土木工程施工技术01.ppt

第1章 土方工程,1.1 概 述,1.1.1 土的工程分类,八大类（16个级别）：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、 软石、次坚石、坚石、特坚石。,1.1.2 土的工程性质,1.土的可松性：,自然状态下的土，经开挖，其体积因松散而增 加，虽经回填压实，仍不能恢复成原来的体积。,最终可松性系数,最初可松性系数,2土的密度：,天然密度：,指土在天然状态下单位体积的质量（kg/m3）。,土的干密度：,指单位体积土中固体颗粒的质量，即土体孔隙中无水时的单位土重（kg/m3） 。,指土中水的质量与土的固体颗粒质量之比。,3土的含水量：,4土的渗透性：,指水流通过土中孔隙的难易程度。,5原状土经机械压实后的沉降量：,根据不同土质，其沉降量一般在：330cm之间。,式中：P机械压实的有效作用力（MPa） C原状土的抗陷系数（MPa）,当水力坡度 时，地下水在土中渗流 的速度，称渗透系数K。,1.2 土方机械化施工 主要土方施工机械: 推土机、铲运机、单斗挖土机、压实机械等。 1.6.1 主要土方机械的特点与施工方法 （1）推土机 特点切土、推土和卸土； 分类 行走装置：履带式和轮式推土机 操作方式：机械式和液压式操纵。 铲刀安装方式：固定式推土机和回转式推土机。,轮胎式推土机,履带式推土机,直铲推土机的固定式推土铲,回转式铲刀 （a）铲刀平斜 （b）铲刀侧倾,（2）铲运机 特点挖土、运土、卸土和平土； 分类 运行方式：拖式和自行式 操作方式：钢丝绳操纵式和液压式操纵。 卸土方式：强制式、半强制式和自由卸土。,拖式铲运机,自行式铲运机,（3）单斗挖土机,反铲挖掘机,（4）压实机械,轮胎式压路机,轮胎驱动钢轮振动压路机,振动冲击夯,电动蛙式打夯机,1.3 土方填筑与压实,1.3.1 土料的选择和填筑方法,1土料的选择：,碎石类土、砂土、爆破石渣，可作表层以下的填料； 含水量符合压实要求的粘性土，可作各层填料。,不能选用的几种土：,含水量大的土； 淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量8%的土； 硫酸盐含量5%的土。 在道路工程中，粘性土不是理想的路基填料。,2填筑方法：,接近水平的分层填土、分层压实； 采用两种回填土时，应分层填筑，不得混杂使用。,1.3.2 填土压实的方法：,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,振动压实法,非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器,1.3.3 影响填土压实质量的因素,土的含水量、铺土厚度、压实功。,1土的含水量：,最优含水量：使填土压实获得最大密实度时的含水量。,2铺土厚度：,填方每层铺土厚度应根据土质、压实的密实度要求和压实机械的性能确定。,一般H取：200mm300mm。,3压实功：,不同机械有效影响深度不同。,小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土； 应为最优含水量,压实遍数,1.3.4 填土压实的质量检查,1质量要求：,压实系数（c）：是土的施工控制干密度和土的最大干密度的比值。,P42表1-23填土压实系数,2检查方法：,采用“环刀法”按规定取样。,（一般场地平整0.9，填土作地基0.930.96）,土的最优含水量和最大干密度参考表,1.4 基坑施工,1.3.1 土方边坡及其稳定：,m=B/H，m坡度系数,m的物理意义：当基坑深为1米时，边坡宽度的大小。,边坡可以做成：直线形、折线形、踏步形。,1., 土质； 挖土深度； 施工期间边坡上的荷载； 土的含水率及排水情况； 边坡的留置时间。,*土含水量增加，对边坡稳定的影响： 土含水量增加，将增大土的自重，从 而使剪应力增加； 土含水量增加，土颗粒间粘结力减小， 土的抗剪强度降低。,1.3.2 土壁支护：,三种类型：加固型支护、支挡型支护、混合型支护。,1.加固型支护：是对基坑边坡滑动棱体范围及其附近土体进行加固，改善其物理力学性能，使其成为具有一定强度和稳定性的土体结构，从而保证土体结构，并兼有抗渗作用。,按施工方法分： 深层搅拌水泥土桩墙支护； 高压喷射旋喷桩支护。,2.支挡型支护：是利用设置在基坑土壁上的支挡构件承受土壁的侧压力及其他荷载，保持土体结构的稳定。,按施工方法分： 土钉支护（土钉墙）； 土层锚杆支护； 排桩式支护； 板桩支护； 钢木支撑。,*若按受力状态分： 横撑式支撑、板桩式支护结构（悬臂式、支撑式）、重力式支护结构（如：地下砼连续墙）。,重力式水泥土墙： 水泥土墙是通过搅拌桩机将水泥与土进行搅拌，形成柱状的水泥加固土（搅拌桩），而构成重力式支护结构。,重力式水泥土墙支护结构的设计包括： 整体稳定； 抗倾覆稳定； 抗滑移稳定； 位移； 其他：验算抗渗、墙体应力、地基强度。,板桩：,1板桩设计的五要素：,板桩工程事故失败的主要原因：, 入土深度不够，在土压力的作用下， 板 桩的入土部分走动而出现坑壁滑坡；, 板桩本身刚度不够，在土压力作用下失 稳弯曲；, 支撑或拉锚的强度不够；, 拉锚长度不足，锚碇失去作用而使土体 滑动；, 板桩位移过大，造成周边环境的破坏。, 入土深度； 截面弯矩； 支点反力； 拉锚长度； 板桩位移。,2“等值梁法“计算原理：,单支点板桩的计算原理（分：自由支撑和嵌固支撑）,自由支撑单支点板桩：,计算Mmax，选择板桩截面。,嵌固支撑单支点板桩：,用等值梁法计算嵌固支撑单支点板桩内力：,计算作用于板桩上的主动土压力和被动土压力； 计算板桩上土压力强度为零的点C至地面的距离； 将板桩在C点截断，利用X=0，M=0，计算等值梁AC 段的支座反力Rc和支撑反力Ra； 计算板桩的入土深度； 根据“等值梁”的受力图，求得Mmax；选择板桩截面。,1.3.3 基坑、基槽土方工程量计算,1基坑：,2基槽： 条形基础的基槽在某一段长度内，基槽截面形状、尺寸不变时：,管沟土方量计算：,1.3.4 降水,降水方法：,集水坑降水法、井点降水法。,1集水坑降水法：,是在基坑开挖过程中，沿坑底周围或中央开挖有一定坡度的排水沟，在坑底每隔一定距离设一个集水坑，地下水通过排水沟流入集水坑中，然后用水泵抽走。,适用范围：面积较小、土质较好、粗颗粒土层或粘性土层、降水深度不大的基坑（槽）开挖工程。, 集水坑的设置：, 抽水设备：,离心泵、潜水泵、软轴水泵。,流砂的产生与防治：, 产生的原因：, 防治方法：, 改变动水压力方向；, 减小动水压力，增大渗流路径。,2井点降水法：,3轻型井点：, 轻型井点设备：,管路系统：滤管、井点管、弯联管、总管。,抽水设备：真空泵、射流泵、隔膜泵。, 轻型井点布置：,平面布置：,单排线状布置：B6m 双排线状布置； 环状布置。, 高程布置：, 高程布置：,式中：HA井点管的埋设深度（m）； H1井点管埋设面至基坑底面的距离； h1基坑底面至降低后的地下水位的距离； 取0.51m。 I水力坡度；单排：1/4；双排：1/10。 L井点管至基坑中心的水平距离。（当井点管为 单排布置时，为井点管至对边坡脚的水平距离）,示例：基坑底宽1.8m，深3m，地下水位距地面1.2m，土方边坡1：0.5， 采用轻型井点降水。 试确定： 平面布置类型； 井点管最小埋深及要求的降水深度； 当采用6m长井点管时，其实际埋深及降水深度。,最小降水深度S：基坑中心的降水深度, 计算基槽上口宽度：, 采用单排线状布置。, 最小埋深HA及降水深度S：, 若采用6m井点管，确定HA和S：,【解】, 轻型井点系统涌水量计算：, 轻型井点系统的类型：,无压完整井、无压非完整井； 承压完整井、承压非完整井。,地下含水构造的种类,式中：Q涌水量（m3/d）； K渗透系数（m/d）； H含水层厚度（m）； S水位降低值（m）； R抽水影响半径（m）；,x0假想半径（m）；,F井点管包围的面积（m2）。,适用条件：矩形基坑的长宽比5； 基坑宽度2R。,无压完整井涌水量计算：, 涌水量计算：,无压非完整井涌水量计算：,H0抽水影响深度（m）。,H0的取值：,承压完整井涌水量：,M承压含水层厚度。,间距：,设备基础施工，基坑底宽8米，长12米，深4米，土方边坡1：0.5，不透水层距地面9米，地下水位距地面1.5米，K=5，井点管长6米，直径50毫米，滤管长1米。 试进行轻型井点设计。,示例：, 井点管的数量及间距：,数量：,式中：q单根井点管的最大出水量（m3/d）； d滤管直径（m）； l滤管长度（m）；,【解】,井点管布置：,根据基坑尺寸，采用环状井点。,而, 满足要求。,判断井点管类型：,属无压非完整井。,满足条件。,计算涌水量：,而含水层深度：,又：,井点管布置：,数量：,井距：,场地平整,基坑工程,填筑压实,机械化施工,总结,1.1 土的可松性在工程中有哪些应用？,1.2 场地设计标高的确定方法有几种？它们有何区别？ 1.3 试述影响边坡稳定的因素有哪些？并说明原因。 1.4 土壁支护有哪些形式？ 1.5 试述“相当梁法”的计算原理。 1.6 水泥土墙设计应考虑哪些因素？ 1.7 降水方法有哪些？其适用范围有哪些？ 1.8 简述流砂产生的原因及防治措施？ 1.9 轻型井点的设备包括哪些？ 1.1