【正文】 (114) ? 式中 n— 土層數(shù)； ? γ i— 第 i土層的土重度； ? hi— 第 i土層的厚度。土受壓力作用后，孔隙體積被壓縮，這是土的壓縮性。壓縮過程時(shí)間的長(zhǎng)短，隨土質(zhì)、壓力和含水量的不同而不同。 ? 土的抗剪強(qiáng)度有剪切試驗(yàn)求得。工程中需用的砂土 φ 值，粘土 φ 值和 c值，都應(yīng)取土樣由剪切試驗(yàn)求得。對(duì)于正常固結(jié)的粘土，快剪抗剪強(qiáng)度 ?q最小，固結(jié)快剪抗剪強(qiáng)度 ?cq增大，慢剪抗剪強(qiáng)度 ?S最大。對(duì)于砂土，邊坡與地平面的夾角接近于土的自然傾斜角。 ? 擋土墻在土壓力作用下，會(huì)產(chǎn)生位移。此時(shí)，土體對(duì)擋土結(jié)構(gòu)的作用方向和 BC面上剪應(yīng)力的方向一致，抗剪強(qiáng)度使土體對(duì)擋土結(jié)構(gòu)的推力增加。靜止土壓力E0。同一種土的滲透系數(shù)是隨土的緊密程度而變化的。 ? 土的密實(shí)度和土的含水量有關(guān)。 、 ? 溝槽回填時(shí)，回填土應(yīng)具有最佳含水量，當(dāng)土的自然含水量低于最佳含水量 2％時(shí)，土在回填前要注水滲浸。 2020/9/13 28 ? ? 粒徑大于 2mm的顆粒含量小于或等于全重 50％，干燥時(shí)呈無塑性或微塑性 (塑性指數(shù) IP?3)的土。 ? 土方工程施工中，還常按土的堅(jiān)硬程度、開挖難易，將士石分為 8類，如表 16所列。 ? 構(gòu)槽開挖深度按管道設(shè)計(jì)縱斷面圖確定。 2020/9/13 33 第三節(jié) 溝槽與基坑開挖 ? 一、機(jī)械開挖 ? (一 )單斗挖土機(jī)的構(gòu)造與工作組織 ? 在給排水工程中，廣泛采用單斗挖土機(jī)開挖溝槽和基坑。 2020/9/13 34 ? 1．正向鏟 ? 正向鏟如圖 116所示，是開挖機(jī)械停留面以上的土方，適用于底部尺寸較大的溝槽和基坑。 ? 反向鏟的工作性能指標(biāo)如圖 119所示，常采用的斗容量為 ~1m3。Ⅲ 級(jí)土約為 ； IV級(jí)土約為 ； ? k2— 時(shí)間利用系數(shù) (— 般為 ~)。 ? )2( 32 ttvlcp??321 2)1( ttVltNcP????1ttN ?2020/9/13 39 ? 在可能影響當(dāng)?shù)亟煌ɑ颦h(huán)境的地區(qū)開挖溝槽時(shí)，土方一般應(yīng)全部外運(yùn)，回填時(shí)，再將部分土運(yùn)回。按卸土方法分為：裝有卸土皮帶運(yùn)輸器的和未裝卸土皮帶運(yùn)輸器的兩種，后者借土方質(zhì)量以重力卸載或其他強(qiáng)制卸土方法進(jìn)行卸土。 ? 動(dòng)力裝置通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)斗鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，于是沒人土中的土斗切土。當(dāng)土斗旋升到斗輪頂點(diǎn)時(shí)，土即卸至皮帶運(yùn)輸器上被運(yùn)出卸在溝槽 一側(cè)。 ? 推土機(jī)的生產(chǎn)率由單位時(shí)間內(nèi)的工作循環(huán)次數(shù)和每次的推土量所決定，用下式表示： ? (m3/h) (139) ? 式中 P— 推土機(jī)的生產(chǎn)率； ? V— 每次推土的體積 (m’)； ? K時(shí) — 時(shí)間利用系數(shù)； ? T— 每班小時(shí)數(shù)； ? t— 推土機(jī)每一工作循環(huán)的時(shí)間 (s)。拖式鏟運(yùn)機(jī)適用于 80~800m的運(yùn)距，以 600m以內(nèi)較適宜， 當(dāng)運(yùn)距為 200~350m時(shí)效率最高，如采用雙聯(lián)鏟運(yùn)或掛大外鏟運(yùn)時(shí)，運(yùn)距可增至 l000m。溝槽支撐與否應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、地下水情況、槽深、槽寬、開挖方法、排水方法、地面荷載等因素確定。 ? 為了做到上述要求，支撐材料的選用、支設(shè)和使用過程，應(yīng)嚴(yán)格遵守施工操作規(guī)程。豎撐的特點(diǎn)是撐板可在開槽過程中先于挖土插人土中，在回填以后再拔出，因此，支撐和拆撐都較安全。絲杠在套管內(nèi)的最短長(zhǎng)度應(yīng)為 20cm，以保證安全。由于樁板打人土中，板樁按懸臂結(jié)構(gòu)支承。 ? 三、支撐的計(jì)算 ? 根據(jù)實(shí)測(cè)資料表明，在排除地下水的情況下，作用在支撐上的壓力分布如圖 134，其中 γ 為土的密度， Ea為主動(dòng)土壓力系數(shù)， φ 為土的內(nèi)摩擦角， H為深度， c為土的粘聚力， b為撐板寬度?，F(xiàn)場(chǎng)施工常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定支撐構(gòu)件尺寸。豎撐支設(shè)過程為：將撐板密徘立貼在槽壁，再將橫木在撐板上下兩端支設(shè)并加撐杠固定。如支撐各部件有彎曲、傾斜、松動(dòng)時(shí)，應(yīng)立即加固，拆換受損部件。及早回填可保障已修建工程酌正常位置避免土方坍塌，而且盡早恢復(fù)地面原狀。該機(jī)具輕便、構(gòu)造簡(jiǎn)單目前廣泛使用?；旌蠚庠诟變?nèi)燃燒所產(chǎn)生的能量推動(dòng)活塞，使夯軸和夯足作用于地面。在土中不應(yīng)含有粒徑大干 30mm的磚塊；粒徑較小的石子含量不應(yīng)超過 10％。有時(shí)，在市區(qū)繁華地段，交通要道、交通樞紐處回填，或?yàn)榱吮ＷC附近建筑物安全，或?yàn)榱水?dāng)年修路，可將道路結(jié)構(gòu)以下部分由砂石、礦渣等換土回填?；靥钋埃瑧?yīng)建立回填制度。因此，應(yīng)根據(jù)管子和管溝的強(qiáng)度確定回填方法。 ? 回填應(yīng)使槽上土面略呈拱形，以免日久因土沉陷而造成地面下凹。在運(yùn)輸及使用時(shí)也較安全，但易受潮結(jié)塊，以致爆炸不完全，甚至拒爆。這種炸藥制備簡(jiǎn)易，成 ? 本低，使用安全。雷管分為普通雷管和電雷管兩種。 ? 拋擲藥包是將藥包放在被爆破體內(nèi)，爆破能量突破臨空面 (又稱自由面 )，將爆炸碎的巖石拋散在其周圍，并形成拋擲漏斗，如圖 143。 ? 2．藥包量的計(jì)算 ? (1)標(biāo)推拋擲藥包量 Q為： ? (145) ? 式中 Q— 所需藥包質(zhì)量 (kg)； ? W— 最小抵抗線 (m)； ? q— 巖石單位體積炸藥消耗量 (kg／ m’)，見表 19； ? e— 炸藥換算系數(shù)，見表 110。 ? 炮眼應(yīng)選沒在巖石結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)和臨空面 (自由面 )較多之處，避免穿越裂紋，以免漏氣。臺(tái)階地形炮眼深度以不超過 ，地面平坦時(shí)以 為宜。 ? 電爆網(wǎng)絡(luò)有串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)三種型式，常用串聯(lián)網(wǎng)路。 ? (三 )隧道爆破開挖 ? 通常采用炮眼分次進(jìn)行，爆破隧道中心部眾再爆破露余部分。 ? (二 )水下爆破方法 ? 水下爆破宜用于水流速度較大，且爆破地點(diǎn)的下游有較深的洼坑，以用水流沖爆破后的碎石，借以節(jié)約清碴費(fèi)用。水下常用套管鉆眼，以防覆蓋層孔壁坍塌。藥包綁在繩上。給水排水工程中，水下爆破采用較多。 2020/9/13 72 ? 四、基坑、溝槽和隧道的爆破開挖 ? (一 )基坑爆破開挖 ? 一般分兩次進(jìn)行，第一次用斜孔級(jí)破增加臨空面，然后用垂直扎爆破成所需形狀 (圖 147)。 2020/9/13 71 ? 黑火藥為散裝粉末，裝填時(shí)用木棒或銅棒分層搗實(shí)，然后插入導(dǎo)火線，用干土壓在藥包上，并用粘土封孔。炮眼的間距過小，巖土破碎飛散遠(yuǎn)，不能充分發(fā) 揮炮眼作用。 ? (2)加強(qiáng)拋擲藥包量 Q ? 當(dāng) W＜ 25m時(shí)為： ? (146) ? 當(dāng) W＞ 25m時(shí)為： ? (147) ? 式中 n— 爆破作用次數(shù)。 ? 修建路基、溝渠，需將土石方拋出一定炬離，常采用加強(qiáng)拋擲藥包。與普通雷管相似，只是以電阻絲通電后點(diǎn)燃緩燃劑，從而引起炸藥爆炸。內(nèi)部為黑火藥芯，依次包纏有棉線，黃麻 (或亞麻 )， 30號(hào)石油瀝清，牛皮紙，外面再用棉線纏緊，敷以涂料，使織物纖維不致松散。這種炸藥威力較大，爆發(fā)反應(yīng)迅速，適用于堅(jiān)硬巖石的爆破。爆破前應(yīng)根據(jù)巖土的性質(zhì)，坑、槽開挖斷面及周圍環(huán)境等，選用適當(dāng)?shù)谋品椒ǎ⒆⒁馐┕ぐ踩?。測(cè)定的方法有環(huán)刀法和貫入法兩種?；靥顣r(shí)，兩側(cè)胸腔應(yīng)同時(shí)分層還土攤平，夯實(shí)也應(yīng)同時(shí)以同一速度前進(jìn)。雨季施工時(shí)，必須及時(shí)回填。 ? 回填土應(yīng)具有最佳含水量。夯實(shí)土層的厚度每層最大可達(dá) 300cm，它適用于溝槽上部夯實(shí)或大面積夯土工作。夯土?xí)r，根據(jù)密實(shí)度要求及土的含水量，由試驗(yàn)確定夯土制度。胸腔及管頂及管頂以上 50cm范圍內(nèi)的土密實(shí)度不小于 95％。拆撐與構(gòu)槽回填同時(shí)進(jìn)行，邊填邊拆。下錘撐板每到 — ，再加撐杠一道。槽深在 4m以內(nèi)時(shí)，立柱間距為 ，槽深4~6m，立柱間距在疏撐中為 ，密撐中 ；槽深6~10cm，立柱間距 ~。計(jì)算時(shí)，假設(shè)在支座 (橫撐 )處為簡(jiǎn)支粱，再算出最大彎矩，并校核最大彎曲應(yīng)力。因此，板樁撐在構(gòu)槽開挖及其以后各工序施工中，始終起保證安全的作用。根據(jù)不同的要求，鋼板樁應(yīng)有多種系列和規(guī)格。 ? 立柱和橫扛通常采用槽鋼。根據(jù)土壓力和土的密實(shí)程度選用支撐的形式，有時(shí)可在溝槽的上部設(shè)琉撐，下部設(shè)密撐。 ? 支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足下列要求： ? 1．牢固可靠，進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算和校核。 ? 常用的裝載斗容量為 s，最大提升高度，用于場(chǎng)地平整，清除樹根、塊石等作業(yè)。其生產(chǎn)率與推土機(jī)性能、土的類別及運(yùn)距有關(guān)。 ? 在一定的土質(zhì)條件下，提高生產(chǎn)率的主要途徑是加快開挖時(shí)的行駛速度。為加大開挖寬度，可在土斗兩旁各裝設(shè)一鑄鋼制的括耳，使開挖寬度由 。 ? 挖構(gòu)機(jī)土斗裝設(shè)在圍繞斗架的無極斗鏈上。 ? 挖溝機(jī)不宜開挖堅(jiān)硬的土和含水量較大的土。 ? 如汽車運(yùn)輸與挖土機(jī)工作相合，保證挖土機(jī)連續(xù)作業(yè)，一臺(tái)挖土機(jī)有 N輛汽車配合工作，則自第一輛汽車裝車完畢駛向卸土地點(diǎn)卸土后再回來，此期間將有 (N—1)輛汽車裝土完畢。 ? 2020/9/13 36 ? (二 )生產(chǎn)率計(jì)算 ? 單斗挖土機(jī)的生產(chǎn)率 p按下式計(jì)算： ? (m3/h)。 ? 正向鏟的工作面高度決定于斗容量和土的堅(jiān)實(shí)程度。傳動(dòng)裝置分液力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)兩種。 ? L— 兩斷面間距 (m)。選定溝槽斷面通常應(yīng)考慮以下因素：土的種類、地下水情況、施工方法、施工環(huán)境、支撐條件、管道斷面尺寸、管節(jié)長(zhǎng)度和管道埋深等。 ? (1)素填土 ? 由碎石土、砂土、粘性土組成的填土。我國 《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 把地基土分成 5類。 ? 土的最大干密度和最佳含水量關(guān)系用擊實(shí)試驗(yàn)求得，見圖 112所示。土體積增大歸因于土的可松性。 ? 擋上墻位移量在達(dá)到最大位移量 ?過程中，潛在滑穆面 B C上的剪應(yīng)力部有助于減弱土體對(duì)擋土結(jié)構(gòu)的推力。 ? 其他符號(hào)意義同式 (122). ? 砂性土對(duì)擋土結(jié)構(gòu)的被動(dòng)土壓力值為： ? (124) ? 式中 kP— 被動(dòng)土壓力系數(shù)?？辜魪?qiáng)度有助于減弱土體對(duì)擋土結(jié)構(gòu)的推力。深溝槽的上層槽應(yīng)為緩坡。 ??呈直線關(guān)系，但當(dāng)高壓力作用下，就不再是簡(jiǎn)單的直線關(guān)系，而是向下彎曲的曲線。 ? 正壓力施加，土樣充分固結(jié)后，進(jìn)行慢速剪切，使土樣在加壓剪切過程有充分時(shí)間排水、體積變形，這種方法稱為慢剪。 ? 粘性土抗剪強(qiáng)度組分，除了內(nèi)摩擦力外，還有一部分粘聚力。這是因?yàn)樵诩羟忻嫔袭a(chǎn)生的剪應(yīng)力小于土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，土樣就不會(huì)剪壞。被水充盈的土孔隙，只有當(dāng)水被排走后才會(huì)被壓縮。當(dāng)?shù)鼗艿郊泻奢d作用時(shí)，距地表下某一深度的附加應(yīng)力分布如圖 14所示。因此，粘性土可按塑性指數(shù)指標(biāo)來分類，即粉質(zhì)粘土 ： 10? IL?17； 粘土： IL?17。 ? 粘性土的液限可用錐式液限儀測(cè)得，見圖 12所示。土的相對(duì)密實(shí)度 Dr為 ： ? (110) ? 式中， e— 砂土的天然孔隙比； ? emax— 砂土的最大孔隙比； ? emin— 砂土的最小孔隙比。標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)錘擊數(shù)是非粘性土 (砂、卵石等 )的松密程度指標(biāo)。 ? n和孔隙比 e wsss VWd???2020/9/13 7 ? 孔隙度和孔隙比都是表明土的松密程度的指標(biāo)。 ? (二 )土的主要物理性質(zhì)指標(biāo) 2020/9/13 4 ? γ ? 土在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，稱土的密度，即 ? (11) ? 單位體積內(nèi)干土顆粒質(zhì)量稱為土的干密度 γ d ，即 ? (12) ? 土