建筑施工技术教学课件-土方工程

建筑施工技术 2008 01 2 第一章土方工程 常见土方工程分类 场地平整 基坑 槽 与管沟开挖 土壁支护 施工排水 降水 路基填筑以及基坑回填等 组织土方工程施工时 尽可能机械化施工 以降低劳动强度 而且要合理安排施工计划 尽可能避开雨季施工 否则 应作好防洪排水等准备 此外 为了降低工程施工费用 制定土方的合理调配方案 3 1 1概述 一 土方工程施工具有以下特点 1 工程量大 劳动强度高 2 施工条件复杂 3 受场地限制 二 土的分类及现场鉴别方法在工程上 土根据开挖难易程度分为8类 其中一 四类土为土 五 八类土为岩石 其开挖难易直接影响其施工方案 劳动量消耗和工程费用 4 1 1概述 三 土的性质1 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 以后虽经回填压实 仍不能恢复到原来的体积 称为土的可松性 最初可松性系数用Ks表示 最终可松性系数用K s表示 即 Ks V2 V1 K s V3 V1 式中 V1 土在自然状态下的体积 V2 土开挖后的松散体积 V3 土经回填压实后的体积 2 土的天然含水量 指土中水的质量与土颗粒质量的百分比 mw ms mw 土的天然含水量 ms 土中固体颗粒的质量 3 土的渗透性 指土体被水透过的性能 它与土的密实程度有关 土的空隙比越大 则其渗透系数越大 土的渗透性由土的渗透系数表示 5 1 1概述 四 土方边坡目的 保证土体稳定 防止塌方 保证施工安全其中称为坡度系数边坡的大小和坡顶有无荷载 是动载还是静载均有关 6 1 2土方工程量的计算 一 基坑 槽 土方量的计算基坑土方量的计算 V H A1 4A0 A2 6基槽土方量的计算 V1 L1 A1 4A0 A2 6V V1 V2 Vn 7 1 2土方工程量的计算 二 场地平整土方量的计算 一 场地设计标高的确定设计标高选择 需考虑以下因素 1 满足生产工艺和运输的要求 2 尽量利用地形 以减少挖方数量 3 尽量使场地内挖填平衡 以降低土方运输费用 4 有一定泄水坡度 2 满足排水要求 5 考虑最高洪水位的要求 8 1 2土方工程量的计算 场地的设计标高 可根据挖填平衡的原则确定 1 初步计算场地设计标高方格网法 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 无地形图时 也可在地面用木桩打好方格网 然后用仪器直接测出 一般说来 理想的设计标高 应该使场地的土方在平整前和平整后相等而达到挖方和填方的平衡 9 1 2土方工程量的计算 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 10 1 2土方工程量的计算 2 计算设计标高的调整值所计算的标高 纯系一理论值 实际上 还需考虑以下因素进一步进行调整 1 土具有可松性 2 填 挖 影响 3 边坡填挖量不等 4 就近弃土于场外 或将部分填方就近取土于场外挖填土的变化 11 1 2土方工程量的计算 3 考虑泄水坡度对设计标高的影响由于排水要求 场地表面场有一定的泄水坡度 因此 还需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的设计标高 12 1 2土方工程量的计算 二 场地土方量的计算1 方格网法 1 四个角点挖 填 方2 两个角点填方 另外两个角点挖方3 一个角点填 挖 三个角点挖 填 方2 断面法 公式法 累高法 三 边坡土方量的计算三角棱体 V 1 3A1L1A1 1 2mh2三角棱柱体 V 1 2 A1 A2 l4或V 1 6 A1 4A0 A2 13 1 2土方工程量的计算 四角全填 全挖 14 相邻两角为挖 另两角为填 15 三角填 挖 另一角挖 填 16 1 2土方工程量的计算 三 土方调配1 土方调配原则 1 挖 填平衡和运距最短 2 近期施工与后期利用相结合 3 分区与全场相结合考虑 4 尽可能与大型地下建筑的施工相结合 5 选择恰当地调配方向 运输路线 充分发挥功效 17 1 3土方工程施工准备与基坑 槽 施工 一 施工准备及定位放线 一 施工准备工作 1 场地清理 2 地面水排除 二 定位放线 1 建筑物定位 2 放线二 土壁稳定 土体内摩阻力和粘结力保持平衡 一 土壁塌方原因 边坡过陡 堆物过重 水渗入土体 二 采取措施 放足边坡 适当堆物 做好排水 18 基坑 民用与工业建筑 浅基坑 规模小 易施工 问题少高层建筑 大面积深基坑 规模大 工期长 问题多条基 深1 3m 直立土坑壁柱基 深多为2 3m 深度较大时采用放坡法 基坑 浅基坑 19 1 横撑式支撑 开挖较窄的沟槽 20 三 大面积深基坑支护 1 支护特点2 一些先进施工技术 主要支护方法 钢板桩 柱列式钢筋砼桩 连续墙等 对方形或圆形基坑采用拱圈 利用深层搅拌法加固基坑四周土体 逆作法施工技术日益被重视 特点 地下连续墙柱列式灌注桩土锚杆土钉墙 先进施工技术 21 1 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 对地下结构层数多的深基坑的施工非常有利 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NOTE 分段施工接头严密 22 2 柱列式灌注桩 以钢筋砼灌注桩配合土锚杆或横向支撑以减少柱身弯距的挡土结构优点 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 23 3 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 钻孔 安放拉杆 灌浆 养护 安装锚头 张拉锚固和挖土 24 3 7土钉墙及土锚杆 土钉墙由被加固土体 放置在土中的土钉体和喷射砼面板组成 形成一个以土挡土的重力式挡土墙 土钉墙自上而下施工 靠土钉的相互作用形成复合整体作用 土层锚杆适用于地下水低于土坡开挖段或降水措施后使地下水位低于开挖层的情况 但其失效影响较大 不适用于没有临时自稳能力的淤泥 饱和软弱土层 施工工艺 开挖工作面喷射砼设置土钉铺设钢筋网设置排水系统 25 土钉墙 26 四 施工排水 采用方法 1 明沟排水法2 人工降低地下水位法 轻型井点喷射井点电渗井点管井井点渗井井点 27 明沟排水法 当基地挖至地下水位以下时 沿基坑四周挖一定坡度的排水沟 设置集水井 使地下水沿沟流入井内 然后用水泵抽走 动画 特点 明排水法构造简单 其由集水井 排水沟和水泵组成 施工成本低 应尽可能采用 优点 方法简单 经济 对周围影响小 应用较广 缺点 当涌水量较大 水位差较大或土质为细砂或粉砂 有产生流砂 边坡塌方及管涌等可能 28 29 二 人工降低地下水位 在基坑开挖前 预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管 利用抽水设备连续不断的抽水 使地下水位降至基底以下 直至基础施工完毕为止 1 一般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 离心泵 水气分离器 30 轻型井点的布置依据 依据 水文地质资料 H 承压或非承压 土质 K等 工程性质 基坑 槽 形状 大小及深度 设备条件 井管长度 泵的抽吸能力 轻型井点布置内容 平面布置 确定井点布置的形式 总管长度 井点管数量 水泵数量及位置 高程布置 确定井点管的埋置深度 31 布置和计算步骤 单排布置 适用于基坑 槽B 6 且H 5 的情况 井点管应布置在地下水的上游一侧 两端延伸长度不宜小于坑 槽的宽度B 双排布置 适用于基坑B 6 或土质不良情况 环形布置 适用于大面积基坑 32 高程计算公式 h h1 h iL 33 34 35 水井的分类 总管及井点管数量的计算 36 涌水量的计算 无压完整井 无压不完整井 有效深度H0 当H0 H时 仍取H S 井点管处水位降低值 S iL 承压完整井 H 含水层厚度 S 水位降低值 y0 环状井点的假想半径 A 环状井点包围的面积 37 应用上述公式时先要确定y0 R K第一步 确定y0当L B 5时 环形布置的井点可近似作为圆形处理 利用面积相等原则 将近似圆的半径作为矩形水井的假想半径 第二步 确定R抽水影响半径R 与土的渗透系数 含水层厚度 水位降低值及抽水时间等因素有关 第三步 确定K渗透系数K值对计算结果影响较大 K值的确定可用现场抽水试验或实验室测定 对重大工程 宜采用现场抽水试验以获得较准确的值 涌水量的计算步骤 38 39 4 轻型井点的施工 施工过程 包括井点系统的埋设 安装 运行及拆除等 1 准备工作 井点设备 动力 水源及必要材料的准备 排水沟开挖 附近建筑物的标高观测及防止沉降措施 2 井点系统的埋设 埋设井点的程序 先排放总管 再埋设井点管 用弯联管将井点与总管接通 然后安装抽水设备 井点管的埋设方法 水冲法 分冲孔 埋管两过程 40 注意事项 冲孔深度宜比滤管底深0 5 左右 保证井点管与孔壁间填筑沙滤层的质量 井点填砂后 须用粘土封口 以防漏气 41 3 使用及拆除 井点系统全部安装完毕后 需进行试抽 以检查有无漏气现象 正常的排水是细水长流 出水澄清 抽水时需要经常检查井点系统工作是否正常 以及检查观测井中水位下降情况 42 4 井点回灌 目的 消除周围土壤因固结而引起的地面沉陷 43 1 4土方工程的机械化施工 一 土方机械的主要性能二 机械选择 基坑情况 作业环境 气候季节 机械配套等 44 1 5土方回填与压实 一 土料选择 符合设计要求 以保证强度和稳定性 尽量采用同类土 否则应分层夯填 且透水性大的置于下部 二 压实方法 碾压法 振动压实法