正向铲的挖土和卸土方式,根据挖土机的开挖路线与运输工具的相对位置不同,可分为正向挖土、侧向卸土(图6-5 a)和正向挖土、后方卸土(图6-5 b)两种。其中侧向卸土,动臂回转角度小,运输工具行驶方便,生产效率高,采用较广。正向挖土后方卸土,就是挖土机沿前进方向挖土,运输工具停在挖土机后面装土。此法所挖的工作面较大,但回转角度大,生产率低,运输工具倒车开入,一般只用来开挖施工区域的进口处,以及工作面狭小且较深的基坑。
图 6-5 正铲挖土机开挖方式 (a)侧向开挖;(b)正向开挖 1—正铲挖土机;2—自卸汽车
2、反铲挖土机
反铲挖土机的挖土特点是:“后退向下,强制切土”。其挖掘力比正铲小,能开挖停机面以下的I~II级土,宜用于开挖深度不大于4m的基坑,对地下水位较高处也适用。反铲挖土机开挖停机面以下的土壤,不需要设置进出口通道。适用于开挖管沟和基槽,也可开挖小型基坑。尤其适用于开挖地下水较高或泥泞的土壤。
反铲挖土机的开挖方式有沟端开挖(图6-6 a)和沟侧开挖(图6-6 b)两种方式,沟端开挖是挖土机停在沟槽一端,向后倒退挖土,汽车可在两旁装土,此法采用较广。而沟侧挖土是挖土机沿沟槽一侧直线移动挖土。此法能将土弃于距沟边较远处,可供回填使用。由于挖土机移动方向与挖土方向相垂直所以稳定性较差,而且开挖深度和宽度也较小,也不能很好的控制边坡。
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图6-6 反铲挖土机开挖方式 (a)沟端开挖; (b) 沟侧开挖
1—反铲挖土机;2—自卸汽车;3—弃土堆
3、拉铲挖土机
拉铲挖土机(图6-7)的挖土特点是:“后退向下,自重切土”。其挖土半径和挖土深度较大,能开挖停机面以下的I~II级土,工作时,利用惯性力将铲斗甩出去,挖得比较远。但不如反铲灵活准确,宜用于开挖大而深的基坑或水下挖土。拉铲挖土机的工作装置简单,可由起重机改装。拉铲的开挖方式,基本上与反铲挖土机相似,也可分为沟端开挖和沟侧开挖。
图6-7 履带式拉铲挖土机 图6-8 履带式抓铲挖土机
4、抓铲挖土机
抓铲挖土机(图6-8)一般由正、反铲液压挖土机更换铲土斗换上合瓣式抓斗而成,也可由履带式起重机改装。抓铲挖土机的挖土特点是:“直上直下,自重切土”。其挖掘力较小,只能开挖的I~Ⅱ级土,抓铲挖土机的抓铲能在回转
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半径范围内开挖基坑上任何位置的土方。宜于开挖窄而深的基坑或水中淤泥,可用以挖掘面积较小,深度较大的沟槽沉井或独立柱基的基坑,最适宜进行水下挖土,如放置在驳船上,开挖地面水取水构筑物基础水下土石方。
6.2.2.3挖方注意事项 1、边坡塌方的防治
基坑边坡的稳定,主要是靠土体的内摩阻力和粘结力来保持平衡的。一旦土体失去平衡,边坡就会塌方。边坡塌方会引起人身事故,同时会妨碍基坑开挖或基础施工,有时还会危及附近的建筑物。发生边坡塌方的原因,根据工程实践分析,主要有以下几点:
(1) 基坑、沟槽边坡放坡不足,边坡过陡,使土体本身的稳定性不够。在土
质较差开挖深度较大时,常遇到这种情况;
(2) 降雨、地下水或施工用水渗入边坡,使土体抗剪能力降低,这是造成塌
方的主要原因;
(3) 基坑、沟槽上边缘大量堆土或停放机具;或因不合理开挖坡脚及受地表
水、地下水冲蚀等,增加了土体负担,降低了土体的抗剪强度而引起滑坡和塌方等。
针对上述分析,为了防治滑坡和塌方,应采取如下措施:注意地表水、地下水的排除;严格按不同土质放坡规定,放足边坡,一般而言,粘性土的边坡可陡些,砂性土则应平缓些,井点降水时边坡可陡些,明沟排水则应平缓些;当开挖深度大,施工时间长、边坡有机具或堆置材料等情况,边坡应平缓;当因受场地限制,或因放坡增加土方量过大,则应采用设置支撑的施工方法。 2、流砂的防治
在沟槽、基坑开挖低于地下水位,且采用坑(槽)内抽水时,有时发生坑底下面的土形成流动状态,随地下水涌进坑内而产生流砂。流砂严重时常会引起沟槽、基坑边坡塌方、滑坡,如附近有建筑物,会因地基被掏空而使建筑物下沉、倾斜,甚至倒塌。因此,在土方施工时必须消除地下水的影响。
流砂防治的措施可有多种,如水下挖土法(此法在沉井不排水挖土下沉施工中常采用)、打钢板桩法、地下连续墙法(施工工艺复杂,成本高,多用于高层建筑物、工业建筑地下工程及水利工程)等,而采用较广并较可靠的方法是人工降低地下水法。
3、滑坡体施工中的作业方法
首先应对滑坡区的地质资料作好调查研究,据此正确选择施工程序,并拟定合理的施工方法,确定保持滑坡体稳定的边坡坡度,预防滑坡发生。在进行开
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挖和填方时,应注意以下几点: (1)在靠近滑坡边沿处开挖土方
一般不应切割滑坡体的坡脚,当必须切割坡脚时,应按切割深度,将坡脚随原自然坡度由上而下削坡,逐渐挖至要求的坡脚深度。
在正式开挖土方前,应先按确定保持滑坡体稳定的边坡坡度,将应削的部分由上而下消除。 (2)在滑坡体上挖填土方
当需在滑坡内挖方时,应遵循由上而下的开挖程序,如滑坡土方量不大,所有滑坡体应全部挖除;在滑坡体上进行填方时,应遵循由下至上的施工顺序。此外,尚须在滑坡体的坡脚处,填筑能抵抗滑坡体下滑的土体。
6.2.3 基坑支撑
6.2.3.1基坑工程的特点和周边环境调查 1、基坑工程具有以下特点
(1)区域性——工程地质和水文地质条件不同,基坑工程差异很大; (2)综合性——基坑工程涉及强度、变形、渗流三个基本课题;
(3)时空效应——支护结构所受荷载及其产生应力、变形在时间上、空间上有较强变异性;
(4)环境效应——基坑开挖、降水引起周边场地土应力和地下水改变; (5)风险性——基坑工程为临时工程,安全储备相对较小。 2.基坑施工前应做好周边环境调查
(1)地面建筑物,深基坑周围约三倍基坑开挖深度的影响范围内的建筑结构类型、层数、基础类型、埋深、基础荷载大小等。
(2)地下管线,主要指煤气管、上下水管、电缆及电话线等管线和管道的分布和现状。
(3)地表、地下水,场地周围地表水的汇流、排泄;地下水管渗漏情况及其对基坑开挖影响程度。
(4)道路情况,基坑周围道路距离及车辆载重情况。 6.2.3.2支撑种类及其适用范围
在基坑或沟槽开挖时,常因受场地和土质的限制不能放坡,或放坡所增加的土方量很大,可采用设置支撑的施工方法。
给水排水工程中,一般而言,横撑式支撑用于沟槽支撑,钢桩板支撑、深层搅拌水泥土桩支护、钢筋混凝土灌注桩支撑、土钉墙支护等为基坑支撑的方法。 1、 横撑式支撑
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分为水平式支撑和垂直式支撑。水平式支撑(见图6-9 a)即断续或连续的挡土板水平放置,断续式水平挡土板支撑,适于能保持直立壁的干土或天然湿度的粘土,深度在3m以内;连续式水平挡土板支撑,适于较潮湿的或散粒的土,深度在5m以内。 垂直式支撑(见图6-9 b)即断续或连续的挡土板垂直放置,适于土质较松散或湿度很高的土,地下水较少,深度不限。
图6-9横撑式支撑
(a) 水平式支撑 (b)垂直式支撑
2、 钢板桩支撑
钢板桩支撑是一种较老的基坑支护方法,适用于软土、淤泥质土、松散砂土及地下水多地区。钢板桩的种类很多,基本上分为平板与波浪形板桩两类,每类中又有多种形式。平板桩(图6-10为槽钢钢板桩端面图和图6-11为锁口一字型钢板桩端面图)承受轴向应力的性能良好,易打入地下,但长轴方向抗弯强度较小,常用于4m以下深度的较浅基坑或基槽,一般采用悬臂式板桩即依靠入土部分的土压力来维持板桩的稳定或顶部设一道支撑或拉锚。波浪式板桩,尤其是“拉森”式锁口U型截面钢板桩(图6-12),抗弯性能都较好,施工应用较多。它有悬臂式板桩和有锚板桩两类,有锚板桩是在板桩墙后设柔性系杆(如钢索、土锚杆等)或在板桩墙前设刚性支撑(如大型型钢、钢管)加以固定。当基坑特别宽大或基坑内不允许有刚性支撑阻拦时,则可设置柔性系杆。
施工中桩板在沟槽或基坑开挖前用打桩机打入土中,在开挖及其后续工序作业中,始终起保证安全作用,板桩入土深度及悬臂长度应经计算确定。使用钢板桩支撑要消耗大量钢材,桩板与桩板之间一般采用锁口连接,以便提高板桩撑的整体性和水密性。
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