土方工程教学课件PPT.ppt

2019年5月11日6时43分,常见的土石方工程,场地平整,基坑(槽)与管沟开挖,路基开挖,人防工程开挖,地坪填土,路基填筑,基坑回填等,2019年5月11日6时43分,土方工程施工特点,(1) 面广量大、劳动繁重。,(2) 施工条件复杂。,组织土石方工程施工，尽可能采用机械化施工，条件不够时，采取半机械化，以代替或减轻繁重的体力劳动。,另一方面，要合理安排施工计划，尽可能不安排在雨季施工，否则，应作好防洪排水等准备。,土方链接,2019年5月11日6时43分,土的工程分类及性质,一、土的工程分类 土方工程施工和工程预算定额中，土是按其开挖难易程度分类的。,2019年5月11日6时43分,土的工程分类及性质,2019年5月11日6时43分,土的工程分类及性质,二、土的性质 1土的含水量 土的含水量是指土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比，以百分数表示。,G1：含水状态时土的质量。 G2：土烘干后的质量。,2019年5月11日6时43分,土的可松性,自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增加，称为土的最初可松性； 经过回填压实，仍不能恢复到原来的体积，称为土的最终可松性。,最初可松性系数用K1表示，最终可松性系数用K2表示，即：,V1土在自然状态下的体积 V2土挖出后的松散体积； V3土经回填压实后的体积,2019年5月11日6时43分,土的可松性,2019年5月11日6时43分,场地平整,场地平整前，必须先确定场地平整的施工方案，其中包括：,确定场地的设计标高（一般在设计文件上规定）,计算挖方和填方的工程量,确定挖方填方的平衡调配,选择土方机械,拟定施工方法,平整场地啦,2019年5月11日6时43分,场地平整,土方量计算,（一）场地设计标高的确定,场地的设计标高，根据挖填平衡的原则照下述方法确定。,1. 初步计算场地设计标高,将地形图划分方格。每个方格的角点标高，一般根据地形图上相邻两等高线的标高，用插入法求得；,2019年5月11日6时43分,场地平整,土方量计算,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；4自然地面与设计标高平面的交线（零线）,2019年5月11日6时43分,场地平整,土方量计算,场地设计标高计算: 因为场地平整前后，土方量相等，即：,所以：,H0场地设计标高的初步计算值（m）； a方格边长（m）； N方格个数； H11H22任一方格的四个角点的标高。,2019年5月11日6时43分,场地平整,土方量计算,2. 计算设计标高的调整值 计算的标高需考虑以下因素进一步进行调整。,（1）由于土具有可松性，必要时应相应地提高设计标高；,（2）由于设计标高以上的各种填方(挖方)工程而影响设计标高的降低(提高)；,（3）由于边坡填挖土方量不等（特别是坡度变化大时）而影响设计标高的增减；,2019年5月11日6时43分,场地平整,土方量计算,（4）根据经济比较结果，而将部分挖方就近弃土于场外，或将部分填方就近取土于场外而引起挖填土的变化后需增减设计标高。,3. 考虑泄水坡度对设计标高的影响,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所采用的设计标高。,2019年5月11日6时43分,场地平整,土方量计算,（1）单向泄水时，场地各点设计标高的求法.,l任一点至交点的距离 i场地泄水坡度（不小于2）； 该点比H0高则取“+”，反之取“”号。,2019年5月11日6时43分,场地平整,土方量计算,考虑泄水坡度时，场地内任意一点的设计标高为：,2019年5月11日6时43分,场地平整,土方量计算,（2）双向泄水时，场地各点设计标高的求法.,考虑泄水坡度时，场地内任意一点的设计标高为：,2019年5月11日6时43分,场地平整,土方量计算,（二）场地平整土方量计算,场地平整土方量的计算方法，通常有方格网法和断面法两种。,方格网法适用于地形较为平坦的地区，断面法则多用于地形起伏变化较大的地区。通常用方格网控制整个场地。,2019年5月11日6时43分,场地平整,方格边长主要取决于地形变化的复杂程度，一般10m、20m、30m或40m等，通常多采用20m。,土方量计算,根据每个方格角点的自然地面标高和实际采用的设计标高，算出相应的角点填挖高度；,2019年5月11日6时43分,场地平整,土方量计算,场地诸方格的土方量的计算方法如下： （1）计算零点位置,将方格角点的自然地面标高与设计地面标高的差值，即各角点的施工高度（挖或填），标在方格角点。 挖方为（），填方为（+）。,2019年5月11日6时43分,场地平整,土方量计算,方法是用尺在方格角上按挖填施工高度标出相应比例，用尺相连划线，与方格的边相交点即为零点位置。十分方便，且不易出错。,2019年5月11日6时43分,场地平整,土方量计算,（2）计算土方工程量 按下列方法计算每个方格的挖方或填方量： a.一个角点填（挖）三个角点挖（填）方,2019年5月11日6时43分,场地平整,土方量计算,b. 两个角点填方，另外两个角点挖方,2019年5月11日6时43分,场地平整,土方量计算,c. 四个角点挖（填）方,2019年5月11日6时43分,场地平整,场地平整施工,（一）施工准备工作,1场地清理 2修筑临时道路、水电线路 3机具进场、临时停机棚与修理间搭设等。,（二）场地平整施工方法,2019年5月11日6时43分,场地平整,场地平整施工,场地平整系综合施工过程，它由土方的开挖、运输、填筑、压实等施工过程组成，其中土方开挖是主导施工过程。,土方开挖，通常有人工、半机械化、机械化和爆破等数种方法。,大面积的场地平整，适宜采用大型土方机械，如推土机、铲运机或单斗挖土机等施工。,2019年5月11日6时43分,场地平整,场地平整施工,2. 铲运机施工,2019年5月11日6时43分,场地平整,场地平整施工,3挖土机施工,当场地为IIII类土的丘陵地带； 挖土高度一般在3m以上；运输距离超过一公里； 工程量大而集中时，可采用挖土机挖土，配合自卸汽车运土，并在卸土区配备推土机平整土堆。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,土方开挖概念,土方开挖与场地平整,场地平整挖土：地面以上； 对象不规则；,土方开挖挖土：地面以下； 对象规则；,机械挖土,世界最大 的挖土机,2019年5月11日6时43分,土方开挖,基坑开挖方式,基坑土方的开挖，力争机械施工，以减轻繁重的体力劳动并加快施工速度。,土方开挖对象：基础（独立、条形、筏板、箱形）、桩基础之承台、人工挖孔桩、管沟。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,基坑开挖方式,（一）单斗挖土机施工,挖土机是大型基坑开挖中最常用的一种机械，根据其工作装置不同，可分为；正铲、反铲、拉铲、抓铲等。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,基坑开挖方式,1正铲挖土机施工,挖土特点是：“前进向上，强制切土”。,其挖掘力大，生产率高，能开挖停机面以上的IIV级土，宜用于开挖高度大于2m的干燥基坑，但需设置上下坡道。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖方式,土方开挖,（1）开挖方式 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和正向挖土后方卸土两种。,正向挖土侧向卸土，就是挖土机沿前进方向挖土，运输工具停在侧面装土。此法挖土机卸土时，动臂回转角度小，运输工具行驶方便，生产率高，采用较广。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖方式,土方开挖,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。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖方式,土方开挖,（2）开行通道 根据挖土机的工作面尺寸与基坑的横断面尺寸，划分挖土机的开行通道。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖方式,土方开挖,图示是将基坑划分为三条开行通道进行挖土的情况。 第I次开行，采用正向挖土后方卸土方式，一次开挖到底；,2019年5月11日6时43分,基坑开挖方式,土方开挖,第II、III次开行都用正向挖土，侧向卸土方式，一次开挖到底。 进出口坡道的坡度为1:8。开挖较深的基坑时，应逐层下挖。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖方式,土方开挖,2反铲挖土机施工,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III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。,反铲挖土机的开挖方式，可分为沟端开挖与沟侧开挖。,动画,2019年5月11日6时43分,基坑开挖方式,土方开挖,沟端开挖，就是挖土机停在沟端，向后倒退挖土，汽车停在两旁装土。,该方法因挖土方便，挖土深度和宽度较大，较多采用。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖方式,土方开挖,沟侧开挖，就是挖土机沿沟一侧直线移动挖土。,能将土弃于距沟边较远处，但挖土宽度受限制（一般为0.8R），机身停在沟边而稳定性较差。,只在无法采用沟端开挖或挖的土不需运走采用。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖方式,土方开挖,3拉铲挖土机施工,拉铲挖土机的开挖方式，基本上与反铲挖土机形似，也分为沟端开挖和沟侧开挖。,拉铲挖土机的挖土特点是：“后退向下，自重切土”。,2019年5月11日6时43分,其挖土半径和挖土深度较大，能开挖停机面以下的III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。,基坑开挖方式,土方开挖,2019年5月11日6时43分,基坑开挖方式,土方开挖,4抓铲挖土机施工,2019年5月11日6时43分,基坑开挖方式,土方开挖,抓铲挖土机一般是正、反铲挖土机将铲斗换为抓斗而成，或由履带式起重机改装而成。,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级土，抓铲挖土机的抓铲能在回转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。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,（三）基坑边坡稳定,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。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,防止边坡塌方的措施：,（1）放足边坡,当无地下水时，在天然湿度的土中开挖基坑，可以不放坡的工况：,开挖深度不超过下列数值： 密实、中密的砂土和碎石类土（充填物为砂土）：1m,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,当基坑深度大于以上数值，应放坡。,硬塑、可塑的轻亚黏土及亚黏土： 1.25m 。,硬塑、可塑的黏土和碎石类土（充填物为粘性土）：1.5m 坚硬的黏土：2m,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,如果土具有天然湿度、构造均匀、水文地质良好且无地下水时，深度在5m以内的基坑边坡的放坡坡度：,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,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（1:0.331:0.7），明沟排水则应平缓些。 如果开挖深度大、施工时间长、坑边有停放机械等情况，边坡应平缓些。,（2）设置支撑,在基坑或沟槽开挖时，常因场地限制不能放坡，或放坡所增加的土方量很大，可采用设置支撑的施工方法。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,常用的水平支撑方法： 1）横撑式支撑：分为水平式支撑和垂直式支撑。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,水平式支撑：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。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,垂直式支撑：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。,2）锚拉支撑：水平挡土板支在桩的内侧，桩的一端打入土中，另一端用拉杆与锚桩拉紧，锚桩必须设在土的破坏范围以外，在挡土板内侧回填土。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,适用于开挖面积较大、深度不大的基坑或使用机械控土。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,4）钢板桩支撑：挖土之前在基坑的周围打入钢板桩或钢筋混凝土板桩，板桩入土深度及悬臂长度应经计算确定，如基坑深度较大，可加水平支撑。,适于一般地下水位较高的粘性或砂土层中应用。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,5）大型钢构架横撑：在开挖的基坑周围打钢板桩，在柱位置上打入暂设的钢柱，在基坑中挖土，每下挖34m，装上一层钢构架支撑体系，挖土在钢构架网格中进行。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,亦可不预先打下钢柱，随挖随接长支柱。,适于在饱和软弱土层中开挖较大、较深基坑，钢板桩刚度不够时采用。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,6）钢筋混凝土灌注桩支撑：在基坑周围，灌注钢混桩，达到强度后，在基坑中间挖土，挖1m左右装上横撑，在桩背面装上拉杆与已设锚桩拉紧，然后继续挖土至要求深度。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,如基坑深度小于6m，或邻近有建筑物，可不设锚拉杆，采取加密桩距或加大桩径处理。,适于开挖较大、较深（6m）基坑，临近有建筑物、不允许支护，背面地基有下沉、位移时采用。,在桩间土方挖成外拱形，使之起土拱作用。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,7）土层锚杆支护：沿基坑边坡每24m设置一层水平锚杆，直至要求深度。,适于较硬土层中或破碎岩石中开挖较大、较深基坑，邻近有建筑物必须保证边坡稳定时采用。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,8）地下连续墙加锚杆支护：在基坑周围现浇地下连接墙，开挖土方至锚杆部位，用锚杆钻机在要求位置钻孔，放入锚杆，进行灌浆，达到强度后，装上锚杆横梁，或锚头，然后继续下挖至要求深度。,2019年5月11日6时43分,基坑开挖,土方开挖,根据需要锚杆可设23层，每挖一层装一层，采用快凝砂浆灌浆。,适于开挖面积大、坑深（10m）、不允许内部设支撑、有地下水的大型基坑。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,在土方开挖过程中，地下水渗入坑内，会使施工条件恶化，更严重会造成边坡塌方和地基承载能力下降。 因此，在基坑土方开挖前和开挖过程中，必须采取措施降低地下水位。,降低地下水位的方法有集水坑降水法和井点降水法。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,（一）集水坑降水法,在基坑开挖过程中，在基坑范围以外设置集水坑，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水流入集水坑中，然后用水泵抽走。,3抽水设备,动画,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,1集水坑设置,集水坑应设置在基础范围以外，地下水走向的上游。,根据地下水量大小、基坑平面形状及水泵能力，集水坑每隔2040m设一个。,集水坑的直径或宽度，一般为0.60.8m。,其深度，随着挖土的加深而加深，要经常低于挖土面0.71.0m。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,（二）井点降水法,在基坑开挖前，在基坑四周设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底以下；同时在基坑开挖过程中仍不断抽水。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,井点降水法有：轻型井点、喷射井点、管井井点、深井井点及电渗井点等。,井点选择根据土的渗透系数、降低水位的深度、工程特点及设备条件等选用。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,1. 轻型井点 沿基坑四周将许多井点管埋入地下，井点管上端通过弯管与总管连接，将地下水从井点管内不断抽出，便可降低地下水位。,（1）轻型井点设备 轻型井点设备是由管路系统和抽水设备组成。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,管路系统包括：滤管、井点管、弯联管及总管等。,轻型井点全貌图,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,（2）轻型井点布置,a. 平面布置,当基坑或沟槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m时，一般可采用单排井点，布置在地下水流的上游一侧（单侧井点）：,其两端的延伸长度不小于基坑（槽）宽度。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,如基坑宽度大于6m或土质不良，则宜采用双排井点。当基坑面积较大时，宜采用环形井点：,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,井点管距离基坑壁一般不宜小于0.71.0m。,井点管间距应根据土质、降水深度、工程性质等按计算或经验确定，一般采用0.8或1.6m。靠近河流处与总管四角部位，井点应适当加密。,一套抽水设备能带动的总管长度，一般为100200m。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,b. 高程布置轻型井点的降水深度,从理论上说，利用真空泵抽吸地下水可达10.3m，但考虑抽水设备的水头损失后，一般不超过6m。,井点管的埋置深度HA（不包括滤管），可按下式计算：,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,H1总管平台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，一般取0.51.0m；,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,i水力坡度，根据实测：环形井点为1/10，单排线状井点为1/4； L井点管至基坑中心的水平距离（m）。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,HA值如大于降水深度6m，则应降低总管平台面标高以满足降水深度要求。,此外在确定井点管埋置深度时，还要考虑到井点管的长度一般为6m，且井点管通常露出地面为0.20.3m。在任何情况下，滤管必须埋在含水层内。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,降低地下水位,当一级轻型井点达不到降水深度要求时，可视土质情况，先用其他方法降水，然后将总管安装在原有地下水位线以下，以增加降水深度。,也可采用二级轻型井点，即先挖去第一层井点所疏干的土，然后再在其底部装设在第二层井点。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,轻型井点施工,轻型井点系统的施工，主要包括施工准备、井点系统安装与使用。,井点系统的安装顺序是：挖井点沟槽、铺设集水总管；冲孔，沉设井点管，灌填砂滤料；弯联管将井点管与集水总管连接；安装抽水设备；试抽。,井点系统施工时，各部件连接均应安装严密，防止接头漏气，影响降水效果。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,轻型井点施工,井点管沉设应当采用冲水管冲孔方法进行，可分为冲孔(图a)与沉管（图b）两个过程。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,轻型井点施工,轻型井点系统安装完毕后，应立即进行抽水试验。经抽水试验合格后，井点孔到地面以下0.51.0m的深度范围内，应用粘土填塞，以防止漏气和地表水下渗。,轻型井点的使用,1）轻型井点使用时，一般应连续抽水。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,轻型井点施工,如果时抽时停，滤网易堵塞，也容易抽出土粒，使出水混浊，并会引起附近建筑物由于土粒流失而沉降开裂；同时由于中途停抽，地下水回升，也会引起土方边坡坍塌等事故。,2）轻型井点正常出水规律“先大后小，先混后清”，否则应立即检查纠正。,2019年5月11日6时43分,土方开挖,轻型井点施工,3）采用井点降水时，应对附近的建筑物进行沉降观测，以便采取防护措施。,4）在抽水过程中，应调节离心泵的出水阀以控制出水量，使抽吸排水保持均匀，达到细水长流。,2019年5月11日6时43分,土方填筑与压实,土料选择与填筑,为了保证填土工程的质量，必须正确选择土料和填筑方法。,碎石类土、砂土、爆破石渣及含水量符合压实要求的粘性土可作为填方土料。,淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量大于8的土，以及硫酸盐含量大于5的土均不能做填土。含水量大的粘土不宜做填土用。,2019年5月11日6时43分,土方填筑与压实,土料选择与填筑,填方尽量采用同类土填筑。,如果，填方中采用两种透水性不同的填料时，应分层填筑，上层宜填筑透水性较小的填料，下层宜填筑透水性较大的填料。,各种土料不得混杂使用，以免填方内形成水囊。,2019年5月11日6时43分,土方填筑与压实,土料选择与填筑,填方施工应接近水平地分层填土、分层压实，每层的厚度根据土的种类及选用的压实机械而定。,应分层检查填土压实质量，符合设计要求后，才能填筑上层。,当填方位于倾斜的地面时，应先将斜坡挖成阶梯状，然后分层填筑，以防填土横向移动。,2019年5月11日6时43分,土方填筑与压实,填土压实方法,填土压实方法有：碾压法、夯实法及振动压实法。,（一）碾压法,碾压法是利用机械滚轮的压力压实土壤，使之达到所需的密实度。,碾压机械有平碾及羊足碾等。,平碾（光碾压路机）是一种以内燃机为动力的自行式压路机，重量615吨。,2019年5月11日6时43分,土方填筑与压实,填土压实方法,羊足碾单位面积的压力比较大，压实效果好。,羊足碾一般用于碾压粘性土，不适于砂性土，因在砂土中碾压时，土的颗粒受到羊足较大的单位压力后会向四面移动而使土的结构破坏。,2019年5月11日6时43分,土方填筑与压实,填土压实方法,松土碾压宜先用轻碾压实，再用重碾压实，较好效果。碾压机械压实填方时，行驶速度不宜过快，一般平碾不应超过2km/h；羊足碾不应超过3km/h。,（二）夯实法,夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，土体孔隙被压缩，土粒排列得更加紧密。,2019年5月11日6时43分,土方填筑与压实,填土压实方法,人工夯实所用的工具有木夯、石夯等；机械夯实常用的有内燃夯土机和蛙式打夯机和夯锤等。,2019年5月11日6时43分,土方填筑与压实,填土压实方法,（三）振动压实法,振动压实法是将振动压实机放在土层表面，在压实机振动作用下，土颗粒发生相对位移而达到紧密状态。,振动碾是一种振动和碾压同时作用的高效能压实机械，比一般平碾提高功效12倍，可节省动力30%。,振动夯实 装载机,2019年5月11日6时43分,土方填筑与压实,填土压实方法,三、影响填土压实的因素,填土压实质量与许多因素有关，其中主要影响因素为：压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。,（一）压实功的影响,填土压实后的干密度与压实机械在其上施加的功有一定的关系,2019年5月11日6时43分,土方填筑与压实,填土压实方法,在开始压实时，土的干