土方平衡调配土方平衡调配是土方规划设计的一项重要内容。它主要是对土方工程中挖方的土需运至何处(利用或堆弃),填方所需的土应取自何方,进行综合协调处理。其目的是在使土方运输量或土方运输成本最低的条件下,确定挖、填方区土方的调配方向和数量,从而缩短工期,提高经济效益。土方平衡调配的原则主要有:1.挖方与填方基本达到平衡,在挖方的同时进行填方,减少重复倒运;2.挖(填)方量与运距的乘积之和尽可能最小,使总土方运输量或运输费用最小;3.分区调配应与全场调配相协调,切不可只顾局部的平衡而妨碍全局;4.土方调配应尽可能与地下建筑物或构筑物的施工相结合;5.选择恰当的调配方向、运输路线,使土方运输无对流和乱流现象,并便于机械化施工;6.当工程分期分批施工时,先期工程的土方余额应结合后期工程需要,考虑其利用的数量和堆放位置,以便就近调配。土方调配的方法是:1.划分土方调配区。即在场地平面图上先划出挖、填方区的分界线即零线,并在挖、填方区划出若干调配区。2.计算各调配区的土方量,并标明在调配图上。3.计算各调配区的平均运距,即挖方调配区土方重心到填方调配区土方重心之间的距离。4.绘制土方调配图,在图中标明调配方向、土方数量及平均运距。5.列出土方量平衡表。
场地平整场地平整是指在开挖建筑物基坑(槽)前,对整个施工场地进行就地挖、填和平整的工作。在进行场地平整之前,应首先确定场地设计标高,计算挖、填方工程量,确定挖、填方的平衡调配,并根据工程规模、工期要求及现有土方机械条件等,确定土方施工方案。场地平整时,通常按照方格网法计算工程量,具体步骤如下:1.在地形图上将整个施工场地划分为边长10~40米的方格网;2.计算各方格角点的自然地面标高;3.确定场地设计标高,并根据泄水坡度要求计算各方格角点的设计标高;4.确定方格角点挖、填高度,即地面自然标高与设计标高之差;5.确定零线,即挖、填方的分界线;6.计算各方格内挖、填方土方量;7.计算场地边坡土方量,最后得出整个场地的挖、填方总量。
土方边坡为了防止塌方,保证施工安全,在基坑(槽)开挖深度超过一定限度时,经常将土壁做成有斜率的边坡,即土方边坡。土方边坡以其挖土方深度H与其边坡底宽B之比来表示,即:
土方边坡坡度=H/B=1/(B/H)=1/m
式中m=B/H,称为边坡系数
按照《土方与爆破工程施工及验收规范》(GBJ201-83)的规定,土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时,其挖方边坡可作为直立壁不加支撑,挖方深度不宜超过表4-4规定;土质条件良好,土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时,挖方深度在5米以内不加支撑的边坡的最陡坡度应符合表4-5规定。
土壁支撑在基坑(槽)开挖时,由于某些因素影响,有时不允许按要求的放坡宽度放坡,或有防止地下水渗入基坑要求,以及深基坑(槽)开挖时,放坡增加的土方量过大,此时,就需要采用土壁支撑的方法,设置支撑进行挖土,以防塌方。基坑(槽)或管沟需设置土壁支撑时,应根据开挖深度、土质条件、地下水位、施工方法、相邻建筑物和构筑物等情况进行选择和设计。坑壁支撑有钢(木)支撑、钢(木)板桩、钢筋混凝土护坡桩和钢筋混凝土地下连续墙等。钢(木)支撑根据挡土板放置方式的不同,又可分为断续式支撑(疏撑)、连续式支撑(密撑)。根据支撑形式又可分为横撑式支撑、锚着式支撑、斜柱式支撑等。如表4-6所示。
施工排水在土石方工程施工时,必须做好施工排水工作。施工排水分为排除地面水和降低地下水位两类。排除地面水可采用设置水沟、截水沟或修筑土堤等设施来进行;降低地下水位可采用集水井降水法和井点降水法。1,集水井降水法。集水井降水法是在基坑开挖过程中,在基坑底设置集水井,并在基坑底四周或中央开挖排水沟,使水流入集水井内,然后用水泵抽出的方法,如图4-1所示。集水井应设置在基础范围以下,地下水走向的上流,每隔20~40米设置一个。集水井直径或宽度为0.6~0.8米,深度随挖土加深,应经常保持低于挖土面0.7~1米,集水井壁可用竹、木简易加固。当挖至设计标高后,集水井应低于基坑底1~2米,并铺设碎石滤水层,以免将泥砂抽走,坑底土被搅动。水泵可采用离心泵、潜水泵和软抽水泵等。
2.井点降水法。在地下水位以下的含水层施工时,常采用井点排水的方法。井点降水法是在基坑开挖前,在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井),利用抽水设备抽水使所挖的土始终保持干燥状态的方法。井点降水法所采用的井点类型有:轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等。施工时可根据土的渗透性系数,要求降低水位的深度及设备条件等,参照表4-7选用。
推土机施工推土机是一种在拖拉机上装有推土板(铲刀)等工作装置而成的土方机械。它可以单独进行切土、推土和卸土工作,并可作为辅助机械配合其他土方机械施工。适于开挖1~3类土,经济运距100米以内,50~60米效率最高。多用于场地平整、开挖深度1.5米的基坑(槽),沟槽回填土,以及堆筑高度1.5米内的堤坝等。施工时,为提高生产效率,可采用下面几种方法:1.槽形推土法。推土机重复多次在每一条作业线上切土和推土,使地面逐渐形成一条条浅槽,槽深1米左右,土埂宽50厘米左右。当推出多条槽后,再从后面将土埂推入槽内,然后运出。这种方法可以减少土从铲刀两侧漏散,从而增加10%~20%的推土量。2.下坡推土法。即推土机顺坡向下切土和推土,但坡度不宜超过15°,以免后退时爬坡困难。当无自然坡度地面推土时,可先推前面的土,从而逐渐形成一个下坡推土的地形。3.多刀送土法。指在硬质土中,当切土深度不大时,可先用推土机将土积聚在一个或数个中间地点,然后再整批推运到卸土区的方法。但要注意堆积距离不宜大于30米,堆土高度以2米为宜。4.并列推土法。当大面积场地平整时,可以将2~3台推土机并列作业,即并列推土,它可以增大推土量15%~40%。但要求铲刀相距15~30厘米,平均运距不宜超过50~75米,也不宜小于20米。
铲运机施工铲运机能独立完成铲土、运土、卸土和平土工作,适用于地形起伏不大,坡度在15°以内的大面积场地平整、大型基坑开挖及填筑路基等;最适合开挖含水量不大于27%的松土和普通土,对硬土则需预松土后方能开挖,但不适于在砾石层和冻土层地带及沼泽区施工。按行走机构的不同,可分为拖式和自行式两种。其中拖式铲运机的运距以800米为宜,自行式铲运机的经济运距为800~1500米。施工时,为提高生产效率常采用下列方法:1.下坡铲土法。即铲运机顺坡向下铲土。坡度一般为3°~9°,铲土厚度20厘米左右。施工时注意不得在坡上急转弯,以防翻车。2.跨铲法。在较坚硬的土内挖土时,可采用预留土埂间隔铲土的跨铲法。
3.交错铲土法。适用于挖较坚硬的土。具体方法如图4-3所示。4.助铲法。它是指在坚硬的土层中,自行式铲运机再配一台推土机,在铲运机的后拖杆上进行顶推,协助铲土的方法。但助铲法取土宽度不宜小于20米,长度不宜小于40米。5.波浪形铲土法。它是指铲斗开始铲土时,铲土深度可大些,随着阻力增加,铲土深度逐渐减小,然后再加深或减小铲土厚度,形成一个波浪形铲土面。如图4?4所示。