土方工程施工2016s.ppt

第1章土方工程 第1节土方规划第2节土方工程施工要点第3节土方机械化施工及填土压实 第1章土方工程 教学要求 了解土方工程特点 掌握场地设计标高的确定 调整与土方调配 掌握边坡稳定及土壁支护的基本原理及主要方法 了解施工排 降水方法及流砂防治措施 熟悉常用土方机械的性能和使用范围 掌握土方的填筑与压实的要求和方法 教学重点 边坡稳定及土壁支护的方法 轻型井点降水 土方的填筑与压实 教学难点 轻型井点降水 边坡稳定及土壁支护 影响填土压实的因素 时间安排 本章共3节 6学时 第1节土方规划 1概述2土方边坡3土方量计算的方法4场地平整土方量计算5土方调配 第1章土方工程 1概述 包括一切土的挖土 填筑 运输等过程以及排水降水 土壁支撑等准备工作和辅助工程 常见的土方工程施工内容有 1 1土方工程的内容 场地平整 包括障碍物拆除 场地清理 确定场地设计标高 计算挖填土方量 合理进行土方平衡调配等 开挖沟槽 基坑 竖井 隧道 修筑路基 堤坝 包括测量放线 施工排水降水 土方边坡和支护结构等 土方回填与压实 包括土料选择 运输 填土压实的方法及密实度检验等 第1节土方规划 1 2土方工程的施工要求 土方量少 工期短 费用省 因地制宜编制合理的施工方案 预防流砂 管涌 塌方等事故发生 确保安全 1概述 要求标高 断面控制准确 应尽可能采用先进的施工工艺 施工组织和机械化施工 土体有足够的强度和稳定性 基坑土方开挖 1 3土的工程分类 1概述 1 4土的工程性质 天然密度 是指土在天然状态下单位体积的质量 它影响土的承载力 土压力及边坡的稳定性 干密度 是指单位体积中固体颗粒的质量 它是用以检验土压实质量的控制指标 土的质量密度 取土环刀标准击实仪 不同类的土 其最大干密度是不同的 同类的土在不同的状态下 含水量 压实程度 其密实度也是不同的 1概述 土的含水量W 是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比 以百分数表示 见下式 含水量影响土方施工方法的选择 边坡的稳定和回填土的质量 土的含水量超过25 30 则机械化施工就困难 容易打滑 陷车 回填土则需有最佳含水量方能夯压密实 获得最大干密度 快速含水量测定仪 1概述 式中 G1 含水状态土的质量 kg G2 烘干后土的质量 kg 土的渗透性 是指水流通过土中孔隙的难易程度 地下水在土中的渗流速度V与土的渗透系数K和水头梯度I有关 地下水在土中的渗流速度可按达西公式计算 V m d K I 土壤渗透试验仪 渗透系数K值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性 1概述 I A B两点的水位差h与渗流路程长度L之比 即 I h L 渗流速度V与A B两点水位差h成正比 与渗流路程长度L成反比 K 土的渗透系数 m d 土的可松性 即自然状态下的土 经过开挖后 其体积因松散而增加 以后虽经回填压实 仍不能恢复其原来的体积 土的可松性用可松性系数KS表示 土的最初可松性系数KS V2 V1 土的最后可松性系数K S V3 V1 式中 V1 土在天然状态下的体积 V2 土经开挖后的松散体积 V3 土经回填压实后的体积 土的最初可松性系数KS是计算挖土机械生产率 运土车辆数量及弃土坑容积的重要参数 最后可松性系数K S是计算场地平整标高及填方所需的挖方体积等的重要参数 不同分类的土的可松性系数可参考下表 1概述 土的可松性参考值 1概述 2土方边坡 合理地选择基坑 沟槽 路基 堤坝的断面和留设边坡 是减少土方量的有效措施 边坡的表示方法为1 m 即 第1节土方规划 式中m b h 称为坡度系数 其意义为 当边坡高度已知为h时 其边坡宽度则等于mh 临时性挖方的边坡值 边坡坡度应根据不同的挖填高度 土的工程性质及工程特点而定 既要保证土体稳定和施工安全 又要节省土方 临时性挖方边坡可按下表确定 2土方边坡 深度在5m内的基坑 槽 管沟边坡的最陡坡度 不加支撑 当地质条件良好 土质均匀且地下水位低于基坑 槽 底面标高时 挖方深度在5m以内 不加支撑的边坡可按下表确定 2土方边坡 3土方量计算的基本方法 第1节土方规划 详见教材 第2节土方工程施工要点 1土方开挖2土壁支护3施工排水4流砂的防治 第1章土方工程 1土方开挖 踏勘现场 熟悉图纸 编制施工方案 清除现场障碍物 平整施工场地 进行地下墓探 设置排水降水设施 永久性控制坐标和水准点的引测 建立测量控制网 设置方格网 控制桩等 搭设临时设施 修筑施工道路 施工机具 用料准备 1 1土方施工准备工作 第2节土方工程施工要点 1 2边坡开挖 场地边坡开挖应采取沿等高线自上而下 分层 分段依次进行 在边坡上采取多台阶同时进行开挖时 上台阶应比下台阶开挖进深不少于30m 以防塌方 1土方开挖 边坡台阶开挖 应作成一定坡势以利泄水 边坡下部设有护脚矮墙及排水沟时 在边坡修完后 应立即进行护脚矮墙和排水沟的砌筑和疏通 以保证坡面不被冲刷和坡脚范围内不积水 土方工程的多台阶开挖 1 3基坑 槽 和管沟开挖 基坑开挖 上部应有排水措施 防止地表水流入坑内冲刷边坡 造成塌方和破坏基土 施工排水的内容详见第3节 基坑开挖 应进行测量定位 抄平放线 定出开挖宽度 根据土质和水文情况确定在四侧或两侧 直立或放坡开挖 坑底宽度应注意预留施工操作面 应根据开挖深度 土体类别及工程性质等综合因素确定保持土壁稳定的方法和措施 土壁支护的内容详见第2节 1土方开挖 基坑开挖的一般程序 测量放线 沿灰线切出坑边轮廓线分层开挖 排降水 修坡 整平 留足预留土层等 相邻基坑开挖时应遵循先深后浅或同时进行的施工程序 挖土应自上而下水平分段分层进行 边挖边检查坑底宽度及坡度 每3m左右修一次坡 至设计标高再统一进行一次修坡清底 1 3基坑 槽 和管沟开挖 基坑的切线开挖 基坑开挖应防止对基础持力层的扰动 基坑挖好后不能立即进入下道工序时 应预留15 人工 30cm 机械 一层土不挖 待下道工序开始前再挖至设计标高 以防止持力层土壤被雨水浸泡 1 3基坑 槽 和管沟开挖 超挖后回填的松软土层 持力层被雨水浸泡后留下的水渍 这两种情况都是基坑土方施工要避免出现的 在地下水位以下挖土 应在基坑内设置排水沟 集水井或其它施工降水措施 降水工作应持续到基础施工完成 雨季施工时基坑槽应分段开挖 挖好一段浇筑一段垫层 弃土应及时运出 在基坑槽边缘上侧临时堆土 材料或移动施工机械时 当土质良好时 堆土或材料应距挖方边缘不小于0 8米 高度不宜超过1 5米 当土质较差时 挖方边缘不宜堆土或材料 移动施工机械至挖方边缘的距离与挖方深度之比不小于1 1 JGJ180 2009建筑施工土石方工程安全技术规范 1 3基坑 槽 和管沟开挖 基坑挖完后 应组织有业主 设计 勘察 监理四方参与的基坑验槽 并报质监站验证 符合要求后方可进入下一道工序 10 开挖方法1 直接分层开挖直接分层开挖包括放坡基坑开挖和无内支撑支护基坑开挖 a 放坡开挖 适合于基坑四周空旷 有足够的放坡场地 周围没有建筑设施或地下管线的情况 在软弱地基条件下 不宜挖深过大 一般控制在6 7 左右 在坚硬土中 则不受此限制 施工方便 挖土机作业时没有障碍 工效高 可根据设计要求分层开挖或一次挖至坑底 基坑开挖后基础结构施工作业空间大 施工工期短 b 无内支撑支护基坑开挖无内支撑支护有悬臂式 拉锚式 重力式 土钉墙等 土壁可垂直向下开挖 不需要在基坑边四周有很大的场地 可用于场地较狭小 土质又较差的情况 其基坑土方回填工作量也小 2 有内支撑支护的基坑开挖土方开挖比较困难 其土方分层开挖主要考虑与支撑结构施工的相协调 图1 25是一个2道支撑的基坑土方开挖及支撑设置的施工过程示意图 3 盆式开挖盆式开挖适合于基坑面积大 支撑或拉锚作业困难且无法放坡的基坑 特点 盆式开挖方法支撑用量小 费用低 盆式部位土方开挖方便 地下室结构需设置后浇带或在施工中留设施工缝 将地下结构分两阶段施工 对结构整体性及防水性亦有一定的影响 图1 25有内支撑支护基坑土方开挖a 设置第一层支撑b 第二层挖土c 设置第二层支撑d 开挖第三层土 图1 26盆式开挖方法a 中心挖土b 中心地下结构施工c 边缘土方开挖及支撑设置d 边缘地下结构施工1 边坡留土2 基础底板3 支护墙4 支撑5 坑底 图1 27岛式开挖方法 4 岛式开挖这种方法与盆式开挖类似 但先开挖边缘部分的土方 将基坑中央的土方暂时留置 该土方具有反压作用 可有效地防止坑底土的隆起 有利于支护结构的稳定 必要时还可以在留土区与挡土墙之间架设支撑 在边缘土方开挖到基底以后 先浇筑该区域的底版 以形成底部支撑 然后再开挖中央部分的土方 2土壁支护 土壁的稳定主要是由土体内磨擦阻力和粘结力来保持平衡的 一旦土体失去平衡 土体就会塌方 这不仅会造成人身安全事故 影响工期 有时还会危及附近的建 构 筑物 2 1造成土壁塌方的原因 第2节土方工程施工要点 1 土体内抗剪强度降低 气候 由于气候的影响 使土质松软 水的润滑 粘土中的夹层因浸水面产生润滑作用 液化 水的细砂 粉砂因振动而液化等 2土壁支护 2 土体内剪应力增加 高度 高度或深度增加 剪应力增加 坡顶荷载 边坡上面荷载 静 动 增加 尤其是有动荷载时 水压力 浸水一方面使土体自重增加 另一方面水在土体中渗流产生一定的动水压力 土体竖向裂缝中的水 地下水 产生静水压力 2土壁支护 因此 造成土壁塌方的主要原因是 边坡过陡 雨水 地下水渗入基坑 基坑上口边缘堆载过大 土方开挖顺序 方法应遵守 从上至下 分层开挖 开槽支撑 先撑后挖 的原则 边坡的留设应符合规范的要求 需要考虑下列因素 挖填高度 高度大则坡度系数大 高度小则坡度系数小 甚至不放坡 土的工程性质 土的类别 含水量 有无地下水等 土的类别低 密度小 含水量大 则坡度系数大 土的类别高 密度大 含水量小 则坡度系数小 施工的特点 坡顶是否有荷载 施工期长短 施工季节 人工作业还是机械作业 对坡顶有荷载 尤其是有动荷载 使用时间长 且跨越冬雨季施工的边坡应留有充足的安全系数 2 2防治塌方的措施 2 2 1放足边坡 2土壁支护 2 2 2土壁支护 为缩小施工面 减少土方 或受场地的限制不能放坡时 则可设置土壁支撑 2 2防治塌方的措施 基槽支护 基 沟 槽开挖一般采用横撑式土壁支撑 根据挡土板的不同 分为水平挡土板及垂直挡土板两类 前者挡土板的布置又分为间断式和连续式两种 湿度小的粘性土挖土深度小于3m时 可用间断式水平挡土板支撑 间断式水平挡土板支撑 对松散 湿度大的土可用连续式水平挡土板支撑 挖土深度可达5m 对松散和湿度很高的土可用垂直挡土板式支撑 其挖土深度不限 2 2防治塌方的措施 连续式水平挡土板支撑 垂直挡土板式支撑 一般基坑的支护方法 一般基坑的支护方法有 斜柱支撑法 锚拉支撑法 短柱横隔板支撑法 临时挡土墙支撑法等 施工时按适用条件进行选择 简易支护 2 2防治塌方的措施 仅适用于部分地段放坡不够的宽度较大的基坑使用 仅适用于部分地段下部放坡不够的宽度较大的基坑使用 先沿基坑边缘打设柱桩 在柱桩内侧支设挡土板并用斜撑支顶 挡土板内侧填土夯实 斜柱支撑 锚拉支撑 先沿基坑边缘打设柱桩 在柱桩内侧支设挡土板 柱桩上端用拉杆拉紧 挡土板内侧填土夯实 2 2防治塌方的措施 适用于深度不大的大型基坑或机械挖土时使用 适用于深度不大的大型基坑或用机械挖土不能安设横 斜 撑时使用 2 3深基坑的支护 深基坑支护的基本要求 确保支护结构能起挡土作用 基坑边坡保持稳定 确保相邻的建 构 筑物 道路 地下管线的安全 不因土体的变形 沉陷 坍塌受到危害 通过排水降水隔水等措施 确保基础施工在地下水位以上进行 上海环球金融中心基础施工 地铁车站的深基坑支护 2土壁支护 常用的支护结构体系 排桩式 土钉墙 喷锚支护 钢管桩 挖孔灌注桩 钢板桩 板墙式 板桩式 组合式 粉体喷射注浆桩墙 钻孔灌注桩 高压喷射注浆桩墙 深层搅拌水泥土桩墙 逆作拱墙式 边坡稳定式 排桩与板墙式 水泥挡土墙式 地下连续墙 灌注桩与水泥土桩结合 加筋水泥土围护墙 型钢横挡板 2 3深基坑的支护 支护结构的组成1挡土结构 1 重力式挡土墙 用深层搅拌旋喷工艺 作挡土隔水 深度可达9 8m 2 板桩 木板桩 钢筋砼板桩 钢板桩 挡土 有一定的隔水作用 3 钢筋砼地下连续墙 有现场成槽浇注与成槽插入预制墙 挡土和隔水 4 灌注排桩 接搓不密贴 只起挡土作用 5 劲性水泥土桩 SMW工法 水泥排桩中插入型钢 以型钢受力 水泥土作为隔水帷幕 挡土和隔水 6 其他挡土结构 喷锚支护 型钢横挡板 钢桩插板 2支撑结构 1 钢支撑 用传统型钢支撑方法 2 钢筋砼支撑 适应不规则基坑体形 使挖土有较大空间 3 预应力钢管支撑 双股井字形接头解决传统钢支撑空间小的缺点 4 土锚杆 土钉 拉锚 挡土结构处侧向向基坑外土体深部打入锚杆 可施加预应力 2 3 1挡土灌注桩支护 适于开挖面积大 深度大于6m 不允许放坡 邻近有建 构 筑物的基坑支护 开挖前在基坑周围设置砼灌注桩 桩的排列有间隔式 双排式和连续式 桩顶设置砼连系梁或锚桩 拉杆 施工方便 安全度好 费用低 深基坑的间隔式排桩支护 2 3深基坑的支护 挡土灌注桩支护形式 a 间隔式 b 双排式 c 连续式1 挡土灌注桩 2 连系梁 圈梁 3 前排桩 4 后排桩 2 3 2土层锚杆支护 在立壁土层上钻 掏 孔至要求深度 孔内放入钢筋 灌入水泥砂浆或化学浆液 使之与土层结合成抗拉锚杆 将立壁土体侧压力传至稳定土层 适于较硬土层或破碎岩石中开挖较大较深基坑 邻近有建筑物须保证边坡稳定时采用 基坑锚杆支护施工中 2 3深基坑的支护 土层锚杆构造图1 挡墙 2 承托支架 3 横梁 4 台座 5 承压垫板 6 锚具 7 钢拉杆 8 水泥浆或砂浆锚固体 9 非锚固段 10 滑动面 D 锚固体直径 d 拉杆直径 2 3 3挡土灌注桩与土层锚杆结合支护 适于大型较深基坑 施工期较长 邻近有建筑物 不允许支护 邻近地基不允许有下沉位移时使用 桩顶不设锚桩锚杆 而是挖至一定深度 每隔一定距离向桩背面斜向打入锚杆 达到强度后 安上横撑 拉紧固定 在桩中间挖土 直至设计深度 深基坑的间隔式排桩支护 桩顶连系梁 悬臂支护桩 锚杆及横撑 2 3深基坑的支护 天然土体通过钻孔 插筋 注浆来设置土钉 亦称砂浆锚杆 就地加固并与喷射砼面板相结合 形成类似重力挡墙的土钉墙 以抵抗墙后的土压力 保持开挖面的稳定 也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙 2 3 4土钉墙支护 土钉墙支护 2 3深基坑的支护 2 3深基坑的支护 钻孔 插筋 注浆 铺设钢筋网 喷射砼护面 2 3 5钢板桩支撑 当基坑较深 地下水位较高且未施工降水时 采用板桩作为支护结构 既可挡土 防水 还可防止流砂的发生 板桩支撑可分为无锚板桩 悬臂式板桩 和有锚板桩两大类 钢板桩 水平支撑 U型钢板桩插打入土U型板桩相互连接 2 3深基坑的支护 2 3 6内撑式支护 由支护桩或墙和内支撑组成 适用于各种地基土层 缺点是内支撑会占用一定的施工空间 大型深基坑的钢管对撑支护 2 3深基坑的支护 制作深基坑砼构架 构架支护下挖桩间土方 构架支护下逆作法施工 2 3深基坑的支护 2 3 7地下连续墙支护 地下连续墙成槽施工 先建造钢筋砼地下连续墙 达到强度后在墙间用机械挖土 该支护法刚度大 强度高 可挡土 承重 截水 抗渗 可在狭窄场地施工 适于大面积 有地下水的深基坑施工 SH350连续墙抓斗 成槽机三一重工 槽段的连接 2 3深基坑的支护 导墙施工导墙施工完成泥浆系统 泥浆池 成槽施工钢筋笼吊装锁口管起拔砼浇筑 2 3深基坑的支护 深基坑边坡支护坍塌事故 施工中开挖基坑时 流入坑内的水有 地面水和地下水 为了保持基坑干燥 防止由于水浸泡发生边坡塌方和地基承载力下降 必须做好基坑的排水 降水工作 排除地面水 包括雨水 施工用水 生活污水等 常采用在基坑周围设置排水沟 截水沟或筑土堤等办法 并尽量利用原有的排水系统 或将临时性排水设施与永久性设施相结合使用 3地下水的处理 地下水处理方法归结成两种 一是降水 常采用降水的方法有两类明排水法 集水井降水法 人工降低地下水位法 井点降水法 轻型井点 喷射井点和电渗井点 管井井点和深井泵等 二是止水 设置止水帷幕 也称防水帷幕 隔水帷幕 3 1明排水法 一般采用截 疏 抽的方法 截 在现场周围设临时或永久性排水沟 防洪沟或挡水堤 以拦截雨水 潜水流入施工区域 疏 在施工范围内设置纵横排水沟 疏通 排干场内地表积水 抽 在低洼地段设置集水 排水设施 然后用抽水机抽走 第2节土方工程施工要点 明排水法 集水井降水法 在基坑的一侧或四周设置排水明沟 在四角或每隔20 30m设一集水井 排水沟始终比开挖面低0 4 0 5m 集水井比排水沟低0 5 1m 在集水井内设水泵将水抽排出基坑 适用于土质情况较好 地下水量不大的基坑排水 3 1明排水法 普通明沟与集水井排水法 动画 3 2井点降水法 在地下水位以下的含水丰富的土层中开挖大面积基坑时 明沟排水法难以排干大量的地下涌水 当遇粉细砂层时 还会出现严重的翻浆 冒泥 涌砂现象 不仅使基坑无法挖深 还可能造成大量水土流失 边坡失稳 附近地面塌陷 严重者危及邻近建筑物的安全 遇有此种情况时应采用井点降水的人工降水方法施工 3施工排水 地下室电梯井局部二次降水 全基坑轻型井点降水 3 2 1井点降水的作用 防止地下水涌入坑内 防止边坡由于地下水的渗流而引起的塌方 使坑底的土层消除了地下水位差引起的压力 因此防止了坑底的管涌 3 2施工降水 降水后 使板桩减少了横向荷载 消除了地下水的渗流 也就防止了流砂现象 降低地下水位后 还能使土壤固结 增加地基土的承载能力 3 2施工降水 3 2 2井点降水的种类 轻型井点是沿基坑四周将井点管埋入蓄水层内 利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出 将地下水位降至基坑底以下 轻型井点 适用于渗透系数为0 1 50m d的土层中 降水深度为 单级井点3 6m 多级井点6 12m 3 2施工降水 喷射井点 是在井点管内设特制的喷射器 用高压水泵或空气压缩机向喷射器输入高压水或压缩空气 形成水气射流 将地下水抽出排走 其降水深度可达8 20m 适用于开挖深度较深 降水深度大于8m 土渗透系数为3 50m d的砂土或渗透系数为0 1 3m d的粉砂 淤泥质土 粉质粘土 3 2施工降水 电渗井点 电渗井点以井点管作负极 打入的钢筋作正极 通入直流电后 土颗粒自负极向正极移动 水则自正极向负极移动而被集中排出 本法常与轻型井点或喷射井点结合使用 适用于渗透系数很小的饱和粘性土 淤泥或淤泥质土中的施工降水 3 2施工降水 管井井点 管井井点由滤水井管 吸水管和抽水机组成 管井埋设的深度和距离根据需降水面积 深度及渗透系数确定 一般间距10 50m 最大埋深可达10m 管井距基坑边缘距离不小于1 5m 冲击成孔 或3m 钻孔法成孔 适用于降水深度3 5m 渗透系数为20 200m d的基坑中施工降水 管井井点设备简单 排水量大 易于维护 经济实用 3 2施工降水 如需降水深度较大 可采用深井井点 适用于降水深度 15m 渗透系数为10 250m d的基坑 故称为 深井泵法 3 2施工降水 管井井点降水 3 2 3轻型井点降水 井点降水动画 轻型井点的设备 由管路系统 滤管 井点管 弯联管及总管 和抽水设备 真空泵 离心泵和水气分离器 组成 轻型井点工作原理及滤管构造见图 3 2施工降水 轻型井点的平面布置 单排布置 当基坑 槽 宽度 6m 降水深度 5m时可采用单排布置 井点管应布置在地下水的上游一侧 两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度B 双排布置 当基坑 槽 宽度 6m时应采用 3 2施工降水 环型或U型布置 当基坑面积较大时 应采用环型布置 考虑施工机械进出基坑时宜采用U型布置 采用双排 环型或U型布置时 位于地下水上游一排的井点间距应小些 下游井点的间距可大些 如采用U形布置 则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向 3 2施工降水 轻型井点的高程布置 轻型井点降水深度一般不大于6m 井点管埋置深度H 不包括滤管 可按下式计算 如H值小于降水深度6m时 则可用一级井点 当H值稍大于6m时 如降低井点管的埋置面可满足降水深度要求时 仍可用一级井点降水 3 2施工降水 在确定井点管埋置深度时 还应考虑井点管露出地面0 2 0 3m 滤管必须埋在透水层内 当一级井点达不到降水深度要求时 则可采用二级以上井点 见右图 3 2施工降水 地下室三级井点降水 轻型井点的设计及计算 井点系统的设计应掌握施工现场地形图 水文地质勘察资料 基坑的施工图设计等资料 设计内容除进行井点系统的平面布置和高程布置外 尚应进行涌水量的计算 确定井管数量及井距 选择抽水设备等工作 轻型井点的埋设程序 排放总管 埋设井点管 用弯联管将井点与总管接通 安装抽水设备 3 2施工降水 防范井点降水不利影响的措施 井点降水必然会形成降水漏斗 从而导致周围土壤固结并引起地面沉陷 为减少井点降水对周围建筑物及地下管线造成影响 可考虑在井点设置线外4 5m处设置回灌井点 将井点中抽出水经沉淀后用压力注入回灌井中 形成一道水墙 设置挡水帷幕也可减少井点降水引起的不利影响 3 2施工降水 4流砂的防治 在细砂或粉砂土层的基坑开挖时 地下水位以下的土在动水压力的推动下极易失去稳定 随着地下水涌入基坑 这种现象称为流砂现象 发生流砂后 土完全丧失承载力 土体边挖边冒 施工条件极端恶化 基坑难以达到设计深度 严重时会引起基坑边坡塌方 临近建筑物出现下沉 倾斜甚至倒塌 4 1流砂现象 第2节土方工程施工要点 某地铁站基坑出现流砂 地面下沉约1 5m图为砂包封堵抢险现场 产生流砂现象的原因有内因和外因 内因 取决于土的性质 当土的孔隙比大 含水量大 粘粒含量少 粉粒多 渗透系数小 排水性能差等均容易产生流砂现象 因此 流砂现象极易发生在细砂 粉砂和亚粘土中 但是否发生流砂现象 还取决于一定的外因条件 4 2产生流砂的原因 4流砂的防治 流砂 基坑满目狼籍流砂支挡强行施工 外因 是地下水在土中渗流所产生的动水压力的大小 动水压力GD为 式中 I 水力坡度 I h1 h2 L h1 h2 水位差 W 水的重度 当地下水位较高 基坑内排水所形成的水位差较大时 动水压力也愈大 当GD 土的浮重 时 就会推动土壤失去稳定 形成流砂现象 4流砂的防治 4 3流砂的防治 防治原则 治流砂必先治水 流砂防治的主要途径一是减小或平衡动水压力 二是截住地下水流 三是改变动水压力的方向 防治方法 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 打板桩 将板桩沿基坑打入不透水层或打入坑底面一定深度 可以截住水流或增加渗流长度 改变动水压力方向 从而达到减小动水压力的目的 4流砂的防治 水中挖土 即不排水施工 使坑内外的水压相平衡 不致形成动水压力 如沉井施工 不排水下沉 进行水中挖土 水下浇筑砼 人工降低地下水位法 即采用井点降水法截住水流 不让地下水流入基坑 不仅可防治流砂和土壁塌方 还可改善施工条件 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 4流砂的防治 此外 采用地下连续墙法 止水帷幕法 压密注浆法 土壤冻结法等 都可以阻止地下水流入基坑 防止流砂发生 止水帷幕施工方法 1 高压喷射注浆法 成幕质量好 适用土层广 但成本高 2 深层搅拌法 成本低 只适用软粘土地基 3 压力灌浆法 适用土层较广 施工方便 但注浆可控性差 形成完整帷幕较难 5止水帷幕 高压喷射注浆法堵水防渗按双排或三排布孔 孔距0 866倍旋喷桩直径 喷射水泥浆 可掺2 4 的水玻璃 提高抗渗性能 有抗渗要求 不宜掺矿渣水泥 先喷浆后旋转和提升 深层搅拌法深层搅拌法分喷浆深层搅拌法和喷粉深层搅拌法两种 形成止水帷幕常用喷浆深层搅拌法 浆液水灰比0 45 0 55 第3节土方机械化施工及填土压实 1土方机械化施工2填土压实 第1章土方工程 推土机操纵灵活 运转方便 所需工作面小 行驶速度快 能爬300左右的坡 适用于场地平整 开挖深度1 5m左右的基坑 移挖作填 填筑堤坝 回填基坑和基槽土方 为铲运机助铲 为挖土机清理集中余土和创造工作面 修路开道 牵引其它无动力施工机械 大马力推土机还可犁松坚岩 1土方机械化施工 1 1推土机施工 第3节机械化施工及填土压实 TQ230G全液压高原推土机 TY320C前铲后犁推土机 水中清碴平整场地 土方推送移挖作填 1 1推土机施工 提高推土机生产效率的方法 1 1推土机施工 下坡推土顺地面坡势沿下坡方向推土 可增大铲刀切土深度和运土数量 缩短推土时间 提高生产率约30 40 并列推土 1 1推土机施工 大面积施工区可采用2 3台推土机并列推土 减少土的散失量而增大推土量 提高生产率约15 30 3台推土机并列推土 分批集中 一次推送当运距较远又土质较坚硬时 宜多次铲土 一次推送 槽型推土当土层较厚时 可利用前次推土的槽形推土 可减少土的散失量 增大推土量 1 1推土机施工 军用推土机 美国M9 铲运机操纵简单 运转方便 行驶速度快 生产效率高 是能独立完成铲土 运土 卸土 填筑 压实等全部土方施工工序的施工机械 适用于坡度为200以内的大面积场地平整 大型基坑开挖 填筑路基堤坝 1 2铲运机施工 1土方机械化施工 CL9A自行式铲运机 CTY9A拖式铲运机 铲运机施工作业中 铲运机的斗容量为2 8m3 自行式铲运机的经济运距为800 1500m 拖式铲运机的经济运距为600m 效率最高的经济运距为200 350m 如采用双联铲运或挂大斗铲运时 其经济运距可增加至1000m 1 2铲运机施工 宇通重工CTY9A拖式铲运机 卡特彼勒657G自行式铲运机 运距愈长 生产效率愈低 超过经济运距时应考虑汽车运输 1 2 1铲运机的运行路线 椭圆形或大环形路线 在地形起伏不大 填方不高 1 5m 的路堤宜采用大环形路线 每隔一定时间变换铲运机行驶方向 以免机械单侧磨损 椭圆形路线适用施工地段较短的情况 8 字形路线 该路线一个循环完成两次铲土和卸土 减少了转弯次数和空驶距离 一个循环中两次转弯方向不同 铲运机机械磨损均匀 在地形起伏较大 施工地段狭长时采用 1 2铲运机施工 1 2 2提高铲运机生产效率的方法 下坡铲土利用机械重力的水平分力来加大切土深度并缩短铲土时间 推土机助铲在较坚硬的土层中用推土机助铲 可加大铲刀切削力 切土深度和铲土速度 助铲间隙可兼作松土 平整工作 1 2铲运机施工 挖近填远 挖远填近 挖土先从距离填土区最近一端开始 由近而远 填土则从距挖土区最远一端开始 由远而近 既可使铲运机始终在合理的经济运距内工作 又可创造下坡铲土的条件 双联铲运法 拖式铲运机的动力有富余时 可在拖拉机后串连两个铲斗进行双联铲运 对坚硬土层 可先铲满一个斗 再铲另一个斗 即 双联单铲 对松软土层 可两个斗同时铲土 即 双联双铲 1 2铲运机施工 跨铲法 在较坚硬的地段挖土时可采取预留土埂 间隔铲土的方法 可缩短铲土时间和减少向外撒土 提高效率 波浪式铲土法 铲土开始时 铲刀以最大深度切入土中 随着负荷增加 车速降低 相应减小切土深度 依次反复进行 直至铲斗装满为止 适用于较硬土层 挂大斗铲运 在土质松软地区 可改挂大型土斗 充分利用拖拉机的牵引力提高工效 1 2铲运机施工 1 3挖土机施工 挖土机主要用于挖土基坑 沟槽 清理和平整场地 更换工作装置后还可进行装卸 起重 打桩等其它作业 能一机多用 工效高 经济效果好 是工程建设中的常用机械 挖土机按行走方式分为履带式和轮胎式 按工作装置分为正铲 反铲 抓铲 拉铲 斗容量0 1 2 5m3 常用的挖土机是正铲和反铲挖土机 1土方机械化施工 1 3 1正铲挖土机 正铲适用于开挖含水量较小的一类土和经爆破的岩石及冻土 主要用于开挖停机面以上的土方 且需与汽车配合完成土方的挖运工作 采用正铲开挖大型基坑 应考虑工作面的大小 形状和开行通道的设置 工作特点 前进向上 强制切土 邦立CE1000 7正铲挖土机 四川 日立EX3600E 6正铲挖土机 1 3挖土机施工 正铲的开挖方式 正向开挖 侧向装土即挖土机向前进方向挖土 汽车停在侧面装土 正向开挖 后方装土挖土机向前进方向挖土 汽车停在后面装土 此法因挖土机卸土时回转角大 汽车需倒车开入 运输不方便 只适用于基坑宽度较小 深度较大的情况 此法因挖掘机卸土时回转角小 运输方便 生产效率高而应用较广 1 3挖土机施工 1 3 2反铲挖土机 反铲适用于开挖一至三类的砂土或粘土 主要用于开挖停机面以下的土方 一般反铲的最大挖土深度为4 6m 经济合理的挖土深度为3 5m 反铲也需要配备运土汽车进行运输 工作特点 后退向下 强制切土 动画 带加长臂的反铲挖土机 1 3挖土机施工 反铲的开挖方式 沟端开挖法即反铲停于沟端 后退挖土 向沟一侧弃土或装汽车运走 某堤坝泵站泵站基坑开挖现场 1 3挖土机施工 沟端开挖法 沟侧开挖法即反铲停于沟侧 沿沟边开挖 它可将土弃于距沟较远的地方 如装车则回转角度较小 但边坡不易控制 1 3挖土机施工 深基坑的接力开挖 管沟的沟侧开挖 拉铲 拉铲 拉铲工作示意图 1 3挖土机施工 拉铲可以开挖一 三类土壤的基坑 基槽和管沟等地面以下的挖土工程 开挖深度和宽度较大 特别适用于含水量大的水下松软土和普通土的挖掘 可沟端开挖 也可沟侧开挖 工作特点 后退向下 自重切土 1 3 3拉铲挖土机 抓铲 1 3挖土机施工 1 3 4抓铲挖土机 抓铲能开挖一 二类土 适于施工面狭窄而深的基坑 深槽 沉井等开挖 清理河泥等工程 最适于水下挖土 或装卸碎石 矿渣等松散材料 土质坚硬时不能用抓铲施工 工作特点 直上直下 自重切土 主要用来铲 装 卸 运土与砂石类散装物料 也可对岩石 硬土进行轻度铲掘 更换工作装置后可推土 起重 装卸等作业 铲容量一般1 5 6 1m3 1 4其它土方施工机械 1土方机械化施工 装载机 ZL10B型装载机 山东威力天地 利用刮刀平整地面的土方机械 刮刀装在机械前后轮轴之间 能升降 倾斜 回转和外伸 动作灵活准确 操纵方便 平整场地有较高的精度 广泛用于公路 机场等大面积的地面平整作业 平地机 成工MGB20B平地机平地机在平整作业 1 4其它土方施工机械 1 5土方工程综合机械化施工 1土方机械化施工 土方工程综合机械化施工 是以土方工程中某一施工过程为主导 按其工程量大小 土质条件 工期要求 运距及场地来选择主导施工机械 并以此为依据来合理配备其它辅助施工机械 实现机械化施工 如 运距800 1500m的大型土石方以铲运机为主 大型土石方施工现场 大型基坑整体开挖以正铲为主 小型基坑及管沟开挖以反铲为主 正铲开挖大型土石方反铲开挖基坑 反铲开挖管沟 1 5土方工程综合机械化施工 1 5土方工程综合机械化施工 土方运距在1500m以上时以汽车运输为主 汽车运输要考虑装载机装土 土质坚硬时 要配备大马力推土机或松土机 1 5土方工程综合机械化施工 2填土压实 2 1 1土料要求 填方土料应符合设计要求 设计无规定时应符合以下规定 碎石类土 砂土和爆破石渣 粒径不大于每层铺厚的2 3 可用于表层以下的填料 第3节机械化施工及填土压实 2 1填土的要求 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 含水量符合压实要求的粘性土 可用作各层填料 淤泥和淤泥质土 一般不能用作填料 但在软土或沼泽地区 经过含水量处理符合压实要求后 可用于填方中的次要部位 5 含有大量有机物的土壤 石膏或水溶性硫酸盐含量大于2 的土壤 冻结或液化状态的土壤不能作填土之用 6 膨胀性土不应作为填方土料 如蒙脱石粘土 伊利石土和高岭土等 精细的路基填料 2 1填土的要求 2 1 2填土压实的影响因素 填土压实的主要影响因素为压实功 土的含水量以及每层铺土厚度 1压实功的影响填土压实后的密度与压实机械在其上所施加功的关系见图1 33 2最佳含水量填土含水量的大小直接影响碾压 或夯实 遍数和质量 回填土含水量过大过小都难以夯压密实 较为干燥的土 由于摩阻力较大 而不易压实 当土具有适当含水量时 土的颗粒之间因水的润滑作用使摩阻力减小 在同样压实功作用下 得到最大的密实度 这时土的含水量称做最佳含水量 土壤过湿时 可先晒干或掺入干土 土壤过干时 则应洒水湿润以求取得较佳的含水量 2 1填土的要求 回填土翻晒 3每层铺土厚度在压实功作用下 土中的应力随深度增加而逐渐减小 其压实作用也随土层深度的增加而逐渐减小 各种压实机械的压实影响深度与土的性质和含水量等因素有关 对于重要填方工程 其达到规定密实度所需的压实遍数 铺土厚度等应根据土质和压实机械在施工现场的压实试验决定 若无试验依据应符合有关规定 2 1填土的要求 2 1 3填方施工注意事项 填土应从场地最低部分开始 由一端向另一端自下而上分层铺筑 虚铺厚度 人工木夯20 粘性土 30cm 砂质土 推土机填土30cm 铲运机或汽车填土30 50cm 2 1填土的要求 分层铺土 逐层压实 斜坡上的土方回填应将斜坡改成阶梯形 以防填方滑动 凸块式压路机作业 2 1填土的要求 填方区如有积水 杂物和软弱土层等 必须进行换土回填 换土回填亦分层进行 回填基坑 墙基或管沟时 应从四周或两侧分层 均匀 对称进行 以防基础 墙基或管道在土压力下产生偏移和变形 2 1填土的要求 管沟须两侧对称分层回填