课件：地基与基础施工单元一土方工程.ppt

工程地质与工程建设的关系十分密切，工程地质条件的优劣直接影响建筑物的施工方案与施工工期。 规范规定：各类工程在施工之前，必须进行工程勘察。,常见土方工程分类： 场地平整、基坑(槽)与管沟开挖、土壁支护、施工排水、降水、路基填筑以及基坑回填等。,一、施工特点 （1）量大面广； （2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长； （3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响 大，不确定因素多。,二、土的工程分类与现场鉴别 按开挖的难易程度分为八类 一类土（松软土）、二类土（普通土) 三类土（坚土）、 四类土（砂砾坚土） 机械或人工直接开挖 五类土（软石）、六类土（次坚石） 七类土（坚石）、八类土（特坚石） 爆破开挖,土方开挖难易直接影响其施工方案、劳动量消耗和工程费用。,三、土的工程性质 1、土的可松性：自然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复.,最初可松性系数 KS=V2 /V1 1.081.5 最后可松性系数 KS=V3 /V1 1.011.3 V1 土在自然状态下的体积。 V2 土经开挖后松散状态下的体积。 V3 土经回填压实后的体积。 用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土,2、土的渗透性：指土体被水透过的性能。 它与土的密实程度有关，土的空隙比越大，则其渗透系数越大。土的渗透性由土的渗透系数表示。 用途：降低水位方法、回填。,3、土的天然含水量: 在天然状态下，土中水的重量和固体颗粒重量之比的百分率，反映了土的干湿程度， 用W表示 W=（G湿-G干）/G干 开挖、行车（2530%陷车）、边坡稳定,四、地下水对工程施工的影响 （一）、流砂现象 基坑挖土至地下水位以下，土质为细砂土或粉砂土的情况下，采用集水坑降低地下水时，坑下的土有时会形成流动状态，随着地下水流入基坑，这种现象称为流砂现象。,引起流砂的因素大致有： )地下水位越高，基坑挖深越大，水力压力差越大，越 容易产生流砂现象； )颗粒组成中粘土含量小于10%，粉砂含量大于75% )土的含水量大于30%； )土的空隙率大于43%； )在粘性土中有砂夹层的地质构造中，砂质粉土或砂层 的厚度大于250mm,2、流砂的防治 防治流砂的原则是“治流砂必先治水” 。 防治流砂的主要途径有：减少或平衡动水压力；设法使动水压力方向向下；截断地下水流。,具体措施有： （1）枯水期施工法。枯水期地下水位较低，基坑内外水位差小，动水压力小，就不易产生流砂。 （2）抢挖并抛大石块法。分段抢挖土方，使挖土速度超过冒砂速度，在挖至标高后立即铺竹、芦席，并抛大石块，以平衡动水压力，将流砂压住。此法适用于治理局部的或轻微的流砂,（3）设止水帷幕法。将连续的止水支护结构（如连续板桩、深层搅拌桩、密排灌注桩等）打入基坑底面以下一定深度，形成封闭的止水帷幕，从而使地下水只能从支护结构下端向基坑渗流，增加地下水从坑外流入基坑内的渗流路径，减小水力坡度，从而减小动水压力，防止流砂产生。,（4）人工降低地下水位法。即采用井点降水法，使地下水位降低至基坑底面以下，地下水的渗流向下，则动水压力的方向也向下，从而水不能渗流入基坑内，可有效地防止流砂的发生。因此，此法应用广泛且较可靠。 此外，采用地下连续墙、压密注浆法、土壤冻结法等，阻止地下水流入基坑，以防止流砂发生。,四、工程地质勘察 1地质勘察的目的、任务及内容 (1) 地质勘察的目的 岩土工程勘察应按工程建设各勘察阶段的要求，正确反映工程地质条件，查明不良地质作用和地质灾害，精心勘察、精心分析，提出资料完整、评价正确的勘察报告。,(2) 地质勘察的任务与内容 查明场地和地基的稳定性、地层结构、持力层和下卧层的工程特性、土的应力历史和地下水条件以及不良地质作用等。 提供满足设计、施工所需的岩土参数，确定地基承载力，预测地基变形性状。,提出地基基础、基坑支护、工程降水和地基处理设计与施工方案的建议。 提出对建筑物有影响的不良地质作用的防治方案建议。 对于抗震设防烈度等于或大于6度的场地，进行场地与地基的地震效应评价。,2地质勘察及测试方法 (1) 现场勘探 包括坑探、钻探、触探和地球物理勘探等。 坑探 是在建筑场地挖探井以取得直观资料和原状土样。 钻探 包括三个方面：破碎孔底岩土、提取岩芯岩粉和土、加固孔壁。,触探 触探是通过探杆用静力或动力将金属探头压人土层，并且测出各层土对触探头的贯人阻力大小的指标，从而间接地判断土层及其性质的一类勘探方法和原位测试技术。 a、静力触探 b、动力触探,项目二 土方量计算,1、基坑土方量： 基坑土方量 按拟柱体体积公式计算,1、2 表示基坑上下底的面积0表示基坑中截面的面积,项目二 土方量计算,2、基槽土方量： 基槽土方量 可以按照长度方向分段后，再用同样的方法计算。 计算公式：,项目二 土方量计算,二、 场地平整的土方量计算 （一）、场地平整的三种方案： 1、先平整整个场地，后开挖建筑物基坑 特点：大型机械有较大工作面，可充分发挥工作效率；工期长，适用场地挖填方量大的工程。 2、先开挖基坑或基槽，后平整整个场地 适用于地形平坦的场地，特点可加快施工速度，减少填挖土方的数量。 3、边平整场地，边开挖基坑或基槽,项目二 土方量计算,（二）、场地设计标高的确定： 1、确定场地设计标高应该确定的因素 1)、满足建筑规划和生产工艺及运输的要求； 2)、尽量利用地形，减少挖填方数量； 3)、场地内的挖、填方力求平衡，使土方运输费用最少； 4)、有一定的排水坡度，满足排水要求。 我们常常采用方格网法初步确定场地平整的土方量,项目二 土方量计算,2、初步计算场地设计标高的原则： 场地内挖方总量等于填方总量 方法：将场地划分为每格边长 2040m的方格网，找出每个方格各个角点的地面标高 （实测法、等高线插入法）。 则场地设计标高为： H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M H1一个方格所仅有角点的标高； H2、H3、H4分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高,项目二 土方量计算,项目二 土方量计算,考虑泄水坡度对设计标高的影响 由于排水要求，场地表面场有一定的泄水坡度。因此，还需根据场地泄水坡度的要求（单面泄水或双面泄水），计算出场地内各方格角点实际施工时的设计标高。,项目二 土方量计算,4、场地土方量计算： 1)、计算各方格角点的施工高度hn： h n = H nH 即：h n= 该角点的设计标高自然地面标高（m） h n角点的施工高度，即填挖高度，以“”为填，以“”为挖。 H n角点的设计标高（无泄水坡度时按照场地设计标高计算） 角点的自然地面标高,项目二 土方量计算,2)、计算零点位置： 在一个方格内同时有挖和填方时，先要算出方格网上的零点位置，并标注在方格网上，连接零点即得零点。它是填方区和挖方区的分界线。,项目二 土方量计算,（1）四角棱柱体法 1）全挖、全填格： V挖（填）=a2 (h1+h2+h3+h4)/4 h1 h4 方格角点施工高度绝对值 V挖（填）挖方或填方的体积。 2）部分挖、部分填格： V挖（填） = a2 h挖（填） 2 / 4 h h挖（填）方格角点挖或填施工高度绝对值之和； h 方格四个角点施工高度绝对值总和。,项目二 土方量计算,项目二 土方量计算,【例】某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度I x =2，I y=3，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高,项目二 土方量计算,70.09,项目三 施工机械选择 主要内容： 1。土方机械的类型 2。常见土方机械的特点，适用范围及作业方法 3。土方机械的选择及配套计算,一、土方机械的类型 1.挖掘机械：正铲、反铲、拉铲、抓铲挖土机 2.挖运机械：推土机、装载机、铲运机 3.运输机械：自卸汽车、翻斗车 4.密实机械：压路机、蛙式夯、振动夯,二、常见土方机械的特点，适用范围及作业方法 1推土机： 工作特点：操纵灵活，运转方便，用途多，费用低； 适用于： （1）平整场地经济运距在100m内，一三类土的挖运，压实； （2）坑槽开挖深度在1.5m内、一三类土。 提高效率的作业方法： 下坡推士，多次切土、一次推运，跨铲法，并列法，加挡板。,液压履带式和轮胎式推土机,索式履带式推土机,并列推土法,下坡推土法,槽形推土法,分堆集中，一次推送法,2、铲运机：由牵引机械和土斗组成。 自行式、拖式,工作特点：铲运机是一种能够单独完成铲土、装土、运土、卸土、压实和平土的机械。运土效率高； 适用于：运距60800m、多用于大面积场地平整、开挖大型基坑填筑路基等土方工程。 作业方法：环形线路，“ 8 ”字线路；助推法。,铲运机下坡铲土法,挖土机械,3、单斗挖土机 （按工作装置不同分为如下类型）,正铲挖掘机,反铲挖掘机,拉铲挖掘机,抓铲挖掘机,（1）正铲挖土机,工作特点：“前进向上，强制切土”；挖土、装车效率高，易与汽车配合； 适用于：停机面以上。含水量30以下、一四类土的大型基坑开挖 作业方法：正向挖土后方卸土，正向挖土侧向卸土。,（2）反铲挖土机,工作特点：“后退向下，强制切土”，可 与汽车配合； 适用于：停机面以下、一三类土的基坑、基槽、管沟开挖。 作业方法：沟端开挖一一挖宽0.71.7R，效率高、稳定性好； 沟侧开挖一一挖宽0.50.8R。,反铲挖土机开挖方式,（3）拉铲挖土机,工作特点： 后退向下，自重切土”；开挖深度、宽度大，甩土方便：,适用于： 停机面以下、一二类土的较大基坑开挖，填筑堤坝，河道清淤。,（4）抓铲挖土机,工作特点：“ 直上直下，自重切土”，效率较低； 适用于：停机面以下、一二类土的、面积小而深度较大的坑、井开挖。,抓土斗工作示意图,4.装载机及其他运土车 履带式 轮胎式，用于装卸土方和散料。,自卸式运土车,三、土方挖土机的选择与配套,1。挖土机的选择 原则：效率高、费用低，保证挖土机连续工作 1）地形起伏不大，坡度20。以内，平整土方量面积大，土方含水量适当，平均运距短时，用铲运机。 2）地形起伏较大，挖土高度3米以上，运距超过1千米： 正铲挖土机自卸汽车 推土机自卸汽车 推土机装载机自卸汽车 3）基坑开挖：根据运距长短和挖土深浅： 推土机、铲运机或正铲挖土机自卸汽车,2。挖土机与运土车辆的配套计算 1)挖土机数量N确定 台班生产率、工程量、工期 Pd=83600/tq Kc / Ks KB N = Q / Pd /(T C K) 2)汽车载重量：以装35斗土为宜； 汽车数量： N汽车每一工作循环的延续时间T每次装车时间t； 或：N（挖土机台班产量汽车台班产量）+1,四、开挖方式,1基坑开挖方式 （1）下坡分层开挖1：78的坡道 （2）墩式开挖用于不修坡道(搭设栈桥)的场地 （3）盆式开挖用于逆作法施工,下坡挖土和运土示意图,分层开挖方案,盆式开挖示意图,墩式开挖示意图,五、开挖注意问题 （1）挖前先验线 （2）连续开挖尽快完，防止水流入 （3）坑边堆土防坍塌：及时清运；堆土0.8m以外，高1.5m （4）严禁扰动基底土，加强测量防超挖：预留层，保护层，抄平清底打木桩 （5）发现文物，古墓停挖、上报、待处理 （6）注意安全，雨后复工先检查,项目四 基坑验槽及处理,1. 场地清理 土方工程开工前，应对施工场地内所有障碍物认真调查清楚，确定处理方案。 2. 地面水排除 场地内的积水必须排除，同时需注意雨水的排除，使场地保持干燥，以利土方施工。,项目四 基坑验槽及处理,一、基坑（槽）的放线 放灰线时，可用装有石灰粉末的长柄勺靠着木质平尺板侧面，边撒、边走，在地上撒出灰线，标出基础挖土的界限。,项目四 基坑验槽及处理,1. 基槽放线 根据房屋主轴线控制点，首先将外墙轴线的交点用木桩测设在地面上，并在桩顶钉上铁钉标志。房屋外墙轴线测定后，再根据建筑物平面图，将内部开间所有轴线都一一测出。最后根据中心轴线用石灰在地面上撒出基槽开挖边线。同时在房屋四周设置龙门板，以便于基础施工时复核轴线位置。,项目四 基坑验槽及处理,2. 柱基放线 在基坑开挖前，从设计图上查对基础的纵横轴线编号和基础施工详图，根据柱子的纵横轴线。用经纬仪在矩形控制网上测定基础中心线的端点；同时在每个柱基中心线上，测定基础定位桩。每个基础的中心线上设置四个定位木桩，其桩位离基础开挖线的距离为0.51.0m。,项目四 基坑验槽及处理,若基础之间的距离不大，可每隔12个或几个基础打一定位桩，但两定位桩的间距以不超过20m为宜，以便拉线恢复中间柱基的中线。桩顶上钉了钉子，标明中心线的位置。然后按施工图上柱基的尺寸和已经确定的挖土边线的尺寸放出基坑上口挖土灰线，标出挖土范围。,项目四 基坑验槽及处理,二、基坑（槽）抄平 开挖基坑（槽）土方和其它一些工序的施工，都要在地面上设置一些水准点，作为高程（或抄平）控制的依据。这些水准点可利用龙门桩来测设。一般是根据已知水准点高程将室内地坪标高引测到龙门桩上作为标记，标注标高。,项目四 基坑验槽及处理,当开挖较深的基坑时，要在深坑内测出已给的高程的标高点，用一般水准尺引测已经不行。这时必须先从地面水准点向坑内引测一临时水准点。如图所示。,项目四 基坑验槽及处理,三、基坑（槽）开挖 基坑（槽）断面的选择 基坑（槽）断面的有直槽、大开槽和混合槽三种。,项目四 基坑验槽及处理,2. 钎探 在基坑（槽）挖成之后，为了防止基础的不均匀沉陷，需要检查地基下有无地质资料上未曾提供的硬（或软）的下卧层，以及土洞、暗墓等变化异常的情况。其方法是进行钎探。,项目四 基坑验槽及处理,钎探的方法： 钎探是用直径约为2050mm、长约1.53m的钢钎，用手压入土层，当土质稍硬时需用锤击，举锤高度为离顶5070。 在插入相当深度时旋转钢钎，拔出钢钎后刻痕内带出土样，用以检查土的组织和类别。又可按插入土层的难易，估计土的密实程度。钢钎的深度和间距按规定执行。,项目四 基坑验槽及处理,钎探记录和结果分析： 先绘制基础平面图，在图上注明钎探点的位置及编号； 在钎探时按平面图标定的钎探点顺序进行，并按要求项目填写记录,必须钎探的条件： 持力层明显不均匀 槽底以下3m的深度内可能分布有软下卧层； 持力层内可能分布有暗墓，特别是用肉眼检查或夯探检查不易发现时； 技术勘测报告中特别注明要进行钎探者,项目四 基坑验槽及处理,严禁钎探的条件： 当持力层为不厚的粘性土，而下面是含承压水的砂层时，一当刺透粘性土层就会发生涌砂现象而破坏基底； 下面有电缆或水管时,项目四 基坑验槽及处理,四、验槽 钎探后应组织有关人员进行验槽，其进行方式各地有所不同。检查内容为：基槽标高及平面尺寸，打钎记录，软（或硬）下卧层，坟、井、坑的情况以及提出处理方案。 如槽底有局部土质过硬或过软或废井、回填土坑等，即不符合设计承载力要求的，要进行处理。,项目四 基坑验槽及处理,项目五 土方填筑（填、压）,一、土料选择和填筑方法 1土料选择 (1) 不能用的土：冻土、淤泥、膨胀性土、含有机物8的土、含可溶性硫酸盐5的土 （2）不宜用的土：含水量过大的粘性土 2、填筑方法 （1）水平分层填土。填一层，压实一层，检查一层。 （2）无限制的斜坡填土 先切出台阶，台阶高宽0.20.3m1m （3）透水性不同的土不得混杂乱填，应将透水性好的填在下部（防止水囊）,二、压实方法与要求 1压实方法： 碾压法大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾 夯实法小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯 振动法 非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器 2影响压实质量的因素 机械的压实功吨位或冲击力，压实遍数 铺土厚度 不同机械有效影响深度不同 含水量 小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土；应为最佳含水量,（a）两轮两轴式,（b）三轮两轴式,（c）三轮三轴式,钢轮压路机碾轮与轴数简图,1机身；2碾轮,YL9/16型自行式轮胎碾,YT-3.5型双筒羊脚碾外