土方工程施工技术讲义(内容详细、附图丰富、130页).ppt

2019/2/10,土方工程,1,第一章 土方工程,学习目标： 熟悉土的工程分类、土方工程施工准备与辅助工作内容，常用土方施工机械的施工特点，土方工程质量标准与安全技术；掌握土方量计算方法，基坑、基槽、场地平整的抄平与放线、开挖，土方填筑与压实。,2019/2/10,土方工程,2,学习要点： 结合土的工程分类和物理性质学习土方工程的内容及施工特点，对常用土方机械及土方施工工艺的学习要注意身边工地的施工过程进行印证以加深理解，场地平整土方量的计算方法通过实际操作来掌握。 学习重点、难点： 土的工程分类；基坑（槽）及场地平整土方量的计算；土的回填与压实施工工艺；土方施工过程的安全技术。,2019/2/10,土方工程,3,1.1 概 述,常见的土方工程包括：场地平整、土方的开挖、填筑与压实和运输及排水、降水和土壁边坡和支护结构等； 1、土方工程的施工特点 工程量大，施工工期长，劳动强度大； 施工条件复杂且多为露天作业 2、土方施工设计要求 （1）根据工程条件，选择适宜的施工方案和效率较高、费用较低的机械进行施工； （2）合理调配土方，使总的施工工程量最少； （3）合理组织机械施工，保证机械发挥最大的使用效率； （4）安排好运输道路、排水、降水、土壁支撑等一切准备及辅助工作；,2019/2/10,土方工程,4,1.1.1 土的分类 *按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。 *松软土和普通土可直接用铁锹开挖，或用铲运机、推土机、挖土机施工； *坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖，或预先松土，部分用爆破的方法施工； *次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。 详细见表1-1-1所示,2019/2/10,土方工程,5,表1-1-1 土的工程分类与现场鉴别方法,2019/2/10,土方工程,6,返回,2019/2/10,土方工程,7,1.1.2土的工程性质 土的工程性质对土方施工方法的选择、劳动量和机械台班的消耗及工程费用等都有较大影响。 1.土的可松性系数 2.土的含水量 3.土的天然密度和干密度 4.土的渗透性,2019/2/10,土方工程,8,1、土的可松性系数 土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经回填压实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。 *土的可松性用可松性系数表示： 最初可松性系数 最后可松性系数 用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土的土方量计算,2019/2/10,土方工程,9,式中 ks、ks土的最初、最终可松性系数； v1 土在天然状态下的体积（原土）,m3； v2 土挖出后在松散状态下的体积（松土）,m3； v3 土经压(夯)实后的体积（夯实土）,m3. 土的最初可松性系数ks是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数； 土的最终可松性系数ks是计算填方所需挖土工程量的主要参数, 各类土的可松性系数见第一节表1-1-1所示.,2019/2/10,土方工程,10,例题：已知基坑体积2000m3，基础体积1200 m3，土的最初可松性系数1.14，最后可松性系1.05。问应预留多少回填土（自然状态下），外运多少土？,预留夯实土：2000-1200=800 m3；,预留原土：800 / 1.05=762 m3；,外运原土：2000-762=1238 m3；,外运松土：12381.14=1412 m3。,2019/2/10,土方工程,11,习题：已知基坑体积2800m3，基础体积1700 m3，土的最初可松性系数1.20，最后可松性系1.1。将余土填入10 10m的坑内，能填多高，如用60 m3的车运土能运多少车？,预留夯实土： 预留原土： 外运原土： 最终土方量： 外运松土：,2019/2/10,土方工程,12,2、土的含水量 土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率 式中：m湿 含水状态土的质量，kg； m干 烘干后土的质量，kg； mw 土中水的质量，kg； ms 固体颗粒的质量，kg. 土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响.,干土: 30%,2019/2/10,土方工程,13,3、土的天然密度和干密度 土的天然密度: 在天然状态下，单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。 土的天然密度按下式计算： 式中: 土的天然密度，kg/m3； m 土的总质量，kg； v 土的体积，m3.,2019/2/10,土方工程,14,干密度:单位体积土中固体颗粒的质量 。用下式表示： 式中 d 土的干密度,kg/m3； ms 固体颗粒质量,kg； v 土的体积,m3. 在一定程度上，土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度。土的干密度愈大，表示土愈密实。土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制。,2019/2/10,土方工程,15,土体孔隙中的自由水在重力作用下会产生流动,土体被水透过的性质称为渗透性.土的渗透性是土的水力学主要性质之一.,(四)土的渗透性:,2019/2/10,土方工程,16,渗透系数k经验近似值,渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力，它同土的颗粒级配、密实程度等有关，是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数,2019/2/10,土方工程,17,1.2 场 地 平 整,场地平整：将自然地面改造平整为场地设计要求的平面。对于在地形起伏的山区、丘陵地带修建较大厂房、体育场、车站等占地广阔工程的平整场地，主要是削凸填凹，移挖方作填方，满足规划、生产工艺及运输、排水等要求，并力求土方量最小。它包括：确定场地设计标高、计算土方量、土方调配、选择土方施工机械、拟定施工方案。,2019/2/10,土方工程,18,1.2.1场地竖向规划设计 一、场地设计标高的确定 设计标高选择，需考虑以下因素： （1）满足生产工艺和运输的要求； （2）尽量利用地形，以减少挖方数量； （3）尽量使场地内挖填平衡，以降低土方运输费用； （4）有一定泄水坡度（2），满足排水要求。,2019/2/10,土方工程,19,场地的设计标高，可根据挖填平衡的原则确定。 方格网法：方格的角点标高（在地形图上划分方格网，边长a为10m 20m 40m），一般根据地形图上相邻两等高线的标高用插入法求得；无地形图时，也可在地面用木桩打好方格网，然后用仪器直接测出。 一般说来，理想的设计标高，应该使场地的土方在平整前和平整后相等而达到挖方和填方的平衡,1.初步计算场地设计标高,2019/2/10,土方工程,20,场地设计标高计算简图 a）地形图上划分方格； b）设计标高示意图 1等高线；2自然地面；3设计标高平面；,(1).将场地划分为边长为a的方格(一般取=20m)。 (2).测定各角点的地面标高 (3).计算设计标高 h0,计算方法：方格网法,2019/2/10,土方工程,21,假设设计平面为水平面。 根据挖、填方平衡，则 式中：h11个方格仅有的角点标高； h22个方格共有的角点标高； h33个方格共有的角点标高； h44个方格共有的角点标高；,2019/2/10,土方工程,22,例题、某场地如下图，按挖、填方平衡的原则 确定场地平整的设计标高(h0)。,212.00,211.00,210.50,209.50,208.00,206.50,3 20,2 20,4 7 10 5 8 11 3 6 9 12,2019/2/10,土方工程,23,解：各角点实际标高标定： 1、212.00；2、211.00；3、210.50；4、211.00； 5、210.50；6、209.50；7、210.50；8、209.50、 9、208.00；10、209.50；11、208.00；12、206.50,场地设计标高h0的计算,1 3 10 12 2 4 6 7 9 11 5 8,2019/2/10,土方工程,24,2.计算设计标高h0的调整值 以上所计算的标高，纯系一理论值，实际上，还需考虑以下因素进一步进行调整: （1）土具有可松性； （2）考虑泄水坡度的影响； （3）填(挖)影响； （4）边坡填挖量不等； （5）就近弃土于场外，或将部分填方就近取土于场外挖填土的变化。,2019/2/10,土方工程,25,（1） 考虑土的可松性而提高设计标高 调整前：vw=vt 调整后：vt=ksvw 由于: vw = vw -fw*h vt = vt + ft*h 得:,式中: vw 按理论标高计算出的总挖方体积; fw,ft 按理论标高计算出的挖方区,填方区的总面积 . 调整后设计标高: h0= h0 + h,2019/2/10,土方工程,26,（2）考虑泄水坡度的调整 泄水坡度 i= 2,h,l,(1)单向泄水: hi=h0il 如:h10=h0-i0.5a,(2)双向泄水: hi=h0ixlxiyly 如:h10=h0-ix0.5a-iy0.5a,a,a,a,a,a,a,h0,h0,h0,h10,h10,1,1,i,i,(a),a,a,a,a,a,a,y,y,h0,h10,h10,1,1,ix,i,(b),iy,2,2,h0,iy,h10,x,x,场地泄水坡度示意图 (a)单向泄水;(b)双向泄水,2019/2/10,土方工程,27,1.2.2、场地土方量计算: (一)角点施工高度hn: hn=hn-hn=设计标高-地面标高 hn为角点的挖、填方高度,“+”为填方高度,“-”为挖方高度,角点编号,地面标高,施工高度,设计标高,(二)确定零线: 零线即挖、填方区的分界线 零点位置: x =,ah1,h1+h2,h1,a,c,o,d,b,h2,x,a,零点位置计算,2019/2/10,土方工程,28,（三）土方量计算: 1.全挖或全填: v= (h1+h2+h3+h4),2.两挖、两填 挖方 v1,2= ( + ) 填方 v3,4= ( + ),h1,h2,h4,a,a,h2,h3,全挖(全填)方格,两挖两填方格,2019/2/10,土方工程,29,3.三挖一填(或三填一挖): 填方: v4= 挖方: v1,2,3= (2h1+h2+2h3-h4)+v4,4.一挖一填 挖方: v1= ah1,h4,(h4+h1)(h4+h3),h3,a,a,h2,h1,h4,h1,h2,a,三挖一填(或三填一挖)方格,一挖一填方格,a,2019/2/10,土方工程,30,5.三角形全挖或全填: v= (h1+h2+h3),6.两挖、一填（或一挖、两填 ）,全挖(全填)三角,两挖一填三角,2019/2/10,土方工程,31,例题、某场地如下图，按挖、填方平衡的原则 确定场地平整的设计标高(h0)，计算总土方量。,212.00,211.00,210.50,209.50,208.00,206.50,3 20,2 20,4 7 10 5 8 11 3 6 9 12,i=2,2019/2/10,土方工程,32,1、计算各方格角点的地面标高,2、计算场地设计标高,3、根据排水坡度计算各角点设计标高,4、计算各方格角点的施工高度,5、确定零点画零线,6、计算土方量,2019/2/10,土方工程,33,1.2.3 土方调配 土方调配是土方工程施工组织设计（土方规划）中的一个重要内容，在平整场地土方工程量计算完成后进行。编制土方调配方案应根据地形及地理条件，把挖方区和填方区划分成若干个调配区，计算各调配区的土方量，并计算每对挖、填方区之间的平均运距（即挖方区重心至填方区重心的距离），确定挖方各调配区的土方调配方案，应使土方总运输量最小或土方运输费用最少，而且便于施工，从而可以缩短工期、降低成本。,2019/2/10,土方工程,34,土方调配原则 力求达到挖、填平衡和运距最短的原则； 土方调配应考虑近期施工与后期利用相结合的原则； 土方调配应采取分区与全场结合来考虑的原则； 土方调配还应尽可能与大型地下建筑物的施工结合； 选择适当的调配方向、运输路线，使土方机械和运输车辆的功效能得到充分发挥。,2019/2/10,土方工程,35,一、推土机施工,（一）特点,推土机可以推挖一三类土;运距在100m以内的平土或移挖作填，宜采用推土机，尤其是当运距在3060m之间，最有效，即效率最高。,多用于场地清理和平整，开挖深度1.5m以内的基坑，填平沟坑，以及配合铲运机、挖土机工作等。,1.2.4 场地平整土方机械及其施工,2019/2/10,土方工程,36,（二）、作业方法,推土机可以完成铲土、运土和卸土三个工作行程和空载回驶行程。推土机的主要作业方法：,下坡推土法,方法：在斜坡上，推土机顺下坡方向切土与堆运，借助于机械 本身向下的重力作用切土，增大切土深度和运间，可提高生产率30%40%，但坡度不宜超过15度。适用：半挖半填地区推土丘、回填沟、渠时使用。,2.槽形推土法,方法：推土机重复多次在一条作业线上切土和推土，使地面逐渐形成一条浅槽，再反复在沟槽中进行推土，以减少土从铲刀两侧漏散，可增加10%30%的推土量。槽的深度以1m左右为宜，槽与槽之间的土坑宽约50cm。适用：推土层较厚，运距较远的情况。,2019/2/10,土方工程,37,3.并列推土法,方法：平整较大面积场地时，可采用23台推土机并列作业（1530cm），以减少土体漏失量，提高效率20%。 适用：大面积场地平整及运送土用。,4.分堆集中，一次推送法,方法：在硬质土中，切土深度不大，将土先积聚在一个或数个中间点，然后再整批推送到卸土区，使铲刀前保持满载。（提高效率12%18%） 适用：适于运送距离较远，而土质又比较坚硬，或长距离分段送土时采用。,2019/2/10,土方工程,38,二、铲运机施工,1、特点：,铲运机的特点是能综合完成铲土、运土、平土或填土等全部土方施工工序，对行驶道路要求较低；操纵灵活、运转方便，生产率高，在土方工程中常应用于大面积场地平整。 在工业与民用建筑施工中，常用铲运机的斗容量为1.57。自行式铲运机的经济运距以800 1500m为宜，拖式铲运机的运距以600m为宜，当运距为200 350m时效率最高。,c4-7型自行式铲运机 1-驾驶室;2-前轮;3-中央枢架;4-转向油缸;5-辕架;6-提斗油缸; 7-斗门;8-铲斗;9-斗门油缸;10-后轮;11-尾架,2019/2/10,土方工程,39,二、作业方法 1、按行走方式分为牵引式铲运机和自行式铲运机；按铲斗操纵系统分，有液压操纵和机械操纵两种。 2、为了提高铲运机的生产效率，可以采取下坡铲土、推土机推土助铲等方法，缩短装土时间，使铲斗的土装得较满。 3、助铲法：根据填、挖方区分布情况，结合当地具体条件，合理选择运行路线，提高生产率。一般有环形路线和“8”字形路线两种形式。,2019/2/10,土方工程,40,2019/2/10,土方工程,41,2019/2/10,土方工程,42,1.3 基坑工程,一、施工准备及定位放线 （一）施工准备工作：1.场地清理；2.地面水排除 （二）定位放线：1.建筑物定位；2.放线 二、土壁稳定（土体内摩阻力和粘结力保持平衡） （一）土壁塌方原因：边坡过陡；堆物过重；水渗入土体。 （二）采取措施：放足边坡；适当堆物；做好排水。,2019/2/10,土方工程,43,一、边坡,令: m = m 坡度系数 1:m = h:b= 1:m 边坡坡度,b,h,h,b,坡面,坡脚,1.3.1 土方边坡及其稳定,2019/2/10,土方工程,44,1、边坡形式,2019/2/10,土方工程,45,2、一般要求:,直壁不加支撑挖方深度,2019/2/10,土方工程,46,深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度,2019/2/10,土方工程,47,临时性挖方边坡坡度值,2019/2/10,土方工程,48,永久性土工构筑物挖方的边坡坡度,2019/2/10,土方工程,49,t土体下滑力。下滑土体的分力，受坡上荷载、雨水、静水压力影响。 c土体抗剪力。由土质决定，受气候、含水量及动水压力影响。 土体的稳定条件是：在土体的重力及外部荷载作用下所产生的剪应力小于土体的抗剪强度。,二、边坡稳定条件与因素 1、边坡稳定的条件 土壁稳定，主要是由土体内摩阻力和粘结力保持平衡，一旦失去平衡，土壁就会塌方。即t c,2019/2/10,土方工程,50,2、造成土壁塌方的主要原因有： (1)边坡过陡，使土体本身稳定性不够，尤其是在土质差、开挖深度大的坑槽中，常引起塌方。 (2)雨水、地下水渗入基坑，使土体重力增大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因。 (3)基坑(槽)边缘附近大量堆土，或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使土体产生的剪应力超过土体的抗剪强度。,2019/2/10,土方工程,51,1.3.2 基坑开挖与支护 一、基坑开挖,2019/2/10,土方工程,52,2019/2/10,土方工程,53,1、基坑施工准备,(1) 在场地平整施工前，应利用原场地上已有各类控制点，或已有建筑物、构筑物的位置、标高，测设平场范围线和标高。 (2) 对施工区域内障碍物要调查清楚，制订方案，并征得主管部门意见和同意，拆除影响施工的建筑物、构筑物；拆除和改造通讯和电力设施、自来水管道、煤气管道和地下管道；迁移树木。,2019/2/10,土方工程,54,(3) 尽可能利用自然地形和永久性排水设施，采用排水沟、截水沟或挡水坝措施，把施工区域内的雨雪自然水、低洼地区的积水及时排除，使场地保持干燥,便于土方工程施工。 (4) 对于大型平整场地，利用经纬仪、水准仪，将场地设计平面图的方格网在地面上测设固定下来，各角点用木桩定位，并在桩上注明桩号、施工高度数值,以便施工。 (5) 修好临时道路、电力、通讯及供水设施，以及生活和生产用临时房屋。,2019/2/10,土方工程,55,二、建筑基坑支护 建筑基坑为进行建筑物(包括构筑物 )基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间 。 基坑支护为保证地下结构施工 及基坑周边环境的安全 ,对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。,1、 基坑支护的作用: 挡土和截水,保证基坑侧壁的稳定。,2、基坑支护的设计原则 : (1)分类: 承载能力极限状态 正常使用极限状态,2019/2/10,土方工程,56,(2)基坑侧壁安全等级 基坑侧壁安全等级及重要性系数,2019/2/10,土方工程,57,基坑变形的监控值 (mm),2019/2/10,土方工程,58,(3)设计内容 1.基坑支护结构均应进行承截能力极限状态的计算 ； 2.对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的 二级建筑基坑侧壁 ,尚应对基坑周边环境及支护结构 变形进行验算。 3.地下水控制计算和验算。,2019/2/10,土方工程,59,三、基坑支护结构的选型 :,支护结构,水泥土挡墙式,排桩与板墙式,边坡稳定式,深层搅拌水泥土桩墙,高压旋喷桩墙,板桩式,排桩式,板墙式,组合式,逆作拱墙式,土钉墙,喷灌支护,钢板桩,混合土板桩,型钢横挡板,钢管桩、预制混凝土桩,钻孔灌筑桩,挖孔灌筑桩,现浇地下连续墙,预制装配式地下地下连续墙,加筋水泥土桩 （swm工法),高应力区加筋水泥土墙,2019/2/10,土方工程,60,支护结构选型表,2019/2/10,土方工程,61,（一）土壁支护 土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。 横撑式支撑,2019/2/10,土方工程,62,一字相间排列,一字搭接排列,一字相接排列,交错相接排列,交错相间排列,钢筋水泥混凝土灌注桩排布置形式,四、钻孔灌注混凝土排桩支护 . 1、平面布置:,2019/2/10,土方工程,63,2、竖向布置:,排桩(piles in row) 以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构。,冠梁(top beam) 设置在支护结构顶部的钢筋混凝土连梁 。,腰梁(middle beam) 设置在支护结构顶部 以下传递 支护结构与锚杆或内支撑点 力的钢筋混凝土梁或钢梁 。,h,冠梁,腰梁,排桩,2019/2/10,土方工程,64,3、构造要求: 悬壁式排桩结构桩径不宜小于600mm ,桩间距应根据排桩受力及桩间土稳定条件确定 。,4、施工要求: 平面位置 50 mm 垂直度 0.5%,2019/2/10,土方工程,65,2019/2/10,土方工程,66,五、土钉墙支护 土钉墙(soil nailing wall)采用土钉加固的基坑 侧壁土体与护面等组成的支护结构。 （一）、组成和构造 : 1.土钉:钢筋或钢管 长度=(0.51.2)h,间距宜为 12m 与水平面夹角宜为 520 2.钢筋网:钢筋直径宜为 610mm 间距宜为 150300mm 3.喷射混凝土:强度等级不宜低于 c20，面层厚度不宜小于 80mm。,2019/2/10,土方工程,67,(二)特点 : 1.安全可靠 2.可缩短基坑施工工期 3.施工机具简单 ,易于推广 4. 经济效益较好,(三)施工 1.分类: (1)钻孔注浆型土钉 (2)打入型土钉 (3)射入型土钉 2.施工工艺: 基坑开挖喷射底层混凝土钻孔安设土钉 注浆绑扎钢筋网喷射面层混凝土坡面设置,2019/2/10,土方工程,68,土钉墙,2019/2/10,土方工程,69,2019/2/10,土方工程,70,六、土层锚杆支撑 : 土层锚杆 (soil anchor)由设置钻孔内 、端部伸入稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体 . .,(一)锚杆构造: 组成:锚头、杆体和浆体 。 锚杆长度 = 自由段 l1 + 锚固段 l2,2019/2/10,土方工程,71,(二)锚杆分类:,1.按使用要求 :,2.按承力方式 :,临时性锚杆,永久性锚杆,摩擦型,支承型 ( 扩孔型 ),2.按施工方式 :,普通型 ( 非预应力 型),预应力型,2019/2/10,土方工程,72,(三)锚杆布置: 1.锚杆层数 :锚杆上下排垂直间距不宜小于 2 m,锚杆 锚固体上覆土层厚度不宜小于 4 m. 2.水平间距 :水平间距不宜小于 1.5 m. 3.倾角:宜为1525,且不宜大于45.,2019/2/10,土方工程,73,(四)锚杆施工 : 1.施工工艺: 定位钻孔安放杆体灌浆养护(张拉)锚固,2.要求:锚杆钻孔水平方向孔距在垂直方向误差不宜大于 100mm,偏斜度不应大于 3%,锚固段钢绞线及灌浆管的固定,锚杆的压水钻进成孔,2019/2/10,土方工程,76,2019/2/10,土方工程,77,七、钢板桩支护 (一)分类:,单锚 (h = 410m),有锚板桩,无锚板桩 - 悬臂板桩 (h 4m),多锚 (h 10m),浅埋板桩,深埋板桩,等弯矩布置,等反力布置,2019/2/10,土方工程,78,(二)截面: 1.平板式; 2.波浪式; 3.z型断面,2019/2/10,土方工程,79,(三)钢板桩的破坏方式 : 1.板桩底端向外移动 2.板桩弯曲破坏 3.锚碇系统破坏,3,2,1,4,5,（a）,（b）,（c）,板 桩 破 坏 情 况,（a）板桩底端向外移动;(b)板桩弯曲破坏;(c)锚碇系统破坏 1板桩; 2拉杆; 3锚碇; 4堆土; 5破坏面,2019/2/10,土方工程,80,(四)钢板桩设计的“三要素”: 1.板桩入土深度 hd 2.板桩截面弯矩 m 3.锚杆拉力 rt,(五)适用范围: 软弱土层及地下水位较高的基坑。,m,rt,2019/2/10,土方工程,81,2019/2/10,土方工程,82,1.3.3 地下水控制 地下水控制为保证支护结构施工、基坑挖土 、地下室施工及基坑周边环境安全而采取的排水、降水 、截水或回灌措施。,地下水控制方法适用条件,2019/2/10,土方工程,83,一、集水明排:,(一)构造要求:,要求： （ 1）排水沟：沿基坑底四周设置，底宽300mm，沟底低于坑底500mm，坡度1。 （ 2）集水井：沿基坑底边角设置，间距2040m，直径0.60.8m，井底低于坑底12m。长期用，有护壁和碎石压底。 （ 3）水泵：离心泵、潜水泵、污水泵,2019/2/10,土方工程,85,（二）水泵的选择:,1.离心泵 2.潜水泵,潜水泵工作简图 1-叶轮;2-轴;3-电动机;4-进水口;5-出水胶管;6-电缆,2019/2/10,土方工程,86,二、流砂及其防治: 流砂现象:当基坑开挖到地下水位以下时,有时坑底土 会进入流动状态,随地下水涌入基坑 . (一)动水压力:,动水压力原理图 (a)水在土中渗流的力学现象;(b)动力压力对地基土的影响 1、2-土颗粒,2019/2/10,土方工程,87,(二)流砂的防治: 1.途径: (1)减小或平衡动水压力 . (2)改变动水压力的方向 . (3)截断地下水流 . 2.方法: （1）抢挖法； （2）打钢板桩法； （3）水下挖土法； （4）在枯水季节开挖基坑； （5）地下连续墙法； （6）用井点法降低地下水位；,2019/2/10,土方工程,88,(三)冒砂现象:,hwh,式中:h 压力水头 (m); h 坑底不透水层厚度(m),2019/2/10,土方工程,89,三、井点降 水: 作用: 消除流砂现象 、稳定土方边坡 、加速 土的固结.,真空井点:(轻型井点),2019/2/10,土方工程,90,1、井点设备: (1)管路系统: 井点管：直径38或51mm，长5 m、6m或7m的钢管 滤 管：直径同井点管，长1m、1.2m、1.5m 总 管：直径100 127mm，每段4m， 接头间距 0.8或1.2m 弯联管：硬塑料透明管,(2)排水设备: 真空泵设备：真空泵、离心泵、水气分离箱 射流泵设备：射流器、离心泵、循环水箱,7,6,5,4,3,2,1,8,10001500,滤管构造 1-钢管;2-管壁上小孔;3-缠绕的铁丝;4-细滤网;5-粗滤网;6-粗铁丝保护网;7-井点管;8-铸铁头,2019/2/10,土方工程,91,2、井点布置: (1)平面布置 : 单排井点：基坑上口宽度 b 6m，降水深度 5m 要求：布置在地下水上游一侧，两端伸出基坑 b 环形井点：基坑面积较大 井点管距离基坑壁 1m,2019/2/10,土方工程,92,2019/2/10,土方工程,93,2019/2/10,土方工程,94,（2）高程布置: 井点管露出地面200300mm，滤管宜埋在透水层内。 井点管的埋设深度（不包括滤管） hah1+h+il h1井点管埋置面至基 坑底面的距离(m)； h基坑底面至降低后 的地下水位线的距 离，一般 0.5 m i水力坡度，单排井 点取1/4，环形井点 取1/10； l环状井点：井点管至基坑中心的水平距离 (短边)(m) 单排井点：井点管至基坑对边的水平距离 (m),a,2019/2/10,土方工程,95,a,2019/2/10,土方工程,96,井点管长度 = ha + 0.2(m) 当井点管的长度不能满足降水要求时 ,可采用:,3.涌水量计算: 涌水量q;单位时间内通过某过水断面的水流量 (m/h, m/d). 采用“水井理论”.,2019/2/10,土方工程,97,井的类型：无压井：无压完整井、无压非完整井 承压井：承压完整井、承压非完整井,2019/2/10,土方工程,98,4.施工:,冲水管冲孔法 1-冲管;2-冲嘴;3-胶皮管;4-高压水泵;5-压力表; 6-起重吊钩;7-井点管;8-滤管;9-填砂;10-粘土封口,轻型井点的施工分为准备工作及井点系统安装。 准备工作包括井点设备、动力、水泵及必要材料准备，排水沟的开挖，附近建筑物的标高监测以及防止附近建筑沉降的措施等。,埋设井点系统的顺序：根据降水方案放线、挖管沟、布设总管、冲孔、下井点管、埋砂滤层、粘土封口、弯联管连接井点管与总管、安装抽水设备、试抽。 井点管的埋设一般用水冲法施工，分为冲孔和埋管两个过程 。,2019/2/10,土方工程,99,轻型井点使用 轻型井点运行后，应保证连续不断地抽水。 井点淤塞，一般可以通过听管内水流声响、手摸管壁感到有振动、手触摸管壁有冬暖夏凉的感觉等简便方法检查。 地下基础工程(或构筑物)竣工并进行回填土后，停机拆除井点排水设备。,2019/2/10,土方工程,100,一、基坑（槽）土方量的计算 基坑是指长宽比小于等于3的矩形土体，其土方量可按立体几何中拟柱体(由两个平行的平面作底的一种多面体)体积公式计算 即 v= （f1+4f0+f2) 式中 h 基坑深度，m； f1、f2 基坑上、下底的面积，m2； f0 基坑中截面的面积，m2。,1.3.4 基坑土方施工,h 6,2019/2/10,土方工程,101,1、 单斗挖土机 单斗挖土机按工作装置不同，可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种。 单斗挖土机按其操纵机构的不同，可分为机械式和液压式两类。 液压式单斗挖土机的优点是能无级调速且调速范围大；快速作业时，惯性小，并能高速反转；转动平稳，可减少强烈的冲击和振动；结构简单，机身轻，尺寸小；附有不同的装置，能一机多用；操纵省力，易实现自动化。,二、基坑土方机械及其施工,2019/2/10,土方工程,102,2019/2/10,土方工程,103,(1) 正铲挖土机 正铲挖土机的工作特点是前进行驶，铲斗由下向上强制切土，挖掘力大，生产效率高；适用于开挖含水量不大于27%的一至三类土，且与自卸汽车配合完成整个挖掘运输作业；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。 正铲挖土机的开挖方式，根据开挖路线与运输车辆的相对位置的不同，挖土和卸土的方式有以下两种： 正向挖土，侧向卸土 正向挖土，反向卸土,2019/2/10,土方工程,104,2019/2/10,土方工程,105,(2) 反铲挖土机 反铲挖土机的工作特点是机械后退行驶，铲斗由上而下强制切土，用于开挖停机面以下的一至三类土，适用于挖掘深度不大于4m的基坑、基槽、管沟，也适用湿土、含水量较大的及地下水位以下的土壤开挖。 反铲挖土机的开行方式有沟端开挖和沟侧开挖两种。 沟端开挖:反铲挖土机停 在沟端，向后退着挖土。 沟侧开挖:挖土机在沟槽 一侧挖土，挖土机移动方 向与挖土方向垂直。,2019/2/10,土方工程,106,2019/2/10,土方工程,107,(3) 拉铲挖土机 拉铲挖土机工作时利用惯性，把铲斗甩出后靠收紧和放松钢丝绳进行挖土或卸土，铲斗由上而下，靠自重切土，可以开挖一、二类土壤的基坑、基槽和管沟等地面以下的挖土工程，特别适用于含水量大的水下松软土和普通土的挖掘。拉铲开挖方式与反铲相似，可沟端开挖，也可沟侧开挖。 (4) 抓铲挖土机 抓铲挖土机主要用于开挖土质比较松软，施工面比较狭窄的基坑、沟槽、沉井等工程，特别适于水下挖土。土质坚硬时不能用抓铲施工。,2019/2/10,土方工程,108,1、 土方机械选择的原则 施工机械的选择应与施工内容相适应； 土方施工机械的选择与工程实际情况相结合； 主导施工机械确定后，要合理配备完成其他辅助施工过程的机械； 选择土方施工机械要考虑其他施工方法，辅助土方机械化施工。,三、土方机械的选择,2019/2/10,土方工程,109,2、 土方开挖方式与机械选择 (1) 平整场地常由土方的开挖、运输、填筑和压实等工序完成。 地势较平坦、含水量适中的大面积平整场地，选用铲运机较适宜。 地形起伏较大，挖方、填方量大且集中的平整场地，运距在1000m以上时，可选择正铲挖土机配合自卸车进行挖土、运土，在填方区配备推土机平整及压路机碾压施工。 挖填方高度均不大，运距在100m以内时，采用推土机施工，灵活、经济。,2019/2/10,土方工程,110,(2) 地面上的坑式开挖 单个基坑和中小型基础基坑开挖，在地面上作业时，多采用抓铲挖土机和反铲挖土机。抓铲挖土机适用于一、二类土质和较深的基坑；反铲挖土机适于四类以下土质，深度在4m以内的基坑。 (3) 长槽式开挖 指在地面上开挖具有一定截面、长度的基槽或沟槽，适于挖大型厂房的柱列基础和管沟，宜采用反铲挖土机； 若为水中取土或土质为淤泥，且坑底较深，则可选择抓铲挖土机挖土。 若土质干燥，槽底开挖不深，基槽长30m以上，可采用推土机或铲运机施工。地面上的坑式开挖,2019/2/10,土方工程,111,(4) 整片开挖 对于大型浅基坑且基坑土干燥，可采用正铲挖土机开挖。若基坑内土潮湿，则采用拉铲或反铲挖土机，可在坑上作业。 (5)对于独立柱基础的基坑及小截面条形基础基槽的开挖，则采用小型液压轮胎式反铲挖土机配以翻斗车来完成浅基坑(槽)的挖掘和运土。,2019/2/10,土方工程,112,1.4 土方填筑与压实,1.4.1 土料的选择,填土的土料应符合设计要求。 含有大量有机物、石膏和水溶性硫酸盐(含量大于5%)的土以及淤泥、冻土、膨胀土等，均不应作为填方土料； 以粘土为土料时，应检查其含水量是否在控制范围内，含水量大的粘土不宜作填土用；,2019/2/10,土方工程,113,一般碎石类土、砂土和爆破石渣可作表层以下填料，其最大粒径不得超过每层铺垫厚度的2/3。 填土应按整个宽度水平分层进行，当填方位于倾斜的山坡时，应将斜坡修筑成12阶梯形边坡后施工，以免填土横向移动，并尽量用同类土填筑。 回填施工前，填方区的积水采用明沟排水法排除，并清除杂物。,2019/2/10,土方工程,114,1.4.2 土的压实方法,填土的压实方法一般有碾压、夯实、振动压实等几种。 碾压法是靠沿填筑面滚动的鼓筒或轮子的压力压实填土的，适用于大面积填土工程。碾压机械有平碾(压路机)、羊足碾、振动碾和汽胎碾。碾压机械进行大面积填方碾压，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。 夯实方法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实填土，适用于小面积填土的压实。夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机等。,2019/2/10,土方工程,115,2019/2/10,土方工程,116,蛙式打夯机 1-夯头;2-夯架;3-三角带;4-底盘,2019/2/10,土方工程,117,2019/2/10,土方工程,118,1.4.3 填土压实的影响因素,填土压实的主要影响因素为压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。 1、压实功的影响 填土压实后的密度与压实机械在其上所施加功的关系见图。,2019/2/10,土方工程,119,2、 含水量的影响 填土含水量的大小直接影响碾压(或夯实)遍数和质量。 较为干燥的土，由于摩阻力较大，而不