还应验算水泵的流量是否大于井点系统的涌水量(应大于10%~20%),水泵的扬程是否能克服集水箱中的真空吸力,以免抽不出水。

  a.埋设。井点管的埋设可以利用冲水管冲孔,或钻孔后将井点管沉入,也可以用带套管的水冲法及振动水冲法下沉埋设。

  b.使用。轻型井点使用时,应保证连续不断抽水,若时抽时停,滤网易于堵塞;中途停抽,地下水回升,也会引起边坡塌方等事故。正常的出水规律是“先大后小,先浑后清”。

  某基础工程需开挖图1-1-12所示的基坑,基坑底宽10m,长15m,深4.1m,边坡为1︰0.5。地质资料为:天然地面下有0.5m厚的黏土层,7.4m厚极细砂层,再下面为不透水的黏土层。试按轻型井点降水系统设计。

  该基坑底面积为10×15(m2),放坡后,上口(+5.2m处)面积为13.7×18.7(m2),考虑井管距基坑边缘1m,则井管所围成的平面积为15.7×20.7(m2),由于其长、宽比小于5,故按一个环状井点布置。基坑中心降水深度S=5.00-1.50+0.50=4.00(m),故用一级井点即可。

  表层为黏土,为使总管接近地下水位,可挖去0.4m,在+5.20m标高处布置井点系统。取井管外露0.2m,则6m长的标准井管埋入土中为5.8m。而要求埋深H=H1+h+iL=(5.2-1.5)+0.5+(1/10)×15.7/2=4.99(m),小于实际埋深5.8m,故高层布置符合要求。

  通过扬水试验求得K=30m/d,已知井点管所围成的面积F=15.7×20.7(m2),则:基坑的假想半径:

  当基坑开挖较深,采用多级轻型井点不经济时,宜采用喷射井点,其降水深度可达8~20m。

  喷射井点设备由喷射井管、高压水泵及进水、排水管路组成。喷射井管由内管和外管组成,在内管下端装有喷射扬水器与滤管相连,当高压水经内外管之间的环形空间由喷嘴喷出时,地下水即被吸入而压出地面。

  电渗井点适用于土壤渗透系数小于0.1m/d,用一般井点不可能降低地下水位的含水层中,尤其宜用于淤泥排水。

  管井井点,沿基坑每隔20~50m距离设置一个管井,每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。此法适用于土壤的渗透系数大(K=20~200m/d),地下水量大的土层中。

  如要求降水深度较大,在管井井点内采用一般离心泵或潜水泵不能满足要求时,可采用特制的深井泵,其降水深度大于15m,故又称深井泵法。

  流砂现象是指粒径很小、无塑性的土壤,在动水压力推动下,极易失去稳定,而随地下水一起流动涌入坑内的现象。

  发生流砂现象后,土完全失去承载力,工人难以立足,施工条件恶化;土边挖边冒,难以达到设计深度;引起塌方,使附近建筑物下沉、倾斜,甚至倒塌;拖延工期,增加施工费用。因此,在施工前,必须对工程地质资料和水文资料进行详细调查研究,采取有效措施来防治流砂现象。

  土壤的性质,当土的孔隙度大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。因此,流砂现象经常发生在细砂、粉砂和亚砂土中,但会不会发生流砂现象,还应取决于一定的外因条件,即地下水及其产生动水压力的大小。

  式中,I为水力坡度(I=(h1-h2)/L);h1-h2为水位差;L为地下水渗流长度;γW为水的重度。

  从式(1-1-39)中可知,当地下水位较高,基坑内排水所造成的水位差较大时,动水压力也愈大;当GD≥γ(浮土重度)时,就会推动土壤失去稳定,形成流砂现象。

  当基坑位于不透水层内,而不透水层下面为承压蓄水层,坑底不透水层的覆盖厚度的重量小于承压水的顶托力时,基坑底部即可能发生管涌冒砂现象

  式中,H为压力水头,m;h为坑底不透水层厚度,m;γW为水的重度kN/m3;γ为土的重度kN/m3。

  防治流砂总的原则是“治砂必治水”。其途径有三种:①减小或平衡动水压力;②截住地下水流;③改变动水压力的方向。具体措施有:

  将板桩沿基坑周围打入不透水层,便可起到截住水流的作用;或者打入坑底面一定深度,这样将地下水引至坑底以下流入基坑,不仅增加了渗流长度,而且改变了动水压力方向,从而可达到减小动水压力的目的。

  水中挖土是指不排水施工,使坑内外的水压相平衡,不致形成动水压力。如沉井施工,不排水下沉,进行水中挖土,水下浇筑混凝土,这些都是防治流砂的有效措施。

  人工降低地下水位是指截住水流,不让地下水流入基坑,从而不仅可防治流砂和土壁塌方,还可改善施工条件。

  此法是沿基坑的周围先浇筑一道钢筋混凝土的地下连续墙,从而起到承重、截水和防流砂的作用,它又是深基础施工的可靠支护结构。

  如在施工过程中发生局部的或轻微的流砂现象,可组织人力分段抢挖,挖至标高后,立即铺设芦席并抛大石块,增加土的压重,以平衡动水压力,力争在未产生流砂现象之前,将基础分段施工完毕。

  此外,在含有大量地下水土层中或沼泽地区施工时,还可以采取土壤冻结法;对位于流砂地区的基础工程,应尽可能用桩基或沉井施工,以节约防治流砂所增加的费用。

  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,冻结或液化状态的泥炭、黏土或粉状砂质黏土等,一般不作填土之用。

  填方工程应分层铺土压实,最好采用同类土壤填筑。如采用不同土壤填筑时,应将透水性较大的土壤置于透水性较小的土层之下,严禁不均匀地混杂在一起使用,以免在填方内形成水囊。

  一切拖动和自动的碾压机具,如平滚碾、羊足碾和气胎碾等的工作都属于同一原理

  平滚碾又分为轻型(重5t以下)、中型(重8t以下)和重型(重10t)三种

  夯实机具的类型较多,有木夯、石硪、蛙式打夯机、火力夯,以及利用挖土机或起重机装上夯板后的夯土机等

  优点是,可以夯实较厚的土层,如重锤夯其夯实厚度可达1~1.5m,强力夯可对深层土壤夯实;但对木夯、石硪或蛙式打夯机等机具,其夯实厚度则较小,一般均在20cm以内

  将重锤放在土层的表面或内部,借助于振动设备使重锤振动,土壤颗粒即发生相对位移达到紧密状态;此法用于振实非黏性土壤效果较好

  常采用环刀法取样测定土的实际干密度。其取样组数为:基坑回填每20~50m3取一组(每个基坑不小于1组);基槽或管沟回填每层按长度每20~50m取一组;室内填土每层按100~500m2取一组;场地平整填土每层按400~900m2取一组。取样部位应在每层压实后的下半部。取样后先称出土的湿密度并测定含水量,然后按下式计算土的实际干密度:

  液压式推土机使铲刀强制切入土中,故切土深度较大;此外,还可调整铲刀的切土角度,灵活性大,是目前常用的一种推土机

  构造简单,操纵灵活,运转方便,所需工作面较小,功率较大,行驶速度快,易于转移,能爬30°的缓坡

  适用于挖土深度不大的场地平整,铲除腐植土并运送到附近的弃土区;平整其他机械卸置的土堆;推送松散的硬土、岩石和冻土;配合铲运机进行助铲;配合挖土机施工,为挖土机清理余土和创造工作面

  开挖深度不大于1.5m的基坑;回填基坑和沟槽;堆筑高度在1.5m以内的路基、堤坝

  平整其他机械卸置的土堆;推送松散的硬土、岩石和冻土;配合铲运机进行助铲;配合挖土机施工,为挖土机清理余土和创造工作面

  将铲刀卸下后,还能牵引其他无动力的土方施工机械,如拖式铲运机、松土机、羊足碾等,进行土方其他施工过程的施工

  推土机的运距宜在100m以内,当推运距离为40~60m时,最能发挥其工作效能

  因一般只用于开挖停机面以上的土壤,所以只适宜在土质较好、无地下水的地区工作

  其机身可以回转360°,动臂可以升降,斗柄可以伸缩,铲斗可以转动,当更换工作装置后还可以进行其他施工作业

  适用于开挖小型基坑、基槽和管沟,尤其适用于开挖独立柱基,以及泥泞的或地下水位较高的土壤

  工作装置简单,可直接由起重机改装,其特点为铲斗悬挂在钢丝绳下而无刚性的斗柄上

  由于拉铲支杆较长,铲斗在自重作用下落至地面时,借助于自身的机械能可使斗齿切入土中,故开挖的深度和宽度均较大,常用以开挖沟槽、基坑和地下室等;也可开挖水下和沼泽地带的土壤

  可用以挖掘独立柱基的基坑和沉井,以及其他的挖方工程,最适宜于进行水中挖土

  注:单斗挖土机用以挖掘基坑、沟槽、清理和平整场地;更换工作装置后,还可进行装卸、起重、打桩等其他作业,是工程建设中常用的机械设备。

  土方工程综合机械化施工是指以土方工程中某一施工过程为主导,按其工程量大小、土质条件及工期要求,适量选择完成该施工过程的土方机械;并以此为依据,合理地配备完成其他辅助施工过程的机械,做到土方工程各施工过程均实现机械化施工。主导机械与辅助机械所配备的数量及生产率,应尽可能协调一致,以充分发挥施工机械的效能。

  ①大型基坑的开挖,当弃土的距离较远时,可选择正铲、反铲或拉铲挖土,以自卸汽车相配合运土。这时就应以挖土机的生产率为依据,结合运输车辆的载重量、行驶速度、运距等因素来确定运输车辆的数量。

  运输车辆的数量要保证挖土机能连续工作,且本身又无停歇等候装车现象。也就是当一辆汽车装满土后,又立刻有一辆汽车开来进行装土。

  ②在进行场地平整时,则可根据地形条件、工程量、工期等要求,全面组织铲运机(或推土机、挖土机)来开挖土壤;用松土机来松土、装载机装土、自卸汽车运土;用推土机平整土壤;用碾压机械进行压实。

  对于独立的柱基,则可用小型液压轮胎式的抓铲或反铲挖土机挖土,配以自卸汽车或装载机和机动翻斗车运土。

  爆破是指炸药产生剧烈的化学反应,在瞬间释放出大量的高温、高压气体,冲击和压缩周围的介质,使其受到不同程度的破坏。

  这种炸药对冲击、摩擦,不敏感,长时间加热后慢慢燃烧,离火即熄灭,因此非常安全

  以硝酸铵为氧化剂,以柴油为可燃剂与木粉混合而成的低威钝感炸药,其原料及炸药的贮存和运输都较安全,配制工艺简单,成本低,适用范围广

  又称硝化甘油炸药,是粉碎性较大的烈性炸药,爆速高,威力大,适用于爆破坚硬的岩石

  此种炸药较敏感,在8~10℃时冻结,且在半冻结时敏感性极高,稍有摩擦即爆炸,因此适用于10℃以上地区

  又称三硝基甲苯,对撞击和摩擦的敏感度不大,但若掺有砂石粉类固体杂质时,则对撞击和摩擦的敏感度急剧增高

  它们的共同特点是爆炸速度很快,在瞬时内产生极大的冲击能,因此常用以起爆其他炸药

  (1)爆破作用范围,可以用一些同心圆表示,称为破坏作用圈。破坏作用圈分类见表1-1-19。

  爆破时最靠近药包处的介质受到的压力最大,对于塑性土壤,便被压缩成孔腔;对于坚硬的岩石,便会被粉碎,这个范围称为压缩圈或破碎圈

  在压缩圈以外的介质受到的作用力虽然弱些,但足以使结构破坏,分裂成各种形状的碎块的范围,又称破坏圈

  在压缩圈和破坏圈内为破坏范围,其半径R称为破坏半径或药包的爆破作用半径。

  ①如果药包埋置深度大于爆破作用半径,爆破作用不能达到地表时,称为内部药包。

  ②如果药包埋置深度接近破坏圈或松动圈的外围,但爆破作用不可能使碎块产生抛掷运动,只能引起介质的松动,则称为松动药包。

  ③反之,若药包爆炸时,而将部分(或大部分)介质抛掷出去,则称为抛掷药包。

  在抛掷爆破中,部分或大部分介质抛掷出去后,在地面形成一个爆破坑,其形状如漏斗称为爆破漏斗。

  形成爆破漏斗的主要参数有:最小抵抗线W;漏斗半径r;爆破作用半径R;漏斗可见深度h0。

  假定用药量的多少是与漏斗内的介质体积成正比,则计算炸药量Q的基本公式为:

  式中,q为爆破1m3岩石所需耗药量,kg/m3,可参见表1-1-20;V为被爆炸岩石的体积,m3;e为炸药换算系数(表1-1-21)。

  此法耗药量大,为一般浅孔法爆破的3~5倍;爆破效果不易控制,且岩片飞散较远而易造成事故

  孔眼可用风钻或人工打设,施工操作简便,炸药耗用量少,飞石距离近,岩石破碎较均匀,便于控制开挖面的形状,且可在复杂的地形条件下施工。但其爆破量小,效率低,钻孔工作量大

  炮眼的布置应尽量利用临空面较多的地形,炮眼方向宜与临空面平行。为了提高爆破效果,常进行台阶式爆破

  其基本原理,就是当爆破时,岩土总是沿最小抵抗线的方向抛掷出去,因此,合理选择临空面和布置炮眼是定向爆破的关键问题,以便把形成最小抵抗线的方向能够指向工程需要的方向,而将爆破的岩石抛向指定的位置

  使爆破工程最终在开挖面上破裂成平整的光面。可使岩层不受明显破坏,且岩壁平整;可减少超挖、欠挖工程量和施工费用;可减少和限制地震效应,以及飞石、冲击波的危险作用,分类见表1-1-23

  在开挖轮廓线上布置密集空孔(不装药),靠近空孔布置一排减弱装药的加密炮孔

  此排孔起爆后,在密集空孔周围造成应力集中,沿密集空孔的连心线上爆裂形成光面,把爆破作用和地震效应限制在密集空孔的一侧

  沿开挖轮廓面上打设一排加密炮孔,其全部或大部分为减弱药包,药包紧贴朝向自由面的孔壁,孔隙部分用细砂填塞

  在主装药爆破孔起爆前先同时起爆预裂孔,便可在预裂孔的联结线cm的预裂缝

  在主爆孔爆破时,爆破范围外的岩石受到预裂缝的良好保护,具有较好的光面效果和减震作用

  为了安全,药包所用的主炸药其敏感性都较低,要使它发生爆炸,必须用起爆炸药引爆。

  使用时应进行外观、燃速等检查,其长度不得少于1.2m,并应有相应的安全措施

  适用于无瓦斯、矿尘的露天、井下、深水、杂散电流大和多排炮孔的微差爆破作业中

  由外壳,正、副起爆药和加强帽等组成,雷管封闭端有使能量集中的聚能穴,利用其爆炸的聚能效应以提高起爆能力

  由于雷管中常用的正起爆药均为敏感的猛烈炸药,因此在运输、保管和使用中应特别注意安全

  由普通雷管和电力引火装置组成,电雷管通电后,电阻丝发热,使发火剂点燃,引起正起爆药的爆炸,为即发电雷管

  迟发雷管又有毫秒和秒迟发雷管之分,常用的秒迟发雷管有4、6、8、10及12s等规格,主要用于多排药包需要间歇起爆的微差爆破中

  电爆网路由电源、主线、区域线、联结线、端线、电雷管和药包等组成,其联结形式、计算公式、优缺点及适用范围如表1-1-25所示。

  爆破工程,应特别重视施工安全,认真贯彻执行爆破安全方面的有关规定,尤其应注意以下几个方面:

  (1)爆破器材的领取、运输和贮存,应有严格的规章制度。雷管和炸药不得同车装运、同库贮存。仓库离工厂或住宅区应有一定的安全距离,并严加警卫。

  (2)爆破施工前,应做好安全爆破的准备工作,划好安全距离,设置警戒哨。闪电鸣雷时,禁止装药、接线,同时应迅速将雷管的脚线、电源线的两端分别绝缘,禁止使用不带绝缘包皮的电线)使用电力线路作起爆电源,必须有闸刀开关装置。区域线与闸刀主线的连接工作,必须是在所有爆破孔均已装药、堵塞完毕,现场作业人员已退至安全地区后方准进行。爆破中若发现拒爆,亦必须查清原因再进行处理。

  (4)起爆之前应对爆破网路进行一次检查,防止接头与地面、岩石接触,造成短路。同时应用欧姆表检查电爆网路的电阻和绝缘,如与计算值相差10%以上时,应查明原因,并消除故障后方可起爆。

  (5)必要时,爆破前还需事先计算地震、空气冲击波、飞石和毒气对四周环境影响的安全距离,以便采取有效措施予以保护。


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