建筑施工完整-第02章土方工程ppt课件

第02章土方工程,建筑施工,2011.9,1、土的工程性质及其对施工的影响；2、土壁支护与边坡；3、填土压实。,内容提要,主要内容：,学习重点：,1、土的分类及工程性质；2、基坑边坡及支护；3、土方机械化施工及土方工程质量验收。,2011.9,2-1概述,2011.9,一、土方工程的施工特点,1、特点,工程量大；劳动强度大、工期长；施工受场地及气候限制，施工条件复杂。,采用机械化施工做好施工组织设计合理安排施工计划，尽可能避开雨季施工,2、对策,2011.9,二、土的分类与鉴别,松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石,按土开挖的难易程度将土分为八类：,1、松土和普通土可直接用铁锹开挖，或用铲运机、推土机、挖土机施工；2、坚土、砂砾坚土和软石用镐、撬棍开挖，或预先松土，部分用爆破的方法施工；3、次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。,2011.9,2011.9,2011.9,三、土的工程性质,1、土的工程性质的意义,土方施工方法的选择；劳动量和机械台班的消耗及工程费用。,2、土的工程性质,土的组成；土的含水量；土的天然密度和干密度；土的可松性系数；土的渗透性；土的压实性。,2011.9,1）土的组成,土的三相示意图,土由土颗粒水空气三部分组成。,2011.9,土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响。,土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。,2.土的含水量,工程意义：,2011.9,3.土的天然密度和干密度土的天然密度在天然状态下，单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。干密度土的固体颗粒质量与总体积的比值。,在一定程度上，土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度。土的干密度愈大，表示土愈密实。土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制。,2011.9,4.土的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。指标：可松性系数,计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数,计算填方所需挖土工程量的主要参数,2011.9,5.土的渗透性土体被水透过的性质。指标：渗透系数（见下页表）单位时间内水穿透土层的能力，以m/d表示,2011.9,土的渗透系数参考表,2011.9,6.土的压实性表示土的紧密程度。指标：压实系数意义：在考虑土方边坡稳定、进行填土压实等情况时，要考虑到土的密实度，进而考虑到天然密度、干密度及含水量。cd/maxd土的实际干密度max土的最大干密度,2011.9,2-2基坑排水、降水,2011.9,当基坑挖至接近地下水位时，在坑底设置集水坑，并在坑底四周开挖具有一定坡度的排水沟，使地下水流入集水坑，然后用水泵抽出坑外。,集水井降水法,1排水沟2集水井3水泵,一、集水井（坑）降水（明排水）,2011.9,集水坑的设置要求：,数量：每隔2040m一个直径（宽度）：0.60.8m深度：保持低于挖土面0.71.0m,简单、经济，应用较广；易产生流砂、管涌、边坡塌方等问题。,集水坑降水法的优缺点：,流砂：,当基坑挖至地下水位以下，且采用集水坑降水时，如果坑底、坑壁的土颗粒形成流动状态随地下水的渗流不断涌入基坑的现象。,2011.9,a）水在土中渗流时的力学现象b）动水压力对对地基土的影响,动水压力原理图,关键因素：动水压力的大小和方向,2011.9,在基坑开挖前，先在基坑四周埋设一定数量的井点管和滤水管，挖方前和挖方过程中利用抽水设备，通过井点管抽出地下水，使地下水位降至坑底以下，避免产生坑内涌水、塌方和坑底隆起现象，保证土方开挖正常进行。,二、井点降水,2011.9,类型：管井井点、喷射井点、电渗井点、轻型井点适用：,2011.9,组成,轻型井点,1）当基槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m时可采用单排点，布置在地下水流的上游一侧；2）沟槽宽6m,土质不良时采用双排井点；3）当基坑面积较大时则应采用环形井点；4）当土方施工机械需要进出基坑时，可采用U形井点。,管路系统：滤管、井点管、弯管、总管抽水设备：真空泵、离心泵,平面布置（见下页图）,2011.9,轻型井点的平面布置,U形井点,双排井点,单排井点,环状井点,2011.9,轻型井点的降水深度，从理论上讲可达10.3m，但由于管路系统的水头损失，其实际的降水深度一般不宜超过6m（否则要用二级井点，如右图所示）。,式中：H1井点管埋设面至坑底面的距离；h降低后的地下水位到基坑中心底面的距离，一般为0.51m；I地下水降落坡度，环形井点为110，单排井点为15（下页图）；L井点管至基坑中心的水平距离。,二级轻型井点1第一级井点管2第二级井点管,高程布置：,HH1hIL,2011.9,环形井点的布置图,单排线状井点的布置图,2011.9,1）轻型井点使用时，一般应连续抽水（特别是开始阶段）。2）正常的出水规律是“先大后小，先混后清”。3）在抽水过程中，还应检查有无堵塞“死井”（工作正常的井管，用手触摸时，应有冬暖夏凉的感觉，或从弯联管上的透明阀门）观察。,轻型井点的施工：,1）安装程序：总管井点管弯联管把井点总管联接抽水设备。2）井水管的埋设方法：冲水管冲孔、钻孔、水冲法及振动水冲法。,降水施工要点：,2011.9,降水的影响：,1）产生较大的地面沉降2）使周围建筑基础下沉或房屋开裂,防止的措施：,1）设置止水帷幕2）回灌井点补充地下水3）减缓降水速度法,2011.9,水井种类a)无压完整井b)无压非完整井c)承压完整井d)承压非完整井,2011.9,环形井点涌水量计算简图a）无压完整井b）无压非完整井,2011.9,管井井点a）钢管管井b）混凝土管管井1沉砂管2钢筋焊接骨架3滤网4管身5吸水管6离心泵7小砾石过滤层8粘土封口9混凝土实管10混凝土过滤管11潜水泵12出水管,2011.9,电渗井点布置示意1阳极2阴极3用扁钢、螺栓或电线将阴极连通4用钢筋或电线将阳极连通5阳极与发电机连接电线6阴极与发电机连接电线7直流发电机（或直流电焊机）8水泵9基坑10原有水位线11降水后的水位线,2011.9,轻型井点降低地下水位全貌图1井点管2滤管3总管4弯联管5水泵房6原有地下水位线7降低后地下水位线,2011.9,滤管构造1钢管2管壁上小孔3缠绕的铁丝4细滤网5粗滤网6粗铁丝保护网7井点管8铸铁头,2011.9,喷射井点设备及平面布置简图1喷射井管2滤管3进水总管4排水总管5高压水泵6水池7水泵8内管9外管10喷嘴11混合室12扩散管13压力表,2011.9,2-3土方机械化施工,2011.9,一、推土机,1、类型：,索式借助本身自重切土（深度较小）油压式强制切土（深度较大）,2011.9,1）下坡推土借助机械本身自重作用，提高效率30%2）并列推土增大推土量、减少土的散失3）多铲集运多次铲土、分批集中、一次推送4）槽形推土增加推土量10%30%,运输距离宜在100m内，以40-60m效率最高,2、推土机的施工方法：,3、适用情况：,多用于地形起伏不大的场地平整，开挖深度在1.5m以内的基坑、回填基坑与沟槽，推筑高度在1.5m以内的路基、堤坝。,2011.9,1、类型：拖式自行式行走方式油压式索式操作机构2、作用：铲土、运土、卸土、填筑、整平,二、铲运机,2011.9,3、适用：适用于含水量不大的一至三类土地直接挖运。不适于在砾石层、冻土地带和沼泽区施工。4、经济运距：自行式8001500m拖式200350m,2011.9,1）环形路线2）“8”字形路线,环形路线,“8”字形路线,减少拐弯次数与空车行驶距离,5、运行路线：,2011.9,1、种类：1）按行走装置：履带式、轮胎式2）按工作装置：正铲、反铲、拉铲、抓铲3）按操作机构：机械式、液压式,三、单斗挖掘机,（a）正铲（b）反铲（c）拉铲（d）抓铲,单斗挖土机工作装置的类型,2011.9,1）正铲特点：向前向上、强制切土作业方式（见下页图）正向挖土、侧向卸土正向挖土、后方卸土适用：开挖深度4m左右的基坑、基槽和管沟,2、特点及适用情况：,2011.9,a)正向挖土、侧向卸土b)正向挖土、后方卸土1正铲挖土机2自卸汽车,正铲挖土机作业方式,2011.9,2011.9,2）反铲特点：后退向下、强制切土作业方式（见下页图）沟端开挖沟侧开挖适用：开挖深度4m左右的基坑、基槽和管沟，最大开挖深度可达4-6.8m。,2011.9,a）沟端开挖b）沟侧开挖1反铲挖土机2自卸汽车3弃土堆,反铲挖土机作业方式,2011.9,3）拉铲特点：后退向下、自重切土作业方式：（见下页图）沟端开挖沟侧开挖适用：开挖大型基坑及水下挖土，填筑路基，修筑堤坝。,2011.9,a）沟侧开行b）沟端开行,拉铲挖土机作业方式,2011.9,4）抓铲特点：直上直下、自重切土适用：开挖大型基坑及水下沉井。,抓铲挖土机,2011.9,2-4土方边坡与支护,2011.9,一、土方边坡,放坡开挖,1、放坡,土方挖成上口大、下口小、留出一定的坡度，靠土的自稳保证土壁稳定的措施。,放坡大小,与土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间长短、排水情况及附近堆土等有关。基坑（槽）放坡开挖往往比较经济，但在场地狭小地段施工不允许放坡时，一般可采用支撑护坡。,2011.9,以挖方深度(或填方深度)h与底宽b之比表示，即土方边坡坡度=h/b=1/(b/h)=1m式中：m=b/h称为边坡系数。,2、土方边坡的坡度,2011.9,当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定：,直立壁不加支撑挖方深度,2011.9,当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方深度在5m以内且不加支撑的边坡的最陡坡度。,2011.9,二、土壁支护,1）边坡过陡，使土体本身稳定性不够，尤其是在土质差、开挖深度大的坑槽中，常引起塌方。2）雨水、地下水渗入基坑，使土体重力增大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因。3）基坑(槽)边缘附近大量堆土，或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使土体产生的剪应力超过土体的抗剪强度。,1、土壁稳定,土体内摩阻力和粘结力保持平衡。,土壁塌方的主要原因,2011.9,2,3,1,3,5,4,(a),(b),（a）断续式水平挡土板支撑；（b）垂直挡土板支撑,横撑式支撑,1水平挡土板；2垂直支撑；3工具式支撑；4垂直挡土板；5水平支撑,2、基槽支护结构,2011.9,3、基坑支护结构,作用：在基坑施工期间挡土、挡水，以保证基坑开挖和基础施工的安全和顺利。,类型：,按受力：,重力式支护结构非重力式支护结构边坡稳定式支护结构,按材料：,钢板桩、钢筋混凝土灌注桩、地下连续墙、深层搅拌水泥土桩、旋喷桩、土钉墙。,2011.9,固化剂：水泥或石灰特点：施工无震动、噪音、无废水泥浆；坑内无需支撑拉锚，优良的抗渗特性；,1）重力式支护结构,深层搅拌水泥土桩挡墙,利用一种特殊的搅拌头或钻头，钻进地基至一定深度后，喷出固化剂，与地基土强行拌和而形成的加固土桩体。,2011.9,适用于加固淤泥质土、粘土；国外最大深度60m，国内1218m；支挡高度国内最深9m。,2011.9,2011.9,钻孔后将钻杆从地基土深处逐渐上提，同时利用插入钻杆端部的旋转喷嘴，将水泥浆固化剂喷入地基土中形成水泥土桩。,高压旋喷桩挡墙,2011.9,适用于：地下水位较低,深度不很大的一般粘性或砂土层中。,2）非重力式支护结构,H型钢支柱挡板支护挡墙,沿挡土位置预先打入钢轨、工字钢或H型钢桩,间距11.5m,然后边挖方,边将36cm厚的挡土板塞进钢桩之间挡土,并在横向挡板与型钢桩之间打入楔子,使横板与土体紧密接触。,2011.9,形式：平板桩和波浪式板桩。（见下页图）,钢板桩,挖土之前在基坑的周围打入钢板桩或钢筋混凝土板桩，板桩入土深度及悬臂长度应经计算确定，如基坑深度较大，可加水平支撑。,适用于：一般地下水位较高的粘性或砂土层。,2011.9,2011.9,2011.9,钢板桩单独打入法：适用于桩长小于10m，且工程要求不高的钢板桩支撑施工。双层围檩插桩法：在桩的轴线两侧先安装双层围檩(一定高度的钢制栅栏)支架后，将钢板桩依次锁口咬合全部插入双层围檩间。,钢板桩的施工：,钢板桩打入法：单独打入法、双层围檩插桩法和分段复打法。,2011.9,分段复打法：在板桩轴线一侧安装好单层围檩支架，将1020块钢板桩拼装组成施工段插入土中一定深度，形成一段钢板桩墙，即屏风墙。,2011.9,在开挖的基坑周围，现场灌注钢筋混凝土桩，达到强度后，在基坑中间用机械或人工挖土，下挖1m左右装上横撑，在桩背面装上拉杆与已设锚桩拉紧，然后继续挖土至要求深度。在桩间土方挖成外拱形，使之起土拱作用。如基坑深度小于6m，或邻近有建筑物，亦可不设锚拉杆，采取加密桩距或加大桩径处理。,钢筋混凝土灌注桩排桩挡墙,适用于：开挖较大、较深（6m）基坑，临近有建筑物、不允许支护，背面地基有下沉、位移时采用。,2011.9,2011.9,SMW挡土墙是先施工水泥土挡墙，最后按一定的形式在其中插入型钢（如H钢），即形成一种劲性复合围护结构。,SMW挡土墙,适用：SMW适宜的基坑深度为610m，国外开挖深度已达20m。,特点：止水好，刚度大，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌深度，型钢可回收重复使用，成本较低。,2011.9,（a）全位“满堂”；（b）全位“1隔1”（c）全位“1隔2”；（d）半位“满堂”；（e）半位“1隔1”,2011.9,优点：结构整体性好，刚度大，可作防渗墙，形状灵活。,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。,2011.9,地下连续墙施工,1、修筑导墙,2011.9,2011.9,2、成槽机成槽,2011.9,2011.9,3、吊放钢筋笼,2011.9,4、浇筑混凝土,2011.9,5、拔出接头管,2011.9,构造：基坑坡面可以竖直90，也可是80左右；土钉长度为开挖深度的0.51.2倍，间距12m；土钉钢筋：直径1632mm；面层混凝土：C20,厚度80mm.,边坡稳定及支护结构土钉墙,在基坑开挖坡面，用机械钻孔或洛阳铲成孔，孔内放钢筋并注浆，在坡面安装钢筋网，喷射厚80200mm的C20混凝土，使土体、钢筋与喷射混凝土面板结合，成为深基坑土钉支护。,2011.9,土钉墙构造,适用情况：地下水位以上或经降水措施后的杂填土、普通粘土或非松散性的砂土，基坑深度一般在6m以下。复合土钉可做到10m深甚至以上。,2011.9,土钉墙施工：,钻孔,安放钢筋或钻花钢管,灌浆,绑扎钢筋网,喷射混凝土,2011.9,2011.9,已施工完毕土钉墙,2011.9,坑内支撑、坑外拉锚,支撑系统,坑内支撑,2011.9,2011.9,基坑外拉锚,2011.9,2-5土方开挖,2011.9,1、学习和审查图纸、图纸会审2、基坑开挖方案的确定施工流向、施工程序、主要分部工程施工方法和机械3、场地平整与清理障碍物4、定位与放线5、修筑临时道路和安装临时供水、供电设施；,一、基坑开挖准备工作,2011.9,一般情况下基坑（槽）应采用先平整场地，以有利于定位与放线工作。对于人防工程或地下建筑物多采用先挖后平之顺序。,场地平整与清理,场地清理是指基础土石方工程施工区域内影响施工的建筑物、构筑物应拆除；拆迁或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。,场地平整与基坑（槽）开挖的顺序有三种：,1.先平后挖2.先挖后平3.边挖边平,2011.9,1、房屋定位,定位、放线,2011.9,2、放线,2011.9,二、土方开挖要点,1、放坡开挖（无支护结构）,地下水位以上的粘性土层，可垂直开挖或放坡；较深的基坑应分层开挖；采用机械开挖时，需保持坑底土体的原状结构，应在坑底及坑壁留15-30cm厚的土层，由人工挖掘修整；在基坑外侧地面应设置排水系统，严禁地表水流入或渗入坑周土体；开挖时，应对平面控制桩、水准点、基坑平面位置、水平标高、边坡坡度复测检查；,2011.9,基坑开挖好后，应尽量减少暴露时间，及时清边验底。,2、有支护结构的基坑开挖,原则：由上而下，先撑后挖、分层开挖,支撑与挖土密切配合，严禁超挖，每次挖深不得超过支撑位置以下50cm；基坑深度较大时，应分层开挖基坑开挖验槽后，应立即进行垫层与基础施工，防止暴晒与雨水浸刷。,2011.9,2-6土方填筑与压实,2011.9,1、准备工作：1）地表土层处理清除基底的积水、淤泥和杂物2）地下设施验收地下结构物、沟渠、管道、电缆管线2、填方土料一般要求：1）碎石类土、砂土和爆破石渣（粒径不大于每层铺厚的2/3）可用于表层下的填料；2）含水量符合压实要求的粘性土，可用作各层填料；3）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；,一、土方填筑,2011.9,4）淤泥和淤泥质土一般不能用作填料，但在软土或沼泽地区，经过处理使含水量符合压实要求后，可用于填方中的次要部位；5）有水溶性硫酸盐大于5%的土，不能用作回填土，在地下水作用下，硫酸盐会逐渐溶解流失，形成孔洞，影响土的密实性。6）冻土、膨胀性土等不应作为填方土料。,3、填