第二章土石方開挖與填筑第一節概述第二節土石方工程量的計算與調配第三節土方開挖第四節石方開挖第五節土石方填筑第一節概述1.水運工程施工中的土石方工程

場地平整、基坑和航道開挖、碼頭（閘墻）后填土、基坑回填等。2.土石方開挖與填筑的基本方法1）開挖方法（1）人工和半機械化開挖（2）機械開挖（3）水力開挖第一節概述（4）爆破開挖要求：保持邊坡穩定、盡量減少超挖、欠挖量。2）土料的填筑方法（1）不壓實，全高程一次填筑，自然沉降；（2）水平分層鋪筑、逐層壓實。3）土料壓實的方法（1）機械力（2）水力或爆破力壓實第一節概述3.土石的分級根據開挖的難易程度可將土分為八類，見書表2-1。4.土石的工程性質1）容重2）含水量3）可松性系數4）內摩擦角和內聚力了解分級、性質是為正確選擇施工方法、工具提供依據。最初可松系數最后可松系數第二節土石方工程量的計算與調配一、基坑、溝槽的土方量計算二、場地平整土方量的計算三、土方調配基坑、溝槽的土方量計算1.基坑土方量計算2.溝槽土方量計算分段按基坑公式計算。場地平整土方量的計算采用方格網法計算場地平整土方量。1.方格四個角點全部為填或全部為挖2.方格四個角點部分挖部分填土方調配1.土方調配的目的

在使土方總運輸量最小的條件下，確定填挖方區土方的調配方向和數量，達到縮短工期和降低成本的目的。2.土方調配的步驟1）劃分土方調配區，確定平均運距和土方施工單價2）用線性規劃方法建立土方調配的數學模型3）求最優解（表上作業法）第三節土方開挖一、挖運機械二、挖運機械生產率計算三、挖運強度和挖運機械數量的確定挖運機械1.挖掘機械的分類1）按構造和工作特點單斗式（循環式）、多斗式（連續式）兩類。2）按傳動系統索式、鏈式及液壓式三種。2.挖掘幾學機械的構造及工作特點1）單斗式挖掘機（一）挖掘機械挖運機械（1）反向鏟挖掘機挖運機械（2）正向鏟挖掘機挖運機械（3）抓斗式挖土機挖運機械2）多斗式挖掘機3）裝載機挖運機械（二）挖運機械

能同時擔負開挖、運輸、卸土、鋪土任務的有推土機和鏟運機。1.鏟運機挖運機械挖運機械2.推土機推土機的經濟運距：60米至100米。挖運機械（三）運輸機械1.汽車運輸2.帶式運輸挖運機械生產率計算1.挖掘機生產率計算1）計算公式2）影響挖掘機生產率的因素2.運輸機械生產率計算挖運機械生產率計算1）循環式運輸機械2）連續帶式運輸機械3）影響運輸機械生產率的因素挖運強度和挖運機械數量的確定1.挖運強度的確定

在施工組織設計中，一般根據施工進度計劃各階段的土方填筑強度來確定開挖強度和運輸強度，但當工程施工受開挖控制時，則以開挖強度來進行設計。1）填筑強度的確定2）運輸強度的確定挖運強度和挖運機械數量的確定3）開挖強度的確定2.挖運機械數量的確定

在水運工程中，經常采用反向鏟與自卸汽車配合的挖運方案，挖掘機的斗容量與自卸汽車的載重量需要合理匹配，以滿足挖運機械配套的工藝要求。自卸汽車合理的一次裝車斗數為：運距較近時3至5斗；運距較遠時4至7斗。挖運強度和挖運機械數量的確定1.滿足施工期土方開挖強度的挖掘機的數量2.滿足施工期運輸強度的汽車數量3.校核滿足挖土機連續工作的條件Pa為一輛汽車的生產率；Pc為一臺挖掘機的生產率；n為一臺挖土機1小時內連續工作時的裝車數。第四節石方開挖一、爆破的基本原理二、鉆孔機具與爆破器材三、藥包種類及藥包量計算四、爆破的基本方法爆破的基本原理1.爆破作用原理

炸藥在一定的起爆能作用下，在瞬間產生強烈的沖擊波和高熱氣體，沖擊波作用于周圍介質，使介質產生應力波，當應力波的壓應力或拉應力超過介質的抗拉或抗壓極限強度時，介質破碎，產生徑向裂縫，高壓氣體膨脹擠壓介質，擴大裂縫，使介質破碎。沖擊波以藥包中心為球心，通過介質逐步向四周擴展，距離越遠，沖擊壓力越小，直至全部消失。根據沖擊波的影響范圍大小，通常分為四圈：爆破的基本原理1）壓縮圈（粉碎圈）2）破碎圈3）松動圈4）震動圈

當爆破作用受到臨空面的影響，沖擊波越過臨空面時產生反射，形成拉力波，當拉力波大于介質的抗拉強度時，便產生弧狀裂縫，使介質破碎。爆破的基本原理2.爆破漏斗1）爆破漏斗的概念2）爆破漏斗的幾何特征參數（1）最小抵抗線W（2）爆破漏斗上口半徑r（3）爆破作用指數n3）爆破的類型根據爆破作用指數可將爆破分為五種類型，即：爆破的基本原理（1）標準拋擲爆破（2）加強拋擲爆破（3）減弱拋擲爆破（4）松動拋擲爆破（5）隱蔽式爆破（壓縮爆破、內部爆破）鉆孔機具與爆破器材1.鉆孔機具1）沖擊式鉆機2）回轉式鉆機3）潛孔鉆鉆孔機具與爆破器材2.炸藥與起爆器材1)炸藥的基本性能(1)威力:表示炸藥粉碎介質的能力.(2)敏感度:在外部能量作用下引起爆炸的難易程度.(3)殉爆距離:藥包爆炸引起相鄰藥包爆炸的最大距離.(4)安定性:保持自身性質穩定不變的能力.(5)氧平衡:炸藥自身含氧量與氧化反應需氧量的度量指標.鉆孔機具與爆破器材2)常用的工程炸藥(1)常用的主爆炸藥硝銨炸藥:適用于地下工程爆破;TNT炸藥:適用于爆破堅硬巖石和水下工程;膠質炸藥:適用于水下工程.(2)常用的起爆炸藥雷汞:敏感度較高,用于制作雷管;迭氮鉛Pb(N3)2:敏感度低于雷汞,用于制作雷管;鉆孔機具與爆破器材二硝基重氮酚(DDNP):敏感度低,用于制作雷管.3)起爆器材(1)導火索:正常燃燒速度為1cm/s,起爆雷管,黑火藥制成;(2)雷管:火雷管、電雷管(即發、延發、毫秒微差三種)(3)傳爆線:用來起爆藥包,必須用雷管引爆.(4)導爆管:是一根塑料軟管,內壁涂有薄層高能混合炸藥,用于非電引爆系統.鉆孔機具與爆破器材3.起爆方法1)非電起爆火花起爆、傳爆線起爆、導爆管2）電氣起爆

采用直流電和交流電，電流、電阻有一定的要求，適于遠距離操作，可串聯、并聯、混合。藥包種類及藥包量計算1.藥包種類（按藥包形狀分）1）集中藥包：L/a≤42）延長藥包：L/a>42.藥包量計算1）影響藥包量的因素巖石性質,炸藥和雷管種類,臨空面數目,藥室大小及堵塞情況,爆破方法,孔眼深度等.藥包種類及藥包量計算2)藥包量計算公式(1)單個集中藥包標準拋擲爆破:f(n)=1加強拋擲爆破:f(n)=0.4+0.6n2減弱拋擲爆破:f(n)=((4+3n)/7)3松動拋擲爆破:f(n)=0.33Q=q×W3×f(n)×e藥包種類及藥包量計算2）與臨空面垂直的延長藥包3）與臨空面平行的延長藥包4）兩個臨空面的藥包量爆破的基本方法1.裸露爆破法2.孔眼爆破法用于炸礁等阻航物體，耗藥量比鉆孔爆破多1015倍。1）類型（1）淺孔爆破：孔徑小于75毫米、孔深小于5米。（2）深孔爆破：孔徑大于75毫米、孔深大于5米。2）炮孔布置（1）布置原則爆破的基本方法①使爆破的最小抵抗線方向不與炮孔軸線相重合；②宜使炮孔與巖石層面和節理面正交，不宜穿過與地面貫穿的裂縫；③充分利用臨空面或創造更多的臨空面。2）孔眼布置參數選擇（1）計算抵抗線長度（2）階梯高度爆破的基本方法（3）炮孔深度（4）炮孔間距（5）炮孔排距（雙排三角形、多排梅花形）（6）炮孔最小堵塞長度爆破的基本方法3）孔眼爆破的藥量計算3.洞室爆破法1）導洞與藥室2）裝藥與封堵3）起爆系統宜用復式并串聯網路。第五節土石方填筑一、土方填筑方法二、影響土壤密實的主要因素三、土方填筑的密實方法、機具及壓實參數四、土石方填筑的現場質量檢驗土方填筑方法1.填方不加壓實措施，任其自然沉降2.水平分層鋪筑，逐層壓實影響土壤密實的主要因素1.土壤的種類2.土壤含水率3.顆粒級配4.施工過程(鋪土厚度,碾壓力大小,碾壓遍數等)土方填筑的密實方法、機具及壓實參數1.機械力密實法1）碾壓密實法(1)碾壓機具及施工a)碾壓b)夯擊c)震動土方填筑的密實方法、機具及壓實參數(2)碾壓機的開行方式a)進退錯距法b)圈轉套壓法(3)碾壓參數單位壓力:采用土壤極限壓力的80%至90%.碾壓遍數:羊足碾6至12遍;氣胎碾4至8遍.鋪土厚度:18厘米至30厘米.土方填筑的密實方法、機具及壓實參數2）土方夯實法(1)夯實機具(2)夯實參數①單位面積沖量I:取極限單位面積沖量的0.8至0.9倍.土方填筑的密實方法、機具及壓實參數②夯實厚度:與單位面積沖量和夯板底面寬度有關.③夯實遍數:單位面積沖量越大,夯實遍數越少.3）震動密實法(1)震動碾土方填筑的密實方法、機具及壓實參數2.水力密實法

利用水的滲流排除土壤顆粒間的空氣，并帶動土粒下沉，使土粒重新組合，達到密實土壤的效果。3.爆炸密實法爆炸產生擠壓及其震動力時土壤液化達到密實效果。(2)夯實參數①震動碾凈重②震動頻率③碾壓遍數及速度土石方填筑的現場質量檢驗1.設立中心試驗室和必要的現場實驗站2.檢驗項目1）鋪土厚度2）土料含水量3）干容重思考題1.土石方開挖有幾種方法?2.土石方開挖中常用的挖掘機械的有哪幾種主要類型?3.各種單斗式挖掘機的主要性能及適用范圍?4.挖掘機的實際生產率如何確定?它和哪些因素有關?應從哪些方面提高挖掘機的生產率?5.鏟