土方工程施工.ppt

,第二章：土方工程施工,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？,施工设计应注意（1）摸清施工条件，选择合理的施工方案与机械；（2）合理调配土方，使总施工量最少；（3）合理组织机械施工，以发挥最高效率；（4）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工作；（5）合理安排施工计划，避开冬、雨季施工；（6）制定合理可行的措施，保证工程质量和安全。,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,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。,1.1.2土的工程分类,1.1.2土的工程分类,按开挖的难易程度分为八类一类土（松软土）二类土（普通土)三类土（坚土）四类土（砂砾坚土）,机械或人工直接开挖,五类土（软石）六类土（次坚石）七类土（坚石）八类土（特坚石）,爆破开挖,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？,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,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（100105C），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？,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；530%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%。,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：,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？,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？,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？,（二）土的工程分类及性质,（4）可松性土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍然不能恢复成原来体积,（二）土的工程分类及性质,（4）可松性土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍然不能恢复成原来体积,最初可松性系数,土挖出后松散状态下的体积,土在天然状态下的体积,（二）土的工程分类及性质,（4）可松性土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍然不能恢复成原来体积,最后可松性系数,土经压实后的体积,（二）土的工程分类及性质,（4）可松性土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍然不能恢复成原来体积,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,仍不能恢复成原来的体积.土的这种性质称为可松性.土的可松性大小用可松性系数表示:,式中:Ks最初可松性系数;Ks最终可松性系数;V1土在自然状态下的体积(天然密实土)；V2土经开挖后松散状态下的体积(松土)；V3土经回填压实后的体积(压实土)。V1V3V216m时：降低埋设面或采用二级井点或改用其它井点。,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,工作任务3：编制施工降水方案,无压完整井群井井点计算Q1.366K(2HS)S/(lgRlgX0)(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/B5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。,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H0H；计算R时，也应以H0代入H0的确定方法：,s/(s+l),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：q65dlK1/3(/d)d、l滤管直径、长度(m)；最少井点数：n1.1Q/q(根)1.1备用系数。3)最大井距：DL总管/n(m)；4)确定井距：15d井距DD，且符合总管的接头间距。5)确定井点数：nL总管/D,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5d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。,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。,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1020%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。,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0.60.7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,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。,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。,工作任务3：编制施工降水方案,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+0.52+(5.9-0.5)0.52=55.4M宽：15.4+0.52+(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：255.4+21.0)+(19.1+21.0)=157M,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+21.1/21/10=6.95M7.0-0.2=6.8M不满足要求。,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+0.52+(5.9-0.8)0.52=55.1M宽：15.4+0.52+(5.9-0.8)0.5=18.95MH=(5.9-0.8)+0.5+20.95/21/10=6.65M7.0-0.2=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,工作任务3：编制施工降水方案,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,工作任务3：编制施工降水方案,取H0=H=8.2M,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=1.1925.63/19.3=53根4.5.实际总根数(20.95+57.1)22.4=65根,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,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,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。,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。,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+2100(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？,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。,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。,工作任务4：基坑开挖及验槽,请思考：,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。,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。,工作任务4：基坑开挖及验槽,2.如何验槽？（1）观察眼,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2225毫米的钢筋制成，钎长为1.82.0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。,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,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,工作任务4：基坑开挖及验槽,钎探记录和结果分析,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,思考与训练,1.2.,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,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,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,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。,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,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晶、盐块或含盐植物的根茎。,工作任务1：选择土方填筑料,碎石类土或爆破石碴用作填料时，其最大粒径不得超过每层铺填厚度的23(当使用振动辗时，不得超过每层铺填厚度的34)。铺填时，大块料不应集中，且不得填在分段接头处或填方与山坡连接处。填方内有打桩或其他特殊工程时，块(漂)石填料的最大粒径不应超过设计要求。,工作任务1：选择土方填筑料,二、填土要求填土应尽量采用同类土填筑。如采用不同类填料分层填筑时，上层宜填筑透水性较小的填料，下层宜填筑透水性较大的填料。填方基土表面应作成适当的排水坡度，边坡不得用透水性较小的填料封闭。,工作任务2：选择压实的方法和机械,一、填土的压实方法碾压碾压法是靠沿填筑面滚动的鼓筒或轮子的压力压实填土的。夯实利用夯锤自由下落的冲击力来夯实填土。振动压实利用机械的振动来压实填土。,工作任务2：选择压实的方法和机械,二、如何选择压实的机械碾压机械有平碾(压路机)、羊足碾、振动碾和汽胎碾。碾压机械适用于大面积填方碾压，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。每次碾压要有150200的重叠。,工作任务2：选择压实的方法和机械,平碾适用于碾压粘性和非粘性土。每次碾压要有150200的重叠。羊足碾不宜用于无粘性土、砂及面层的压实。一般羊足碾适用于压实中等深度的粉质粘土、粉土、黄土等。,工作任务2：选择压实的方法和机械,夯实机械：木夯、石夯、蛙式打夯机适用于小面积填土的压实。夯实厚度一般在200以内。,工作任务2：选择压实的方法和机械,振动夯实机械适用于非黏性土的压实。,工作任务3：填土的质量检验,一、填土压实的影响因素压实功土的含水量每层铺土厚度,工作任务3：填土的质量检验,1.压实功的影响,图土的密度与压实功的关系示意图,工作任务3：填土的质量检验,2.含水量的影响含水量的大小直接影响碾压(或夯实)遍数和质量。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。,思考：较干燥的土压实会出现什么情况？较湿润的土压实会出现什么情况？,工作任务3：填土的质量检验