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水工程施工教案.doc

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工程施工资料
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课程名称:《水工程施工》第1周,第1讲次
摘要
授课题目(章、节)
第一篇给水排水工程施工技术与常用设备安装
第一章土石方工程与地基处理
1。1土的工程性质及分类
1。2场地平整施工
本讲目的要求及重点难点:
【目的要求】通过本讲课程学****掌握土的性质、分类,掌握土方量计算
【重点】土的工程性质;确定开挖断面及土方量计算
【难点】确定开挖断面及土方量计算
内容
【本讲课程的引入】
水工程施工是研究有效地建造水工程构筑物、管道、设备地理论、方法和施工机具的应用性学科。主要包括三部分内容:水工程施工技术与常用设备安装;水工程施工组织与概(预)算;水工程项目建设管理。
任务是使学生获得有关水工程的施工方法与组织管理基本知识,掌握给水排水构筑物和管道工程的施工技术、质量标准及验收方法;掌握所用材料及管材的性能、规格及检验;了解基本建设程序和施工组织设计的编制方法等,为今后从事设计、施工和工程管理等工作打下良好基础。
【本讲课程的内容】
第一章:土石方工程与地基处理
学****目的和要求:掌握土的性质、分类,掌握土方量计算;掌握沟槽、基坑开挖断面的确定及土方量计算,熟悉施工机械的选择及土方回填,了解地基处理及土石方爆破施工.
重点和难点:土的工程性质,确定开挖断面及土方量计算,施工机械的选择及土方密实度测定等。
土石方工程是工程施工中的主要项目之一,土方开挖、填筑、运输等工作所需的劳动量和机械动力消耗均很大,往往是影响施工进度、成本及工程质量的因素。
土石方工程施工具有以下特点:
影响因素多且施工条件复杂;
面大量广且劳动繁重;
质量要求高,与相关施工过程紧密配合.
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主要内容有:
(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。
(3)土方回填与压实其中包括土料选择,填土压实的方法及密实度检验等.
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、土的分类:-1所示。
⑴粘性土物理性质
①界限含水量
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②塑性指数和液性指数
塑性指数:Ip=WL-Wp;
液性指数:IL=(W-Wp)/Ip
根据液性指数,对粘土划分:
坚硬:IL≤0;硬塑:0〈IL≤;可塑:<IL≤0。75;软塑:<IL≤;流塑:IL〉.
⑵土的工程分类
①碎石土:粒径大于2mm的颗粒超过总重50%的土
②砂土:粒径大于2mm的颗粒含量不超过总重50%、粒径大于0。075mm的颗粒超过全重50%的土。
③粉土:Ip小于或等于10,%的土。
④粘性土:Ip大于10的土
⑤人工填土:人类活动而形成的堆积物.
2土的工程性质
影响工程施工的土的性质:土的密度(重度)、含水量、渗透性和可松性。重度主要为:天然重度和干重度以及最大干重度。
⑴土的质量密度
m=ms+mw+ma
m-土质量;ms-土粒质量;mw-土中水的质量;ma-土中气的质量(约为0)。
⑵土的含水量
①定义:w=mw/ms*100%
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②影响因素:
土方施工方法的选择,边坡的稳定,回填土的质量。
回填土的回填质量的影响更为明显:回填土的质量控制为获取最大干重度,而最大干重度的获得必需有最佳含水量,方能将土夯压密实。
⑶土的渗透性
定义:。
⑷土的可松性
①定义:土具有可松性,即在自然状态下的土,经过开挖后,其体积因松散而增加,以后虽然回填压实,仍不能恢复其原有的体积.
这里讲的回填压实土的体积是在上述开挖的土的体积。
土的可松性程度用可松性系数表示,即:
最初可松性系数:
最终可松性系数:
②用途
土方量的平衡调配,确定运土机具的数量及弃土体积,以及计算基坑填土所需的填方量。
计算挖土的体积:实际的基坑大小,即指在自然状态下土的体积V1。
机具运土的体积:开挖后松散体积V2即V2=Ks*V1
现场预留土方量作为回填土:
基坑回填体积=基坑体积-基础在基坑内的体积
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因为V1=V3/Ks‘有:V2=V3/Ks‘*Ks
⑸土的压缩性
定义:地基土在压力作用下体积减少的性质,称为土的压缩性.
⑹土的抗剪强度
①定义:指土抵抗剪力破坏的能力
②影响及应用
土方边坡:表示方法为1:m;m为坡度系数,即m=
1。2场地平整施工
组织场地平整施工,一般需要包括:计算场区挖填土方工程量,确定挖填土方的调配,选择施工机械及拟定施工方案等.
场地平整应以建设工程的规模和性质,厂区设计的标高,现场地形地貌,施工期限和技术力量等条件为依据。
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场地平整施工前,需做好以下准备工作:
清理场地;排除地面积水;修筑临时道路以供机械进场和土方运输等。
1场地土方量计算:为了制定施工方案,对填挖方进行合理调配,同时也是检查及验收实际土方量的依据。
土方量的计算方法:有方格网法和断面法
⑴方格网法:
方格网大小(a×a):10m×10m,15m×15m,20m×20m,25m×25m,30m×30m,35m×35m,40m×40m,45m×45m,50m×50m。
在场地设计标高确定后,需平整的场地各角点的施工高度即可求得,然后按每个方格角点的施工高度计算出填、挖土方量,并计算场地边坡的土方量,这样可以求得整个场地的填、挖土方总量。
填挖土方的计算首先要知道“零线”的位置,在该线上,施工高度为0。
“零线":挖方区与填方区的交线。即不填不挖的交线.
确定方法:
在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上,用插入法求出零点位置(图1-7),将各相邻的零点连接起来就为零线。
a四方棱柱体的体积计算方法:
①方格四个角点全部为填或全部为挖时(图1-8a):
式中:V――挖方或填方体积(m3);
H1、H2、H3、H4――方格四个角点的填挖高度,均取绝对值(m);
②方格四个角点,部分为填方、部分为挖方时(图1-8b、c)
方法一:
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式中:∑H挖(填)――方格角点中填(挖)方施工高度的总和,取绝对值(m);
∑H――方格四角点施工高度之总和,取绝对值(m);
a――方格边长(m)。
b三角棱柱体法
三角棱柱体法,是将每一个方格顺地形的等高线沿对角划分成两个三角形,然后计算每一个三角棱柱体的土方量。
①当三角形为全挖或全填时(图1—3a):
②当三角形有填有挖时(图1—3b),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。
土方量计算分别为:
⑵断面法(略)
⑶边坡土方量计算
场地平整时,还要计算边坡土方量,其计算步骤如下:
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①标出场地四个角点A、B、C、D填、挖高度和零线位置;
②根据土质确定填、挖边坡的坡度系数(边坡率)m;
③计算出四个角点的放坡宽度
④计算边坡的土方量。
土方量经计算汇总求得全部挖方量和全部填方量后,尚需考虑土壤的松散率、压缩率、沉降量等因素对土方量的影响(查手册资料),即可着手土方的综合平衡调配.
2土方的平衡调配
土方的平衡调配:对挖土、填土、堆弃或移运之间的关系进行综合协调,以确定土方的调配数量及调配方向.
目的:使土方运输量或土方运输成本最低。
⑴土方平衡调配的原则
a应力求达到挖、填平衡和运距最短;
b调配区划分应该与建筑物和建筑物的平面位置相协调,并考虑它们的分期施工顺序,对有地下设施的填土,应留土后填;
c好土要用在回填质量要求高的地区;
d分区调配应与全场调配相协调;
e取土或弃土应尽量少占或不占农田及便利机械施工等。
⑵土方平衡调配图表的编制
主要工作内容:划分土方调配区,计算土方的平均运距和单位土方的运价,编制土方调配图表,确定土方的最优调配方案。
①土方调配区划分
原则:
1)应力求挖填平衡、运距最短、费用最省;
2)便于改土造田、支援农业;
3)考虑土方的利用,以减少土方的重复挖填和运输.
②计算调配区之间的平均运距
a定义:平均运距就是指挖方区土方重心至填方区重心的距离。
因此,求平均运距,需先求出每个调配区重心。
b方法:
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取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴,分别求出各区土方的重心位置,即:
;
式中:X0、Y0――挖或填方调配区的重心坐标;
V――每个方格的土方量;
x、y――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
③绘土方调配图表,求土方调配最优方案
3场地平整施工方法
场地平整施工过程包括:土方的开挖、运输、填筑与压实等,当遇有坚硬土层、岩石或障碍物时,还常需爆破。
场地平整的施工方法:在大面积平整时,常采用机械施工。常用的机械有推土机、铲运机和单斗挖土机.

。1推土机的适用范围
1、性能:构造简单,操作灵活,运转方便,所需工作面较小,功率较大,行驶速度较快,易于转移,能爬300的缓坡。
2、适用范围:挖土深度不大的场地平整,铲土并能运送至弃土区;开挖深度不大于1。5m的基坑;回填基坑或沟槽;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;配合铲运机施工,为挖土机清理余土和创造工作面.
推土机的运距宜在100m以内,经济运距为40~60m.
。2提高推土机生产率的方法
(1)下坡推土
(2)并列推土
(3)分批集中,一次推送
(4)槽形推土
。2铲运机施工
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1。。1铲运机的适用范围
1、性能:铲土、运土、卸土、填筑、压实。
2、适用范围:大面积的场地平整,开挖大型基坑、沟槽,以及填筑路基、堤坝。
铲运机的铲斗容量为2。5~8m3,自行式铲运机的经济运距为800~1500m。
1。。2铲运机的运行路线
环形路线和“8”字路线

(1)下坡铲土
(2)挖近填远,挖远填近
(3)推土机助铲
(4)双联铲运法
(5)挂大斗铲运
(6)跨铲法
1。3。3挖土机(下节介绍)
4填土与压实
为了保证填土的强度和稳定性,填土前应对填土区基底的垃圾和软弱土层进行清理压实;在水田、池塘及沟渠上填土时,先需排水疏干,对地基进行处理。还必须正确选择土料及填筑、压实方法.
回填土料应符合:含水量大的粘土,不宜作填土用;碎石类土、砂土和爆破石渣等,可用于表层以下的填料;对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区。
填土压实方法一般有:碾压、夯实、振动压实及利用运土工具压实等方法。
(1)碾压法,适用于大面积填土,如场地平整、路基、堤坝等工程
每次碾压要有150~200㎜的重叠。
(2)夯实法,适用于小面积填土,,夯实厚度一般在200㎜以内。
(3)振动法
【本讲课程的小结】今天我们主要讲了土的工程性质及分类;以及场地平整,重点是土的性质分类,及场地平整土方量的计算。