建筑施工技术土方工程介绍课件PPT.ppt

第一章土方工程 教学目的与要求 1 了解土的工程分类及其工程物理性质 基坑 槽 土方量计算 维护坑 槽 稳定的做法 拉锚和土层锚杆的构造及施工艺 制定土方开控的方法 了解降低地下水位的方法 集水坑降 井点降水 了解轻型井点设计及计算方法 理解轻型井点计算实例 2 掌握场地平整的计算 土方压实的基本方法 推土机 铲运机 挖土机的特点 作业方式 教学重点与难点 1 重点 土的工程分类及其工程物理性质 支护结构破坏形成 填土质量控制 流砂产生的原因 2 难点 场地平整相关土方量的计算方法 挖土机作业方式 教学内容 1 土的工程分类及其工程物理性质 2 基坑 槽 的土方开挖 3 土方填筑与压实 4 土方工程的机械化施工 5 人工降低地下水位 第一章土方工程 第一节土的分类及其工程物理性质第二节基坑 槽 的土方开挖第三节土方填筑及压实第四节土方工程机械化施工第五节人工降低地下水 概述土方工程包括土方的开挖 运输 填筑和压实等施工过程 有时还要进行排水 降水 土壁支撑等辅助工作 在建造工程中 最常见的土方工程有 场地平整 地下室和基坑 槽 及管沟的开挖与回填 地坪填土 路基填筑及基坑回填土等 第一节土的分类及其工程物理性质 一 土方工程施工特点二 土的工程分类三 土的工程物理性质 一 土方工程施工特点 施工面广工程量大劳动繁重施工条件复杂 土的分类繁多 其分类法也很多 如按土的沉积年代 颗粒级配 密实度 液性指数分类等 在建筑施工中按照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 二 土的工程分类 现场鉴别 见表1 1 二 土的工程分类 二 土的工程分类 1 土的天然含水量 水的质量与固体颗粒质量之比 以百分数表示 即式中 土中水的质量 土中固体颗粒的质量 越大 越不利 当 5 干土 5 30 湿土 30 饱和土 含水率影响挖土的难易 边坡坡度 回填压实程度 三 土的工程物理性质 土的组成 土一般是由固体颗粒 固相 水 液相 空气 气相 三部分组成 2 土的密度 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 1 土的天然密度 三 土的工程物理性质 式中 土的总质量 土的天然体积 2 土的干密度 指单位体积土中固体颗粒的质量 式中 土中固体颗粒的质量 土的天然体积 越大 土越密实 干密度影响基坑底及回填土压实程度 干密度常用于填土夯实质量的控制指标 三 土的工程物理性质 3 土的可松性 可松性 自然状态土经开挖后 体积增大 回填压实後 其体积仍不能恢复原状的性质 土的可松性用可松性系数表示 即 三 土的工程物理性质 式中 土的最初可松性系数 土的最终可松性系数 土在天然状态下的体积 土被挖出后在松散状态下的体积 土经压实后的体积 可松性影响平衡调配 场地设计标高 机具数量 三 土的工程物理性质 4 土的渗透性 水流通过土中孔隙的难易程度 水在单位时间内穿透土层的能力 土的渗透性用渗透系数k表示 渗透系数是指水在单位时间内穿透土层的能力 渗流速度 三 土的工程物理性质 5 土的孔隙比和孔隙率 补充 土的孔隙比是指土中孔隙体积与土颗粒体积之比 土的孔隙率是指土的孔隙体积与全部土的体积之比 用百分率表示 式中 e 土的孔隙比 n 土的孔隙比 vv 土中孔隙体积 m3 vs 土中的固体颗粒体积 m3 v 土的总体积 m3 三 土的工程物理性质 第二节基坑 槽 的土方开挖 一 土方边坡二 土方量计算 基坑 基槽 三 场地平整四 土壁支护五 基坑支护结构六 拉锚与土层锚杆七 土钉支护八 深基坑工程土方开挖 一 土方边坡 1 土方边坡坡度 在开挖基坑 沟槽时 为了防止塌方 保证施工安全及边坡稳定 其边沿应考虑放坡 边坡坡度 土方边坡的坡度以其高度与底宽之比表示 一 土方边坡 2 边坡形式 直线坡 折线坡 阶梯形 3 不放坡 直壁开挖不加支撑 的允许深度规定 密实 中密的砂土和碎石土为1m 硬塑 可塑的轻亚粘土及亚粘土为1 25m 硬塑 可塑粘土为1 5m 坚硬的粘性土为2m 4 深度在5m内的基坑 管沟边坡的最陡坡度 不加支撑 参见表1 4 一 土方边坡 深度在5m内的基坑 基槽 管沟边坡的最陡坡度 一 土方边坡 二 土方量计算 基坑 基槽 三 场地平整 四通一平 通水 通电 通路 通讯 场地平整通常是挖高填低 就是将自然地面经人工或机械施工改造成我们所要求的设计平面 场地平整步骤 确定场地设计标高计算场地各点的施工高度计算挖填方土方量确定平整调配方案选择土方机械拟定施工方案 三 场地平整 设计步骤 1 初步确定场地设计标高a 划分方格网a 10 50m或a 20mb 确定方格网各角点实际标高根据地形等高线确定设计标高 1 确定场地设计标高 2 调整场地设计标高 土的可松性影响 总挖方体积为 总填方体积为 场地设计标高调整为 2 调整场地设计标高 取土或弃土的影响h 2 调整场地设计标高 泄水坡度的影响 2 调整场地设计标高 方格网划分方格网图由设计单位 一般在1 500的地形图上 将场地划分为边长a 10 40m的若干方格 一般为20m 20m或40m 40m 与测量的纵横坐标相对应 在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高 h 和设计标高 hn 场地各个角点的施工高度计算施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差 是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度 各方格角点的施工高度按下式计算 式中hn 角点施工高度即填挖高度 以 为填 为挖 m n 方格的角点编号 自然数列1 2 3 n 确定零点 零线 划分挖填区方格边线一端施工高程为 若另一端为 则沿其边线必然有一不挖不填的点 即为 零点 2 场地及边坡土方量的计算 1 方格网法 计算零点位置按下式 式中 x1 x2 角点至零点的距离 m h1 h2 相邻两角点的施工高度 均用绝对值 m a 方格网的边长 m 2 场地及边坡土方量的计算 1 方格网法 1 方格网法 计算各方格中土方量 1 方格网法 四角棱柱a 角点全填或全挖 b 角点二填或二挖 1 方格网法 四角棱柱c 角点一填 挖 或三挖 填 填方部分 挖方部分 三角棱柱体积计算 略 二 场地土方计算公式 2 场地及边坡土方量的计算 所求土方量为 2 断面法 地形不平的情况下 2 场地及边坡土方量的计算 3 边坡土方量计算 三棱柱边坡体积 当两端断面面积相差很大时 三棱锥边坡体积 3 边坡土方量计算 四 土壁支护 作用 建筑密集地区 防止地下水渗入基坑形式 木挡板横撑式 水平挡土板 断续式粘性土 挖掘深度 3 连续式潮湿土 散粒土 5 垂直挡土板松散或湿度很高的土 深度不限 五 基坑支护结构 作用 挡土 挡水分类 重力式支护结构深层搅拌水泥土桩 旋喷桩幕墙 非重力支护结构悬壁式 内撑式 坑外锚拉式 边坡稳定式结构土钉墙 档土墙 五 基坑支护结构 1 重力式支护墙类型 1 深层搅拌水泥土桩挡墙原理 特制进入土层深处 深层搅拌和喷水泥固化剂与地基土原位拌合成水泥土桩 桩相互搭接成壁状挡墙适用 任何平面形状的基坑另外深度大时可加筋适用于软土区 五 基坑支护结构 2 旋喷桩挡墙原理 钻杆钻孔 提杆喷水泥浆固化剂 与地基土成小泥土桩 桩连成帷幕墙 适用 同上且用狭窄地区 五 基坑支护结构 2 非重力式支护墙类型 1 型钢支柱挡板支护挡墙原理 支柱打入土中 支柱间设木挡板适用 土质好 地下水位较低地区 2 钢板桩原理 钢桩打入土中 挡土挡水适用 软土地基 钢板桩截面形式 2 非重力式支护墙类型 3 钢筋混凝土桩排桩挡墙桩类型 钻孔灌注桩 沉管灌注桩 挖孔灌注桩适用 钻孔桩h7 13基坑 深基坑支护 600 1100沉管桩 h10 以下 500 800挖孔桩 单层地下室 800 1200 2 非重力式支护墙类型 4 地下连续墙适用 深度大 地下结构层数多的深基础 钢筋混凝土桩排桩挡墙桩布置形式 3 支撑系统类型 分类 基坑内支撑钢支撑 钢筋混凝土支撑 基坑外拉锚顶部拉锚 土层拉锚 1 钢结构支撑特点 拚拆方便 重复使用 变形大 支肋小 间距小 影响挖土分类 钢管支撑 h型钢支撑 3 支撑系统类型 2 钢筋混凝土支撑特点 刚度大变形小 但形成支撑慢分类 对撑 角撑 圆形支撑 桁架式支撑构造 c30以上 截面 腰梁 支撑 4 支护结构破坏形式 1 非重力式支护强度破坏 2 非重力式支护稳定性破坏 3 重力式支护结构强度破坏 六 拉锚与土层锚杆 分类 拉锚 坑外地表设置 锚杆 坑内沿坑壁设置适用 较密实沙土 土粉 硬塑及坚硬粘性土层或岩石层环境 底下埋设物不允许损伤 慎用 周围有地面 地下构筑物 限用 一 拉锚组成围护桩 拉杆 锚固体 桩式地面拉锚 拉杆水平浅埋地表板式地面拉锚 拉杆钻孔斜置 二 土层锚杆 1 锚杆支护体系构造组成 a 支护挡墙 钢板桩 灌注桩 地连墙b 腰梁及托架 把由挡墙传来荷载 传给锚杆c 锚杆 锚头 拉杆 锚固体 二 土层锚杆 二 土层锚杆 2 土层锚杆类型 二 土层锚杆 3 土锚的承载能力 极限抗拔力 拉杆的极限抗拉强度 拉杆与锚固体间的极限握裹力s锚固体与土体间的极限侧阻力 二 土层锚杆 4 土层锚杆施工 1 准备 2 钻孔钻孔机具 冲击式钻孔机 螺旋式钻孔机钻孔方法 螺旋钻孔干作法适用于地下水位以上的粘土 粉质粘土 沙土压水钻进成孔法 软硬土都适用扩孔方法 机械扩孔 爆炸扩孔 水利扩孔 压浆扩孔 3 拉杆制作安装 拉杆除锈 油 防腐处理 拉杆制作 拉杆长度 设计长度 张拉长度 4 注浆形成锚固段 防腐蚀 改善周围土体力学性能载力更大 材料 水泥425号以上普硅水泥 水泥浆 水灰比0 4 0 45 水泥沙浆 灰沙比1 1 1 1 2 水灰比 注浆方法 一次注浆法 二次注浆法 5 张拉 锁定 二 土层锚杆 5 土层锚杆实验 基本实验 验收实验 七 土钉支护 构造 适用 开控支护 天然边坡支护类型 钻孔注浆型 打入型 射入型 八 深基坑工程土方开挖 一 开挖方法 二 开挖注意事项 一 开挖方法 1 无支护结构基坑开挖 放坡开挖 特点 占地面积大 适用四周场地开阔 周围无临近建筑物 地下管线和道路 一 开挖方法 2 有支护结构基坑开挖 盆式开挖先挖中间 后挖四周特点 挡墙的无支撑 暴露时间短 开挖速度慢 适用较密支撑 岛式开挖先挖四周 后挖中心特点 速度快 挡墙受荷时间长 适用无支撑或边桁架大空间支护 二 开挖注意事项 1 基坑开挖的时空效应2 先撑后挖 严禁超挖3 防止坑底隆起变形4 防止边坡失稳5 防止位移和倾斜6 对邻近建筑物及地下设施保护 第三节土方填筑及压实 一 土料要求二 填筑要点三 填土的压实方法四 影响压实质量因素 一 土料要求 碎石土类 爆破石渣 表层下填料 粒径不超过2 3层厚 大块料不集中 沙土 表层以下碎块草皮 含有机质土无压实要求时淤泥 淤泥质土一般不做填料盐渍土 不含盐晶 盐块 含盐植物的根茎 二 填筑要点 1 施工要求 填不同类土料时 透水性大的在下 透水性小的在上 以免形成水囊 填土位于斜坡时 将坡挖成阶梯状 分层填筑2 填土压实的质量检查 三 填土的压实方法 1 碾压法平滚碾 粘性或非粘性土羊足碾 粘性土适用大面积填土气胎碾 压土质量好2 夯实法分类 土夯 挖式打夯机 火力夯 夯土机适用 小面积回填土 较厚土层3 振动法适用 非粘性土 四 影响压实质量因素 1 压实法 含水率一定时 越大 压实功越大当 当 不再起作用 所以 不少土2 3遍 亚砂土3 4遍 亚粘土 粘土5 6遍2 含水量 最佳含水量过干 颗粒的厚阻力大 不易压实 故洒水湿润过湿 水占地体 故翻松晾干 吸水处理 第四节土方工程机械化施工 一 推土机二 铲运机三 单头挖土机 一 推土机 分类 索式 油压式特点 操作灵活 运转方便 速度快 能缓缓坡适用 场地平整 清理 平沟坑 挖浅基坑 1 3类土 经济 远距100米 40 60米 一 推土机 施工方法 下坡推土 借自重 增加推土能力 适用于狭长场地 并列推土 2 3台机平排 增大推土量 适用于大面积场地 槽形推土 一条作业线重复运行 增大推土量 多铲集运 多次铲土 一次推送 缩短运时 硬质土 二 铲运机 分类 自行式 拖式 索式 油压式特点 操作灵活 速度快 生产率高 费用低适用 开挖大基坑 填筑堤坝 路基 含水量不超过去时27 一 三类土 二 铲运机 一 运行路线 如图1 33 二 施工方法 1 下坡铲土法 借自重2 跨铲法 形成土槽增加铲量3 助铲法 与推土机协作业 三 单斗挖土机 分类 正铲 反铲 拉铲 抓铲 机械式 液压式 一 正铲挖土机特点 前进向前 强制切土 卸土 侧面 后面 二 反铲挖土机特点 后退向下 强制切土 挖掘力比正铲小作业方式 沟端 沟侧 三 拉铲挖土机特点 后退向下 自重切土 四 挖土机 与汽车配套计算1 挖土机数 2 自卸汽车配合计算 第五节人工降低地下水 一 坑降水集水法二 井点降水三 轻型井点降水 第五节人工降低地下水 影响 地下水渗入基坑 挖土困难 边坡塌方 地基浸水 影响可载力方法 集水坑降水 轻型井点降水 一 集水坑降水法 方法 沿坑壁边缘设排水沟 隔段设集水井 由水泵将井中水抽出坑外 构造 一 集水坑降水法 1 水坑设置平面 设在基础范围外 地下水上游排水沟 宽0 2 0 3m深0 3 0 6沟底设纵坡0 2 0 5 始终比挖面低0 4 0 5m集水坑 宽径0 6 土面0 7 1 0m 防边坡失稳 一 集水坑降水法 2 泵选用 离心泵 抽水原理 潜水泵 特点 体积小 质量轻 移动方便 安装简单 不需引力3 运用粗粒土层和降水量小粘性土 一 集水坑降水法 4 流砂及其防治 现象 挖坑时 坑底下的土随水涌入坑内 边挖边冒 无法挖深 流砂发生的条件 a 层中有厚度 250mm的粉土砂土层b 土的含水率 30 或孔隙率 43 c 粘粒含量75 d 砂土渗透系数 排水性差