第3章土方工程第3節(jié)土方開挖與填筑百度無人駕駛施工機(jī)械3.1土方開挖

1.挖掘機(jī)械：單斗（正、反、拉、抓鏟）、多斗

2.挖運機(jī)械：推土機(jī)、鏟運機(jī)、裝載機(jī)

3.運輸機(jī)械：自卸汽車、翻斗車……

4.密實機(jī)械：壓路機(jī)、蛙式夯、振動夯……一、土方機(jī)械的類型第三節(jié)

土方開挖與填筑3.1土方開挖輪式裝載機(jī)二、場地平整施工液壓履帶式推土機(jī)

由開挖、運輸、填筑、壓實等多項內(nèi)容組成。大面積施工宜采用機(jī)械：推土機(jī)；鏟運機(jī)；挖土機(jī)+自卸汽車。

1.推土機(jī)施工

種類：行走—履帶式、輪胎式；鏟刀—固定式、回轉(zhuǎn)式

工作特點：用途多，費用低；鏟刀可回轉(zhuǎn)的液壓履帶式推土機(jī)二、場地平整施工裝有激光接收器的推土機(jī)二、場地平整施工

適用于：

（1）平整場地－－運距在100m內(nèi)，一～三類土的挖運，壓實；

（2）坑槽開挖－－深度在1.5m內(nèi)、一～三類土

提高效率的作業(yè)方法：下坡推士，集中推運，溝槽推土，并列推土，斜角填土。二、場地平整施工1)下坡推土法提高作業(yè)效率的方法：二、場地平整施工

2)集中推送法二、場地平整施工3)溝槽推土法二、場地平整施工4)并列推土法二、場地平整施工5)斜角推填法二、場地平整施工

工作特點：運土效率高；

適用于：運距60～800m、一～二類土的大型場地平整、大型溝槽開挖；堤壩、填筑等。

作業(yè)方法：線路：環(huán)形、8字形、鋸齒形；下坡鏟土法，跨鏟法，助推法。

2.鏟運機(jī)施工：自行式、拖式二、場地平整施工拖式鏟運機(jī)自行式鏟運機(jī)卸土裝土1)鏟運機(jī)下坡鏟土法2)鏟運機(jī)開行路線示意圖（a）環(huán)形路線（b）“8”字形路線1－路堤；2－取土槽

3)鏟運機(jī)鋸齒形開行路線二、場地平整施工溝槽土埂A－鏟刀寬；B－不大于拖拉機(jī)履帶凈寬4)跨鏟法作業(yè)法二、場地平整施工二、場地平整施工6)助鏟法5)雙鏟聯(lián)運法3.挖土機(jī)施工

當(dāng)場地起伏高差較大、土方運距超過1km，且工程量大而集中時，宜采用挖土機(jī)挖土、自卸汽車運土，卸土區(qū)配備推土機(jī)整平。二、場地平整施工正鏟挖土機(jī)反鏟挖土機(jī)拉鏟挖土機(jī)抓鏟挖土機(jī)（一）單斗挖土機(jī)施工

（類型）三、土方開挖二、場地平整施工多斗挖土機(jī)

1.正鏟挖土機(jī)三、土方開挖正向挖土側(cè)向卸土工作特點：“前進(jìn)向上，強(qiáng)制切土”；挖土、裝車效率高，易與汽車配合；適用于：停機(jī)面以上、含水量27％以下、一～四類土的大型基坑開挖開挖方式：正向挖土后方卸土，正向挖土側(cè)向卸土。正向挖土后方卸土三、土方開挖開挖順序及流向：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ——通道斷面及開挖順序三、土方開挖2.反鏟挖土機(jī)

工作特點：“后退向下，強(qiáng)制切土”，可與汽車配合；

適用于：停機(jī)面以下、一～三類土的基坑、基槽、管溝開挖。

開挖方式：溝端開挖——挖寬0.7～1.7R，效率高、穩(wěn)定性好；

溝側(cè)開挖——挖寬0.5~0.8R。三、土方開挖二、場地平整施工長臂反鏟挖土機(jī)三、土方開挖三一重工數(shù)字化施工系統(tǒng)三、土方開挖坡度作業(yè)-精準(zhǔn)放坡溝渠作業(yè)-防止超挖水下作業(yè)-精確制導(dǎo)R（a）溝端開挖R（b）溝側(cè)開挖333反鏟挖土機(jī)開挖方式三、土方開挖3.拉鏟挖土機(jī)三、土方開挖

工作特點：“后退向下，自重切土”；開挖深度、寬度大，甩土方便：適用于：停機(jī)面以下、一～二類土的較大基坑開挖，填筑路基、堤壩，河道清淤。三、土方開挖4.抓鏟抓斗挖土機(jī)工作特點：“直上直下，自重切土（索具式）”，效率較低；適用于：停機(jī)面以下、一～二類土的、面積小而深度較大的坑、井、槽開挖（如獨立柱基坑、沉井、地下連續(xù)墻槽）。索具式、液壓式抓土斗工作示意圖取土索升降索頂鉸拉桿中心鉸斗瓣三、土方開挖液壓抓斗挖土機(jī)（一）挖土機(jī)的選擇與配套1.選擇的內(nèi)容與依據(jù)

選擇的內(nèi)容：類型、型號、數(shù)量；

選擇的依據(jù)：工程的類型及規(guī)模、地質(zhì)及水文條件、現(xiàn)有設(shè)備條件及工期要求等。

2.挖土機(jī)數(shù)量確定(臺)

3.自卸汽車的配套

原則：保證挖土機(jī)連續(xù)工作：

汽車載重量：以裝3～8斗土為宜；

汽車數(shù)量：

n＝汽車每一工作循環(huán)時間／每次裝車時間或：n＝（挖土機(jī)臺班產(chǎn)量／汽車臺班產(chǎn)量）+1四、基坑開挖（二）開挖的原則1）放坡開挖：做好地下水及地面水的處理；土質(zhì)較差或留置時間較長的坡面應(yīng)進(jìn)行護(hù)坡；坑頂不宜堆土或堆載，否則應(yīng)減緩坡度或加固。

2）有圍護(hù)無內(nèi)支撐的基坑開挖：

①采用土釘墻、土層錨桿支護(hù)的基坑——開挖應(yīng)與土釘、錨桿施工相協(xié)調(diào)，每層挖深宜為土釘或錨桿的豎向間距，每層分段長度不大于30m，開挖后及時進(jìn)行支護(hù)施工。

②采用重力式水泥土墻、板墻懸臂支護(hù)的基坑——其強(qiáng)度及齡期應(yīng)滿足時間要求，面積大者可采取平面分塊、均勻?qū)ΨQ開挖方式，并及時澆筑墊層。

3）有內(nèi)支撐的基坑開挖：

“先撐后挖、限時支撐、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”，盡量減少基坑無支撐的暴露時間和空間。四、基坑開挖（三）開挖的方法（1）下坡分層開挖

常用于無坑內(nèi)支撐的工程。挖運方便

（2）盆式開挖

適用于基坑中部支撐較為密集的大面積工程。支護(hù)擋墻受力較晚。（3）島式開挖適用于坑內(nèi)支撐系統(tǒng)沿基坑周邊布置、中部留有較大空間的工程。對基坑變形控制較為有利。

四、基坑開挖三、基坑開挖（1）下坡分層開挖三、基坑開挖（2）盆式開挖示意圖三、基坑開挖反鏟配合抓斗盆式開挖（3）島式開挖上海世博文化中心工程四、基坑開挖（1）根據(jù)地下水位、機(jī)械條件、進(jìn)度要求等合理選用施工機(jī)械;

（2）開挖前應(yīng)制定開挖方案，繪制開挖圖;

（3）與支護(hù)協(xié)調(diào)配合，防止滑塌和水流入；（4）盡量利用地下車庫坡道部位作為運輸通道，以減少挖土量。（5）加強(qiáng)測量防超挖，嚴(yán)禁擾動基底土（預(yù)留200~300mm厚土層，由人工清底）；（6）有晾槽、泡槽、凍槽可能時，預(yù)留保護(hù)層（100~200mm）（7）經(jīng)釬探、驗槽（地基處理）滿足要求后，方可基礎(chǔ)施工。

（四）開挖施工要點四、基坑開挖四、基坑開挖基坑開挖抄平裝車釬探：機(jī)械打釬目的：探測地基土層內(nèi)隱蔽構(gòu)造情況（如有無土洞、古墻、古井、墳?zāi)辜斑^軟、過硬的下臥層等）。為驗槽和確定地基處理方法提供依據(jù)。工具：①鋼釬：長2m，直徑25mm，端部為60°尖錐狀，每300mm有一刻度線；②錘：重10kg，沖擊高度500mm。要求：釬探深度不少于1.8m；梅花形布置，間距不大于2m。記錄鋼釬每沉下300mm的錘擊數(shù)。一、土料選擇與填筑方法

1.土料選擇

（1）不能用的土：淤泥及淤泥質(zhì)土、過鹽漬土、強(qiáng)膨脹性土、有機(jī)質(zhì)含量≥5％的土；

（2）土的含水率：滿足壓實要求。

2.填筑方法

（1）宜水平分層鋪填。填一層，壓實一層，檢查一層；

（2）斜坡上填土：先切出臺階，臺階高×寬＝0.2~0.3m×1m；

（3）透水性不同的土不得混雜亂填，應(yīng)將透水性好的填在下部（防止水囊）。3.2土方填筑分層壓實（夯實）

1.壓實方法

碾壓法－－大面積填筑工程。滾輪壓力。壓路機(jī)、平碾、羊足碾……；

夯實法－－小面積填筑工程。沖擊力。蛙式夯、柴油夯、人工夯……；

振動壓實法－－非粘性土填筑。顆粒失重、排列填充。振動夯、平板振搗器。二、壓實方法與要求二、壓實方法與要求兩軸光輪壓路機(jī)羊足碾25t輪胎壓路機(jī)20t振動壓路機(jī)碾壓設(shè)備雙向振動平板夯

蛙式夯電動跳夯內(nèi)燃機(jī)跳夯單向振動平板夯夯實設(shè)備二、壓實方法與要求壓實現(xiàn)場

2影響壓實質(zhì)量的因素土的含水率與壓實密度的關(guān)系鋪土厚度與壓實密度的關(guān)系壓實沿深度的變化曲線

鋪土厚度－－不同機(jī)械有效影響深度不同含水率－－小則不粘結(jié)，大則橡皮土；應(yīng)為最佳含水量。壓實功－－機(jī)械的噸位或沖擊力，壓實遍數(shù)壓實功與壓實密度的關(guān)系二、壓實方法與要求二、壓實方法與要求電動跳夯填土不密實之后果

壓實機(jī)具每層虛鋪厚度(mm)壓實遍數(shù)

壓路機(jī)、平碾200~3006~8

羊足碾200~3508~16

振動壓實機(jī)250~3503~4

蛙式夯200~2503~4

人工夯<2003~4（1）每層鋪士厚度與壓實遍數(shù)

（2）含水率調(diào)整與橡皮土處理

過大－－翻松、晾曬、摻入干土或石灰；過?。瓰⑺疂駶?、增加壓實功；橡皮土－－徹底清除，輕壓薄鋪。3.填筑要求二、壓實方法與要求

1．內(nèi)容――密實度；指標(biāo)――干密度ρd；方法――環(huán)刀取樣，測干密度；

2．要求：ρd≧λcρmax

λc

―壓實系數(shù)（一般場平0.9，作地基0.96）

ρmax―土的最大干密度(擊實試驗確定)。

3．取樣方法與數(shù)量：分層進(jìn)行，打入環(huán)刀挖出修平

平場400～900m2

基坑、房心100～500m2

溝槽回填20～50m,每層≮1組每位置：該層下半部。三、壓實質(zhì)量檢查案例一：百度與中建新疆建工合作的無人挖掘機(jī)項目1、項目介紹隨著建筑行業(yè)對數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的需求日益增長，傳統(tǒng)工程機(jī)械設(shè)備的智能化升級成為重要發(fā)展方向。中建新疆建工與百度研究院機(jī)器人與自動駕駛實驗室（RAL）合作，針對建筑施工場景中的土方開挖等任務(wù)，共同研發(fā)了行業(yè)首個“面向建筑場景的無人挖掘機(jī)作業(yè)系統(tǒng)”，旨在通過人工智能技術(shù)提升施工效率、降低安全風(fēng)險，并推動建筑行業(yè)的智能化發(fā)展。2、盤古AI核心算法系統(tǒng)利用三維環(huán)境感知、實時運動規(guī)劃、魯棒運動控制等技術(shù)，實現(xiàn)高精度、高安全性、低成本的無人化作業(yè)。盤古平臺通過端到端優(yōu)化，支持無人挖掘機(jī)在多種復(fù)雜場景下的無人化作業(yè)。此外由無人挖掘機(jī)結(jié)合3D環(huán)境建模和高清定位技術(shù)，實時測量已挖溝槽尺寸，施工精度可達(dá)厘米級別。系統(tǒng)在開挖過程中可實現(xiàn)規(guī)劃模塊利用計算機(jī)視覺和深度學(xué)習(xí)算法，可以像大腦一樣拆解復(fù)雜任務(wù)，制定最優(yōu)挖掘策略案例一：百度與中建新疆建工合作的無人挖掘機(jī)項目3、多傳感器融合感知系統(tǒng)通過加裝激光雷達(dá)、相機(jī)、RTK（實時運動測量技術(shù)）以及傾角、壓力等傳感器，無人挖掘機(jī)能夠?qū)崟r生成高精度的三維環(huán)境地圖。利用計算機(jī)視覺和深度學(xué)習(xí)算法，系統(tǒng)可以檢測作業(yè)環(huán)境中的運輸卡車、障礙物、石塊、標(biāo)識和人員等，并對物體進(jìn)行三維姿態(tài)估計。該技術(shù)還能實現(xiàn)作業(yè)物料材質(zhì)的識別，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的適應(yīng)性和泛化能力。案例一：百度與中建新疆建工合作的無人挖掘機(jī)項目案例二：武漢府澴河出口河段綜合整治二三期工程1、項目介紹武漢府澴河出口河段綜合整治二三期工程位于武漢市長江新區(qū)府澴河岱家山以下出口河段，需要新建5.667公里長的新河右堤緩坡堤防。其土方平衡場地布置困難，土方開挖量約1515.52萬立方米，填筑量804.85萬立方米。合理規(guī)劃土方平衡場地的難度極大。且施工區(qū)域內(nèi)存在水域、林地、植被、構(gòu)建筑物等障礙物，地形復(fù)雜，傳統(tǒng)測量方法難以快速準(zhǔn)確地獲取地形數(shù)據(jù)。案例二：武漢府澴河出口河段綜合整治二三期工程2、BIMTWINS系統(tǒng)用于處理無人機(jī)采集的數(shù)據(jù)，生成高精度的三維地形模型，并進(jìn)行土方量計算和分析。系統(tǒng)具備強(qiáng)