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1、第三节沟槽及基坑的土方施工一、沟槽断面形式常用的沟槽断面形式有直槽、梯形槽、混合槽和联合槽等，如图1-18所示。正确地选择沟槽断面形式，可以为管道施工创造良好的施工作业条件。在保证工程质量和施工安全的前提下，减少土方开挖量，降低工程造价，加快施工速度。要使沟槽断面形式选择合理，应综合考虑土的种类、地下水情况、管道断面尺寸、埋深和施工环境等因素。沟槽底宽由下式确定，如图1-19所示。沟槽上口宽度由下式计算：工作面宽度b决定于管道断面尺寸和施工方法，每侧工作面宽度参见表1-13。沟槽开挖深度按管道设计纵断面确定。当采用梯形槽时，其边坡的选定，应按土的类别并符合表1-14的规定。不需支撑的直槽边坡一
2、般采用1:0.05。当槽深h不超过下列数值可开挖直槽并不需要支撑。砂土、砂砾土 h1.0m 亚砂土、亚黏土 h1.25m 黏土 h1.5m 二、沟槽及土方量计算(一)沟槽土方量计算沟槽土方量计算通常采用平均法，由于管径的变化、地面起伏的变化，为了更准确地计算土方量，应沿长度方向分段计算，如图1-20所示。其计算公式：将各计算段土方量相加即得总土方量。(二)基坑土方量计算基坑土方量可按立体几何中柱体体积公式计算，如图1-21所示。其计算公式为：【例题1-2】已知某一给水管线纵断面图设计如图1-22所示，土质为黏土，无地下水，采用人工开槽法施工，其开槽边畅通采用1:0.25,工作面宽度b=0.4，
3、计算土方量。【解】根据管线纵断面图，可以看出地形是起伏变化的。为此将沟槽按桩号0+100至0150,0+150至0+200,0+200至0+225，分三段计算。1.各断面面积计算三、沟槽及基坑的土方开挖(一)土方开挖的一般原则(1)合理确定开挖顺序：保证土方开挖的顺序进行，应结合现场的水文、地质条件，合理确定开挖顺序。如相邻沟槽和基坑开挖时，应遵循先深后浅或同时进行的施工顺序。(2)土方开挖不得超挖，减小对地基土的扰动。采用机械挖土时，可在设计标高以上留20cm土层不挖，待人工清理。即使采用人工挖土也不得超挖。如果挖好后不能及时进行下一工序时，可在基底标高以上留15cm土层不挖，待下一工序开始
4、前再挖除。(3)开挖时应保证沟槽槽壁稳定，一般槽边上缘至弃土坡脚的距离应不小于0.81.5m，推土高度不应超过1.5m。(4)采用机械开挖沟槽时，应由专人负责掌握挖槽断面尺寸和标高。施工机械离槽边上缘应有一定的安全距离。(5)软土、膨胀土地区开挖土方或进入季节性施工时，应遵照有关规定。(二)开挖方法土方开挖方法分为人工开挖和机械开挖两种方法。为了减轻繁重的体力劳动，加快施工速度，提高劳动生产率，应尽量采用机械开挖。沟槽、基坑开挖常用的施工机械有单斗挖土机和多斗挖土机两个种类。1.单斗挖土机单斗挖土机在沟槽或基坑开挖施工中应用广泛，种类很多。按其工作装置不同，分为正铲、反铲、拉铲和抓铲等。按其操
5、纵机构的不同，分为机械式和液压式两类，如图1-23 所示。目前，多采用的是液压式挖土机，它的特点是能够比较准确地控制挖土深度。(1)正铲挖土机。它适用于开挖停机面以上的一一三类土，一般与自卸汽车配合完成整个挖运任务。可用于开挖高度大于2.0m的大型基坑及土丘。其特点是：开挖时土斗前进向上，强制切土，挖掘力大，生产率高。其外形如图1-24所示。正铲挖土机技术性能见表1-15和表1-16。正铲挖土机挖土方式有两种，正向工作面挖土和侧向工作面挖土。开挖基坑一般采用正向工作面挖土，方便汽车倒车、装土和运土，如图1-25(b）所示。开挖土丘一般采用侧向工作面挖土，挖土机回转卸土的角度小，且避免汽车的倒车
6、和转弯多的缺点，如图1-25(a)所示。(2)反铲挖土机。反铲挖土机开挖停机面以下的一三类土方，其机身和装土都在地面上操作，受地下水的影响较小。它适用于开挖沟槽和深度不大的基坑。其外形如图1-26 所示。反铲挖土机的技术性能见表1-17。反铲挖土机挖土方法通常采用沟端开挖或沟侧开挖两种，如图1-27所示。后者挖土的宽度与深度小于前者，但弃土距沟边较远。(3)拉铲挖土机。它适用于开挖停机面以下的一三类土或水中开挖，主要开挖较深较大的沟槽、基坑。其工效低。外形如图1-28所示。(4)抓铲挖土机。它适用于开挖停机面以下一三类土，主要用于开挖面积较小、深度较大的基坑及开挖水中的淤泥或疏通旧有渠道等。其
7、外形如图1-29所示。2.多斗挖土机多斗挖土机种类：按工作装置分，有链斗式和轮斗式两种；按卸土方法分，有装卸土皮带运输器和未装卸土皮带运输器两种。多斗挖土机由工作装置、行走装置和动力操纵及传动装置等部分组成，如图1-30所示。多斗挖土机与单斗挖土机相比，其优点为挖土作业是连续的，生产效率较高；沟槽断面整齐；开挖单位土方量所消耗的能量低；在挖土的同时能将土自动地卸在沟槽一侧。多斗挖土机不宜开挖坚硬的土和含水量较大的土。宜于开挖黄土、亚黏土和亚砂土等。(三)开挖质量标准(1)不扰动天然地基或地基处理符合设计要求。(2)槽壁平整，边坡坡度符合施工设计规定。(3)沟槽中心每侧净宽，不应小于管道沟槽底部
8、开挖宽度的一半。(4)槽底高程允许偏差：开挖土方时为20mm，开挖石方时为+20mm，-20mm。(四)沟槽、基坑土方工程机械化施工方案的选择大型工程的土方工程施工中应合理地选择机械,使各种机械在施工中配合协调,充分发挥机械效率,保证工程质量、加快施工进度、降低工程成本。因此,在施工前要经过经济和技术分析比较，制定出合理的施工方案，用以指导施工。1.制定施工方案的依据(1)工程类型及规模；(2)施工现场的工程及水文地质情况；(3)现有机械设备条件；(4)工期要求。2.施工方案的选择在大型管沟、基坑施工中，可根据管沟、基坑深度、土质、地下水及土方量等情况，结合现有机械设备的性能、适合条件，采取不
9、同的施工方法。开挖沟槽常优先考虑采用挖沟机，以保证施工质量，加快施工进度。也可以用反向挖土机挖土，根据管沟情况，采取沟端开挖或沟侧开挖。大型基坑施工可以采用正铲挖土机挖土，自卸汽车运土；当基坑有地下水时，可先用正铲挖土机开挖地下水位以上的土，再用反向铲或拉铲或抓铲开挖地下水位以下的土。采用机械挖土时，为了不使地基土遭到破坏，管沟或基坑底部应留200300mm 厚土层，由人工清理整平。3.挖沟机的生产率计算挖沟机的生产率为：在一定的土质条件下，提高挖沟机的生产率的主要途径是加快开挖时的行驶速度。但应考虑皮带运输器的运送能力是否及时将土方卸出。4.单斗挖土机与自卸汽车配套计算(1)单斗挖土机生产率计算。单斗挖土机生产率计算式为：K1 土的影响系数。按土的等级确定：级土约为1.0;级土约为10.95;级土约为0.8;级土约为0.55(2)挖土机数量确定。根据土方量大小和工期，可确定挖土机数量N，即若挖土机数量已定，工期T可按下式计算：(3)车配套计算。自卸汽车装载容量Q1，一般宜为挖土机容量的35倍。自卸汽车的数量N:，应保证挖土机连续工作，可按下式计算：
