学习模块1：土方工程施工.ppt

建筑工程技术专业 学习模块一 土方工程施工 建筑工程技术专业 引例 某建筑为科研所内部办公用房 地上14层 地下2层 总建筑面积29995 66平方米 东临南三街 北部为正在施工的联想大厦C座 南面紧邻居民小区 西面为废弃厂房和居民区 建筑平面呈长方形 地下室外墙基本紧贴距地块四周红线 地下室埋深约为 10 8米 设备 电梯井埋深约为 11 8米 根据岩土工程勘察报告 土层可分为两层 人工堆积层和第四季沉积层 工程在基坑开挖范围内 局部区域存在上层滞水 层间潜水及潜水在基础埋深以下 思考 1 该工程如何进行开挖 2 开挖机械如何选择 3 基坑土方量如何计算 建筑工程技术专业 土方工作的主要内容 主要工作 挖 运 填 压 平 准备工作 施工排 降水辅助工作 土壁支护 思考1 要建造一栋民用住宅楼 第一步要做什么 常见的土方工程 场地平整基坑 槽 及管沟开挖地下工程大型土方开挖土方填筑 思考2 你见过哪些土方工程 建筑工程技术专业 主要内容 学习单元1 认识土的工程性质学习单元2 计算土方工程量学习单元3 土方开挖 施工排降水 基坑支护 学习单元4 填筑土方并压实 建筑工程技术专业 学习目标 1 了解土的分类及工程性质2 掌握土方量计算 施工排降水方法 基坑支护方法3 熟悉土方机械4 掌握土方工程质量验收 能看懂地质勘探报告 能在施工现场简单鉴别土的类别 会计算土方工程量 会编制基坑降水施工方案 会编制土方开挖专项施工方案 建筑工程技术专业 学习重 难点 学习重点 1 施工降水的方法2 基坑支护的方法学习难点 1 土方开挖专项施工方案的确定 建筑工程技术专业 学习单元1 土的类别及土的工程性质 工作任务1 判断土的类别一 根据土的颗粒大小可分为 岩石 碎石土 砂土 粉土 粘性土 详细的分类 见 岩土工程勘察规范 GB50021 2001二 根据土的开挖难易程度分为 松软土 普通土 坚土 等八大类 建筑工程技术专业 学习单元1 土的类别及土的工程性质 思考2 在施工现场如何对土的类别进行简易判别 建筑工程技术专业 学习单元1 土的类别及土的工程性质 工作任务2 认识土的工程性质一 土的天然含水量二 土的天然密度三 土的干密度四 土的可松性五 土的渗透性 建筑工程技术专业 一 土的天然含水量 土的天然含水量是指土中水的质量与土的固体颗粒之间的质量比 以百分数表示 mw 土中水的质量 ms 土中固体颗粒的质量 土的含水量测定方法 把土样称量后放入烘箱内进行烘干 100 105 C 直至重量不在减少为止 称量 第一次称量为含水状态土的质量 第二次称量为烘干后土的质量ms 利用公式可计算出土的天然含水量 如何测定土的含水量 建筑工程技术专业 一 土的天然含水量 土的含水量表示土的干湿程度 土的含水量 5 以内 干土 5 30 以内 潮湿土 大于30 湿土 各类土的最佳含水量如下 砂土为8 12 粉土为9 15 粉质粘土为12 15 粘土为19 23 建筑工程技术专业 工程意义 含水量对于挖土的难易 施工时边坡稳定及回填土的夯实质量都有影响 例 测定土的含水量时 用环刀法取样 如图1 1所示 土样取出后 放在天平上称量质量300g 然后放入烘箱内进行烘干 烘干后质量为250g 已知环刀自重50g 求土的天然含水量 解 土中固体颗粒的质量ms 250 50 200g土中水的质量mw 300 250 50g土的天然含水量 建筑工程技术专业 二 土的天然密度 土的天然密度天然密度是指土在天然状态下单位体积的质量 用 表示 即 m 土体的质量 V 土的天然体积 土的密度一般用环刀法测定 用一个体积已知的环刀切入土样中 上下端用刀削平 称出质量 减去环刀的质量 与环刀的体积相比 即得到土的天然密度 如何测定土的密度 建筑工程技术专业 三 土的干密度 土的干密度 指单位体积土中固体颗粒的质量 用 d表示 即 mS 土中固体颗粒的质量V 土的天然体积 干密度工程意义 在填土压实时 土经过打夯 质量不变 体积变小 干密度增加 我们通过测定土的干密度 d 从而可判断土是否达到要求的密实度 干密度对土方施工有什么影响 建筑工程技术专业 四 土的可松性 土的最初可松性 天然土经开挖后 其体积因松散而增加 虽经振动夯实 仍然不能完全复原 土的这种性质称为土的可松性 KS KS 土的最初 最终可松性系数V1 土在自然状态下的体积V2 土经开挖成松散状态下的体积V3 土经压 夯 实后的体积 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表1 1所示 土的可松性对土方施工有什么影响 建筑工程技术专业 四 土的可松性 表1 1土的可松性系数 建筑工程技术专业 四 土的可松性 例 建筑物外墙为条形毛石基础 基础平均截面面积为3 0m2 基坑深2 0m 底宽为1 5m 地基为亚粘土 计算100延米长的基槽土方挖方量 填土量和弃土量 边坡坡度1 m 1 0 5 Ks 1 30 K s 1 05 解 m 边坡坡度系数 m B HB mH 0 5 2 1 0m挖土体积 截面面积 长 建筑工程技术专业 五 土的渗透性 土的渗透性是指土体被水透过的性质 水流通过土中孔隙的难易程度 V KIK 渗透系数I 水力坡度I h Lh H1 H2H1 高水位H2 低水位L 渗流路程 图1 4土的渗透性实验室测定 建筑工程技术专业 五 土的渗透性 Q 流水量V 渗流速度A 土样横截面面积 现场抽水试验示意图 建筑工程技术专业 五 土的渗透性 现场抽水试验示意图 K值的现场抽水试验测定 对重大工程 宜采用现场抽水试验以获得较准确的值 其方法如图所示 在现场设置一抽水孔 并距抽水孔为X1 X2处设两个观测井 三者位于一直线上 待抽水稳定后 测得X1 X2处观测孔中的水深L1 L2 并由抽水孔中相应的抽水量Q 由下式求得K值 建筑工程技术专业 学习了土的工程分类知识 学会在施工现场用简易方法判别土的类别认识了土的工程性质 了解了土的工程性质对土方施工的影响 返回 建筑工程技术专业 思考与训练 1 土按开挖的难易程度分几类 各类特征是什么 2 简述土的可松性及其对土方施工的影响 建筑工程技术专业 学习单元2 计算土方工程量 学习模块一 土方工程施工 建筑工程技术专业 学习目标 1 了解场地平整土方量的计算方法2 掌握基坑土方量计算方法3 掌握基槽土方量的计算方法 会熟练 准确计算基坑 基槽土方量 会用方格网法 断面法计算场地平整土方量 建筑工程技术专业 学习重 难点 学习重点 1 基坑土方量的计算2 基槽土方量的计算学习难点 方格网法计算场地平整土方量 建筑工程技术专业 1 平整场地 平整场地是指厚度在300mm以内的挖填 找平工作 2 挖基坑 挖基坑指挖土底面积在20以内 且底长为底宽3倍者 3 挖基槽 挖基槽指挖土宽度在3m以内 挖土长度等于或大于宽度3倍以上者 4 挖土方 挖土方指挖土宽度在3m以上 挖土底面积在20以外 平整场地厚度在300mm以外者 5 土方回填 常见的有 基础回填 室内回填 管道沟槽回填 1 什么是场地平整 2 什么是基坑开挖 3 什么是基槽开挖 4 什么是大型土方开挖 5 什么是土方回填 建筑工程技术专业 主要内容 工作任务1 计算场地平整土方量工作任务2 计算基坑开挖土方量工作任务3 计算基槽开挖土方量 建筑工程技术专业 判断 某多层建筑外墙基础断面形式如图所示 长为55m某建筑进行基础开挖 单个基础底面积为2 8 3 6m某建筑物地下室平面尺寸为51 11m 建筑工程技术专业 工作任务1 计算场地平整土方量 一 土方边坡土方边坡坡度以其挖方深度H与边坡底宽B之比来表示 m B H 称为坡度系数 土方边坡大小应根据土质 开挖深度 开挖方法 施工工期 地下水位 坡顶荷载及气候条件等因素确定 建筑工程技术专业 工作任务1 计算场地平整土方量 边坡可做成直线形 折线形或阶梯形 土方边坡坡度一般在设计文件上有规定 若设计文件上无规定 可按照 建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202 2002第6 2 3的规定执行如表1 3 m的确定原则 保证土体稳定 施工安全 又要节省土方 建筑工程技术专业 工作任务1 计算场地平整土方量 建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202 2002规定临时性挖方边坡值 建筑工程技术专业 工作任务1 计算场地平整土方量 二 场地平整土方量的计算方法方格网法 地形较平坦时用断面法 用于地形起伏变化较大 断面不规则的场地 建筑工程技术专业 工作任务1 计算场地平整土方量 方格网法 例 某建筑场地地形图如图1 22所示 方格网a 20m 土质为中密的砂土 设计泄水坡度ix 3 iy 2 不考虑土的可松性对设计标高的影响 场地中心点8的设计标高为43 71m 计算挖填土方量 建筑工程技术专业 一 方格网法计算土方量的步骤 1 划分方格网由设计单位 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 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 如图1 18所示 2 计算场地各个角点的施工高度 hn 角点施工高度 以 为填 为挖 n 方格的角点编号 建筑工程技术专业 一 方格网法计算土方量的步骤 3 计算 零点 位置 确定零线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 图1 19 建筑工程技术专业 一 方格网法计算土方量的步骤 3 计算 零点 位置 确定零线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 图1 19 建筑工程技术专业 一 方格网法计算土方量的步骤 4 计算方格土方工程量按表1 6所列计算公式 逐格计算每个方格内的挖方量或填方量 建筑工程技术专业 一 方格网法计算土方量的步骤 5 计算边坡土方量 三角棱锥体边坡体积 三角棱柱体边坡体积 建筑工程技术专业 一 方格网法计算土方量的步骤 6 计算土方总量将挖方区 或填方区 所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总 即得该场地挖方和填方的总土方量 建筑工程技术专业 二 例题详解 建筑工程技术专业 二 例题详解 1 计算施工高度 2 确定零点和零线 建筑工程技术专业 二 例题详解 3 计算土方量 1 全挖全填方格 建筑工程技术专业 二 例题详解 2 方格四个角点中 部分是挖方 部分是填方时 图1 25 其挖方或填方体积分别为 建筑工程技术专业 二 例题详解 3 方格三个角点为挖方 另一个角点为填方时 建筑工程技术专业 二 例题详解 4 总土方量总挖方量 17 91 117 270 0 03 35 28 234 04 674 26m3总填方量 136 25 9 263 214 03 40 3 0 038 679 27m3 建筑工程技术专业 二 例题详解 5 计算边坡土方量首先确定边坡坡度 因场地土质系中密的砂土 且地质条件较差 挖方区边坡坡度采用1 1 25 填方区边坡坡度采用1 1 50 场地四个角点的挖填方宽度为 角点5挖方宽度0 93 1 25 1 16米角点15挖方宽度0 38 1 25 0 48米角点1挖方宽度0 39 1 5 0 59米角点11挖方宽度0 97 1 5 1 46米 建筑工程技术专业 二 例题详解 建筑工程技术专业 二 例题详解 挖方区边坡土方合计 24 11立方米 挖方区土方边坡 建筑工程技术专业 二 例题详解 填方区边坡土方量 填方区边坡土方量合计 33 05立方米 建筑工程技术专业 二 例题详解 场地及边坡土方量总计 挖方674 26 24 11 698 37填方679 27 33 05 712 32 建筑工程技术专业 三 断面法 方法 沿场地取若干个相互平行的断面 可利用地形图定出或实地测量定出 将所取的每个断面 包括边坡断面 划分为若干个三角形和梯形 建筑工程技术专业 三 断面法 建筑工程技术专业 工作任务2 计算基槽土方量 基槽土方量可沿长度方向分段计算 什么是基槽 1 第一段土方量 1 第一段的长度 建筑工程技术专业 工作任务2 计算基槽土方量 建筑工程技术专业 工作任务3 计算基坑土方量 什么是基坑 建筑工程技术专业 学习土方工程量的计算方法与计算步骤学会计算基坑 槽 土方量 返回 建筑工程技术专业 思考与训练 1 某多层建筑外墙基础断面形式如图所示 长为55m 地基土为硬塑的粘土 土方边坡坡度为1 0 33 已知土的最初可松性系数为1 3 最终可松性系数为1 04 计算基础施工时的土方挖方量 若留下回填土后 余土要求外运 计算预留回填土量及弃土量 建筑工程技术专业 建筑工程技术专业 学习单元3 土方开挖 建筑工程技术专业 学习模块一 土方工程施工 建筑工程技术专业 1 在场地平整施工前 测设平场范围线和标高 思考 土方开挖前要做哪些准备工作 2 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 3 进行施工排降水 4 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 5 制定施工方案 包括基坑支护方案 建筑工程技术专业 主要内容 工作任务1 选择土方施工机械工作任务2 制定土壁支护方案工作任务3 编制施工降水方案工作任务4 开挖基坑并验槽 建筑工程技术专业 学习目标 1 了解土方开挖前要做哪些施工准备和辅助工作 熟悉土方施工机械及实用范围2 掌握土壁支护的方法 常用基坑降水的方法3 知道基坑开挖的顺序和验槽的要点 能根据施工现场实际情况正确选择施工机械 会编制常用基坑支护专项施工方案 会编制基坑水 降水方案 能编制基坑开挖方案 会验槽 建筑工程技术专业 学习重 难点 学习重点 1 土壁支护的方法 常用基坑降水的方法2 验槽的要点3 土方填筑的质量要求学习难点 1 根据施工现场实际情况正确制定土壁支护的方案2 正确选择基坑降水的方法并编制施工降水方案 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 一 常用土方施工机械 一 推土机1 组成 拖拉机 推土铲刀2 行走方式 履带式 轮胎式3 铲刀操纵方式 钢丝绳操纵液压操纵 4 特点 操纵灵活 运转方便 所需工作面较小 功率大 行驶快 易于转移 能爬300左右的缓坡5 适用范围 多用于清理场地 平整土地 开挖深度不大的基坑 填平沟槽以及配合铲运机 挖土机等工作 推土机可以推挖一 三类土 推送距离宜在100米以内 以运距在50米以内经济效果最好 建筑工程技术专业 6 施工方法 下坡推土法 分批集中一次推土法 并列推土法 槽形推土法 铲刀上附加侧板 工作任务1 选择土方施工机械 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 二 铲运机铲运机是一种利用装在前后轮轴或左右履带之间的带有铲刃的铲斗 在行进中顺序完成铲削 装载 运输和卸铺的铲土运输机械 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 1 特点 能综合完成挖土 运土 卸土和平土工作 全能 管理简单 效率高 运转费用低 对行使道路要求较低 2 适用范围 坡度在15度以内 含水量不超过27 的一 三类土的大面积场地平整 大型基坑 填筑堤坝和路基 不适用于砾石土 冻土和沼泽地区施工 自行式铲运机适用于运距800 3500m的大型土方工程施工 以运距在800 1500m的范围内生产效率最高 拖式铲运机适用于运距在80 800m的土方工程施工 而运距在200 350m时效率最高 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 3 开行路线 环形路线 用于地段短 起伏不大的挖填工程 8字形路线 用于地段长 起伏大 挖填交替的工程 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 三 单斗挖土机 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 1 正铲 前进向上 强制切土 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 适用于开挖高度大于2米的无地下水的干燥基坑及土丘等 挖掘能力大 生产率高 能开挖停机面以上的一 四类土 但需汽车配合运土 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 2 反铲 后退向下 强制切土 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 其挖掘能力比正铲小 能开挖停机面以下的一 三类土 亦可用于地下水位较高的土方开挖 适用于开挖停机面以下6 5米深以内的土方 挖土时可用汽车配合运土 也可弃土于坑槽附近 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 3 拉铲 后退向下 自重切土开挖深度 宽度大 甩土方便 能开挖停机面以下的一 二类土适用于开挖大型基坑及水下挖土 填筑路基 修筑堤坝等 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 4 抓铲 直上直下 自重切土其挖掘力较小 只能开挖停机面以下一 二类土 如挖窄而深的基坑 疏通旧有渠道以及挖取水中淤泥等 或用于装卸碎石 矿渣等松散材料 在软土地基的地区 常用于开挖基坑 沉井等 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 四 如何选择土方施工机械土方机械化开挖应根据基础形式 工程规模 开挖深度 地质 地下水情况 土方量 运距 现场和机具设备条件 工期要求以及土方机械的特点等合理选择挖土机械 以充分发挥机械效率 节省机械费用 加速工程进度 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 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 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 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 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 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 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 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 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 5 单斗挖土机的生产率小时生产率 P1 60qnKc Ks m3 h q 土斗容量 立方米 n 每分钟挖土次数 n 60 tt 挖土机每次循环延续时间 秒 即每挖一斗的时间 对W 100正铲挖土机为25 40秒 对W 100拉铲挖土机为45 60秒 KC 土斗的充盈系数 一般取0 8 1 1 KS 土的最初可松性系数 KB 工作时间利用系数 一般为0 6 0 8 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 6 挖土机与汽车的配套计算 1 挖土机数量N挖土机数量主要根据土方量 工期确定P 挖土机台班生产率Q 土方量 立方米 T 工期 工作日 C 每天工作班 K 时间利用系数 一般取0 8 0 9 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方施工机械 2 自卸汽车数量N1自卸汽车数量应保证挖土机连续工作 N1 Ta t1 辆 Ta 自卸汽车每一运土循环的延续时间 分钟 Ta t1 2L Vc t2 t3t1 自卸汽车每次装车时间 分钟 t1 ntn 自卸汽车每车装土次数n Q1Ks qKc rQ1 自卸汽车的载重量 10KN r 土的重度 一般取17KN 立方米 L 运土距离 米 VC 重车与空车的平均速度 米 分钟 t2 自卸汽车卸土时间 分 一般为1分 t3 自卸汽车操纵时间 分 包括停放等待 待装 等车 让车等 一般取2 3分种 Ks 土的可松行系数 Kc 土斗充盈系数 取0 8 1 1 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 当地质条件和周围环境不允许放坡时使用如下特殊支护结构 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 横撑式支撑护坡桩挡墙土钉墙支护地下连续墙 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 一 横撑式支撑用于宽度不大 深度小的沟槽开挖 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 二 护坡桩挡墙1 深层搅拌法水泥土桩挡墙 重力式深层搅拌法是利用特制的深层搅拌机在边坡土体需要加固的范围内 将软土与固化剂强制拌合 使软土硬结成具有整体性 水稳性和足够强度的水泥加固土 又称为水泥土搅拌桩 适用于加固淤泥质土 粘土 国外最大深度60m 国内12 18m 深层搅拌法利用的固化剂 水泥浆 水泥砂浆 水泥的掺量为加固土重的7 15 水泥砂浆的配合比为1 1或1 2 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 1 深层搅拌机中心管喷浆方式 适用于多种固化剂 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 2 深层搅拌机叶片喷浆方式 只能使用纯水泥浆而不能采用其它固化剂 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 3 深层搅拌法的施工工艺流程 a 定位 b 预搅下沉 c 喷浆搅拌上升 d 重复搅拌下沉 e 重复搅拌上升 f 完毕 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 4 深层搅拌水泥土桩挡墙材料要求及截面形状宜用425号水泥 掺灰量应不小于10 以12 15 为宜 横截面 宜连续 形成封闭的实体或格状结构 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 5 提高深层搅拌水泥土桩挡墙支护能力的措施卸荷加筋起拱挡墙变厚度 工程实例 深层搅拌水泥土桩挡墙平面布置 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 2 旋喷桩挡墙 重力式又叫高压喷射注浆法 是利用工程钻机钻孔至设计标高后 将钻杆从地基深处逐渐上提 同时利用安装在钻杆端部的特殊喷嘴 向周围土体喷射固化剂 将软土与固化剂强制混合 使其胶结硬化后在地基中形成直径均匀的圆柱体 该固化后的圆柱体称为旋喷桩 桩体相连形成帷幕墙 用作支护结构 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 3 H型钢支柱挡板支护挡墙 非重力式4 热轧锁口钢板桩 非重力式 适用于地下水位高且土质为细颗粒 松散饱和土的支护 可防止流砂现象的发生 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 单锚钢板桩常见的工程事故及其原因 钢板桩的入土深度不够 钢板桩本身刚度不足 拉锚的承载力不够或长度不足 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 1 单锚钢板桩设计的 三要素 入土深度锚杆拉力和截面弯矩 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 2 钢板桩的施工1 钢板桩打设前的准备工作钢板桩的检验与矫正 表面缺陷矫正 端部矩形比矫正 桩体挠曲矫正 桩体扭曲矫正 桩体截面局部变形矫正 锁口变形矫正导架安装 施工围檩沉桩机械的选择 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 2 钢板桩的打设钢板桩打设方式选择 单独打入法 屏风式打入法钢板桩的打设钢板桩的拔除 导架及屏风打入法 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 5 钢筋水泥桩排桩挡墙在地面上用钻孔机械成孔 浇筑混凝土 混凝土硬化形成桩 常用直径500 1000毫米优点 可使用钻孔机械 按通常灌注柱施工 缺点 整体性能较差 无防水能力 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 6 地下连续墙地下连续墙已是目前深基坑的主要支护结构之一 作用 防渗 挡土 地下室外墙的一部分 常用厚度为500 800毫米优点 结构整体性好 刚度大 可作防渗墙 形状灵活 缺点 需用专用机械 成本较高 施工难点 分段施工接头严密性适用于 坑深大 土质差 地下水位高 邻近有建 构 筑物 采用逆作法施工 工艺过程 作导槽 钻槽孔 放钢筋笼 水下灌注混凝土 基坑开挖与支撑 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 地下连续墙施工工艺原理 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 地下连续墙的适用范围适用于各种土质施工时振动小 噪音低在建筑物 构筑物密集地区可以施工 对临近的结构和地下设施没有什么影响 可在各种复杂条件下进行施工放渗性能好可采用 逆筑法 施工 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 逆筑法 施工 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 7 土层锚杆土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件 它一端与构筑物相连 另一端锚固在土层中 施工工艺过程 钻孔 安放拉杆 灌浆 养护 安装锚头 张拉锚固和挖土 建筑工程技术专业 工作任务2 制定土壁支护方案 8 土钉墙支护作用 土钉与土体形成复合体 提高边坡稳定性和超载能力 增强土体破坏延性 特点 土体稳定性好 位移小 施工简便 费用低 对邻近建筑物影响小 分层分段施工 阶段不稳定性 适用于 地下水位以上的杂填土 粘性土 非松散砂土 边坡坡度70 90 工艺过程 挖土 喷射混凝土 打孔 插筋 注浆 铺放 压固钢筋网 喷射混凝土 挖下层土 建筑工程技术专业 支护结构类型及其适用范围表1 4 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 防止涌水 流砂 保证在较干燥的状态下施工 防止滑坡 塌方 坑底隆起 减少坑壁支护结构的水平荷载 思考 为什么要进行施工降水 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 流砂现象当开挖深度大 地下水位较高而土质为细砂或粉砂时 如果采用集水井法降水开挖 当挖至地下水位以下时 坑底下面的土会形成流动状态 随地下水涌入基坑 这种现象称为流砂 流砂主要发生在细砂 粉砂 轻亚粘土 淤泥中 一般工程经验是 在可能发生流砂的土质处 当基坑挖深超过地下水位线0 5M左右 就要注意流砂的发生 流砂的防治减小动水压力 板桩等增加L 平衡动水压力 抛石块 水下开挖 泥浆护壁 改变动水压力的方向 井点降水 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 如果土层中产生局部流砂现象 应采取减小动水压力的处理措施 使坑底土颗粒稳定 不受水压干扰 其方法有 如条件许可 尽量安排枯水期施工 使最高地下水位不高于坑底0 5m 水中挖土时 不抽水或减少抽水 保持坑内水压与地下水压基本平衡 采用井点降水法 打板桩法 地下连续墙法防止流砂产生 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 一 排除地面水一般排水沟的横断面不小于500 500mm 纵向坡度一般不小于3 平坦地区不小于2 沼泽地区可降至1 施工过程中应注意保持排水沟畅通 山坡上开挖截水沟 在平坦或低洼地区施工时 除开挖排水沟外 必要时还要修筑土堤挡水 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 二 降低地下水位1 集水井法 明排水法 1 用于土质较好 水量不大 基坑可扩大者 2 挖至地下水位时 挖排水沟 设集水井 抽水 再挖土 沟 井 3 要求 排水沟 基础边线0 4米之外 地下水走向的上游 底宽 300mm 沟底低于坑底500mm 坡度1 集水井 沿基坑底边角设置 间距20 40m 直径0 6 0 8m 井底低于坑底1 2m 长期用 有护壁和0 3米厚碎石压底 水泵 离心泵 潜水泵 污水泵 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 离心泵的选择 主要根据流量和扬程 离心泵的位置按扬程选 离心泵的数量按流量选 常用潜水泵流量15 100立方米 小时 扬程3 5 25米流量 是指水泵单位时间内的出水量 扬程 是指水泵能扬水的高度离心泵的型号 2B19 表示水泵进水口直径2英寸 总扬程19m 1英寸 25 4mmm 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 2 井点降水 开挖前 在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管 井 在基坑开挖前和开挖过程中 利用抽水设备不断抽出地下水 使地下水位降到坑底以下 直至土方和基础工程施工结束为止 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 降水类型及适用条件 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 1 轻型井点设备井管 38 51 长5 7m 常用6m 无缝钢管 丝扣连滤管 滤管 38 51 长1 1 7m 开孔 12 开孔率20 25 包滤网 总管 内 75 100无缝钢管 每节4m 每隔0 8 1或1 2m有一短接口 连接管 使用透明塑料管 胶管或钢管 宜有阀门 抽水设备 真空泵 教材 真空度高 体形大 耗能多 构造复杂射流泵 常用 简单 轻小 节能隔膜泵 少用 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 2 轻型井点布置1 平面布置单排 在沟槽上游一侧布置 每侧超出沟槽 B 用于沟槽宽度B 6m 降水深度 5m 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 双排 在沟槽两侧布置 每侧超出沟槽 B 用于沟槽宽度B 6m 或土质不良 环状 在坑槽四周布置 用于面积较大的基坑 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 2 高程布置 图 井管埋深 H埋 H1 h iL H1 埋设面至坑底距离 h 降水后水位线至坑底最小距离 一般可取0 5 1m i 地下水降落坡度 环状1 10 线状1 5 L 井管至基坑中心 环状 或另侧 线状 距离 当H埋 6m时 降低埋设面或采用二级井点或改用其它井点 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 3 轻型井点的计算1 涌水量的计算判断井形按照滤管与不透水层的关系完整井 到不透水层非完整井 未到不透水层 按照是否承压水层 承压井或无压井 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 无压完整井群井井点计算Q 1 366K 2H S S lgR lgX0 m3 d K 土层渗透系数 m d H 含水层厚度 m S 水位降低值 m R 抽水影响半径 m R 1 95S HK 1 2 X0 环状井点系统的假想半径 m 当长宽比A B 5时 X0 F 1 2 否则分块计算涌水量再累加 F 井点系统所包围的面积 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 无压非完整井群井系统涌水量计算以有效影响深度H0代替含水层厚度H用上式计算Q 当H0值超过H时 取H0 H 计算R时 也应以H0代入H0的确定方法 s s l 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 2 确定井管的数量与间距单井出水量 q 65 dlK1 3 d d l 滤管直径 长度 m 最少井点数 n 1 1Q q 根 1 1 备用系数 3 最大井距 D L总管 n m 4 确定井距 15d 井距D D 且符合总管的接头间距 5 确定井点数 n L总管 D 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 实际采用井点管间距时 还应注意以下几点 井距不能太小 否则彼此干扰大 出水量会显著减小 因此 井距必须大于5 d在渗透系数小的土中 井距不应完全按计算取值 还要考虑抽水时间 否则 井距较大时 水位降落时间很长 因此在这类土中 井距反而宜较小些 靠近河流处 井点宜适当加密 井距应与总管上的接头间距相配合 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 6 抽水设备的选择一套抽水设备 常设真空泵一台 离心泵两台真空泵选择真空泵的类型有 干式 往复式 真空泵湿式 旋转式 真空泵干式真空泵的型号常用有W5 W6型 总管长度不大于100M 可采用W5型 总管长度不大于120M 可采用W6型 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 离心泵选择一般选择单级离心泵 根据流量 吸水扬程及总扬程选择水泵型号 流量 比基坑涌水量Q大10 20 吸水扬程 要大于降水深度加上各项水头损失 即 hA h 总扬程 要满足吸水扬程和出水扬程之和 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 3 井点管的埋设与使用 1 埋设方法 水冲法 水枪 井管自身 高压水 钻孔法 正循环钻 反循环钻 冲击钻等 2 使用要求 开挖前2 5天开泵降水 连续抽水不间断 水量先大后小 先混后清 注意防止堵塞 3 注意问题 真空度0 6 0 7大气压 死管 检查 变活 设观测井检查水位下降情况 4 拔除井管 基坑回填后 用安装卷扬机和支架拔出 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 轻型井点的施工放线定位 排放总管 冲孔 沉设井点管 灌填砂滤料 上部填粘土密封 用弯连管将井点管与总管相连 安装抽水设备 开动设备试抽水 测量观测井中地下水位变化 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 轻型井点系统设计计算示例 某高层住宅楼地下室形状及平面尺寸如图所示 其地下室底板垫层的底面标高为 5 90M 天然地面标高为 0 50M 根据地质勘察报告 地面至 1 8M为杂填土 1 8M至 9 6M为细砂层 9 6M以下为粉质粘土 地下常水位标高为 1 4M 经实验测定 细砂层渗透系数K 6 8M 天 因场地紧张 基坑北侧直立开挖 有支护结构挡土 不放坡 其余三面放坡开挖 边坡采用1 0 5 为施工方便 坑底开挖平面尺寸比设计平面尺寸每边放出0 5M 试进行轻型井点系统设计 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 解 1 轻型井点系统布置根据本工程条件 轻型井点系统选用单层环形布置 总管直径选用127MM 布置于天然地面上 基坑上口尺寸为 长 49 0 5 2 5 9 0 5 0 5 2 55 4M宽 15 4 0 5 2 5 9 0 5 0 5 19 1M井点管距离基坑壁为1 0M 则总管长度为 2 55 4 2 1 0 19 1 2 1 0 157M 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 井点管长度选用7M 直径50MM的钢管 滤管长度1 0M 井点管露出地面0 2M 基坑中心要求的降水深度S为 S 5 9 1 4 0 5 5 0M井点管所需埋置深度H H1 h IL 5 9 0 5 0 5 21 1 2 1 10 6 95M 7 0 0 2 6 8M不满足要求 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 将总管埋设于地面下0 3M处 即先挖去0 3M深的沟槽 然后在槽底铺设总管 此时井点所需长度 基坑上口长 49 0 5 2 5 9 0 8 0 5 2 55 1M宽 15 4 0 5 2 5 9 0 8 0 5 18 95MH 5 9 0 8 0 5 20 95 2 1 10 6 65M 7 0 0 2 6 8M满足要求 抽水设备根据总管长度选用两套 其布置位置与总管的划分范围如图所示 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 2 基坑涌水量计算滤管底部距不透水层距离9 6 0 8 6 8 1 0 1 0M按无压非完整井计算 S 原地下水位线到井点底部的距离S 7 0 0 2 1 4 0 8 6 2M 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 取H0 H 8 2M 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 单根井点出水量3 井点管数量n 1 1Q q 1 1 925 63 19 3 53根4 5 实际总根数 20 95 57 1 2 2 4 65根 建筑工程技术专业 工作任务3 编制施工降水方案 6 抽水设备选择总管长度156M 选用W5型干式真空泵2台 每台真空泵所带总管长度120M 真空泵所需真空度hK h h 10KPa 7 0 1 0 10KPa 80KPa7 0 1 0 8 0M 建筑工程技术专业 工作任务4 基坑开挖及验槽 基坑开挖程序一般是 定位放线 切线分层开挖 排降水 修坡 整平 留足预留土层 建筑工程技术专业 工作任务4 基坑开挖及验槽 一 房屋定位在基础施工之前根据建筑总平面图设计要求 将拟建房屋的平面位置和零点标高在地面上固定下来 建筑工程技术专业 工作任务4 基坑开挖及验槽 二 放线房屋定位后 根据基础的宽度 土质情况 基础埋置深度及施工方法 计算确定基槽 坑 上口开挖宽度 拉通线后用石灰在地面上画出基槽 坑 开挖的上口边线即放线 建筑工程技术专业 工作任务4 基坑开挖及验槽 1 不放坡 不加挡土板支撑2 不放坡 但要留工作面d a 2c3 留工作面并加支撑d a 2c 2 100 mm 4 放坡 如果基槽深度超过 土方和爆破工程施工及验收规范 的规定时 即使土质良好且无地下水 亦需根据挖土深度和土质情况 参照 表1 4 放坡 如何确定基槽 坑 上口宽度 建筑工程技术专业 工作任务4 基坑开挖及验槽 三 基槽 坑 土方开挖基槽 坑 开挖有人工开挖和小型液压挖土机开挖两种形式 开挖基槽 坑 应按规定的尺寸 合理安排开挖顺序和分层进行 且连续施工 土方开挖的顺序 方法必须与设计工况一致 并遵循 开槽支撑 先撑后挖 分层开挖 严禁超挖 的原则 大基坑留设1 2 5坡度的车道 建筑工程技术专业 工作任务4 基坑开挖及验槽 基槽 坑 开挖深度控制当基槽 坑 挖到离坑底0 5m左右时 根据龙门板上标高及时用水准仪抄平 在土壁上打上水平桩 作为控制开挖深度的依据 为防止扰动老土 坑底预留300mm厚土层用人工开挖清理至坑底设计标高 建筑工程技术专业 工作任务4 基坑开挖及验槽 请思考 建筑工程技术专业 工作任务4 基坑开挖及验槽 四 验槽基槽 坑 开挖完毕并清理好以后 在垫层施工以前 施工单位应会同勘察 设计单位 监理单位 建设单位一起进行现场检查并验收基槽 通常称为验槽 验槽是确保工程质量的关键程序之一 合格签证后 再进行基础工程施工 验槽目的在于检查地基是否与勘察设计资料相符合 建筑工程技术专业 工作任务4 基坑开挖及验槽 1 验槽验什么 核对基槽 坑 的位置 平面尺寸 坑底标高 核对基槽 坑 土质和地下水情况 空穴 古墓 古井 防空掩体及地下埋设物的位置 深度 形状 建筑工程技术专业 工作任务4 基坑开挖及验槽 2 如何验槽 1 观察 眼 建筑工程技术专业 工作任务4 基坑开挖及验槽 2 钎探将一定长度的钢钎打入槽底以下的土层内 根据每打入一定深度的锤击次数 间接的判断地基土质的情况 打钎分人工和机械两种方法 钢钎用直径为22 25毫米的钢筋制成 钎长为1 8 2 0米 将钢钎垂直打入土中 并记录每打入土层30厘米的锤击数 建筑工程技术专业 工作任务4 基坑开挖及验槽 建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202 2002对土方开挖的有关规定 土方开挖工程质量检验标准 建筑工程技术专业 工作任务4 基坑开挖及验槽 钎孔布置和钎探深度注 对于较软弱的新近沉积粘性土和人工杂填土的地基 钎孔间距应不大于1 5米 建筑工程技术专业 工作任务4 基坑开挖及验槽 钎探记录和结果分析 建筑工程技术专业 学习了土的工程分类知识 学会在施工现场用简易方法判别土的类别认识了土的工程性质 了解了土的工程性质对土方施工的影响 返回 建筑工程技术专业 思考与训练 1 2 建筑工程技术专业 建筑工程技术专业 学习单元4 土方填筑并压实 学习模块一 土方工程施工 建筑工程技术专业 原因之一就是由于回填压实没有达到设计规范要求的缘故 思考1 为什么建筑物沉降过大 室内地坪和散水大面积开裂 建筑工程技术专业 主要内容 工作任务1 选择土方填筑料工作任务2 选择填土压实的方法和配套机械工作任务3 进行填土质量检查 建筑工程技术专业 学习目标 1 熟悉填土的要求 熟悉填土压实的机械2 了解土的压实方法3 熟悉填土压实的影响因素4 掌握填土质量检查 会正确选择填土料和土方填筑压实机械 能指挥施工操作人员使用正确的压实方法进行填土压实 能使用恰当的工具对填土的质量进行检查 建筑工程技术专业 学习重 难点 学习重点 1 如何进行填土料的选择2 如何选择填土压实机械3 如何进行填土的质量检验 建筑工程技术专业 工作任务1 选择土方填筑料 一 选择填方土料应符合设计要求碎石类土 砂土和爆破石碴 可用作表层以下的填料 含水量符合压实要求的粘性土 可用作各层填料 碎块草皮和有机质含量大于8 的土 仅用于无压实要求的填方工程 淤泥和淤泥质土一般不能用作填料 但在软土或沼泽地区 经过处理其含水量符合压实要求后 可用于填方中的次要部位 含盐量符合规定的盐渍土 一般可以使用 但填料中不得含有盐