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文档简介
1、精选第一章土方工程土方工程施工特点土方工程施工一般包括场地平整,基坑或管沟开挖,基坑支护、排水、降水、运土、回填与压实,地坪填土与压实等。一、土方工程施工特点:1、 土方量大、劳动繁重、工期长2、 施工条件复杂二、土的工程分类:岩石、碎岩石、砂土、粘性土和人工填土岩石按硬度分坚硬岩、较硬岩、软硬岩、软岩、极软岩,按风化程度分未风化岩石、微风化岩石、中风化岩石、强风化岩石和全风化岩石。碎石土根据粒组含量和颗粒形状又分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。砂土根据粒组含量不同又分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砾。粉土:塑性指标Ip<10的土称为粉土。其性质介于砂土与粘性土之间。粘性土:塑性指标
2、Ip>10的士称为粘性土。当Ip>17时为粘土;10<Ip<17时为粉质土。当天然孔隙比e>1.5时成为淤泥;当1WeW1.5时成为淤泥质土。人工填土:根据其组成和成因分为素填土、压实填土、杂填土和冲填土。三、1.土的可松性:自然状态下的土,经过开挖后,其体积因松散而增大,回填以后虽经压实,仍不能恢复成原来的体积,这种性质成为土的可松性。V2V3一tKs=Ks'=Ks是指最初可松性系数;Ks'是指最后可松性系数;V1V1V1指在天然状态下的体积;V2指在开挖后的松散体积;V3指回填压实后的体积。2.土的渗透性;水流通过土中孔隙难易程度的性质,成为土
3、的渗透性。土中水的渗流运动用达西定律描述,即地下水在土中的渗流速度与水头差成正比,与渗流路径长度成正比。uH=-K=KI;u指地下水渗流速度(m/d),AH指渗流路程两端的水头差(m),l指渗流路径长度(m),1指单位渗流路径长度的水头差,也成水里坡度,K指渗透系数(m/d)。第一节排水和地下水处理1、 排除地面水在施工区域内考虑临时排水系统时,应与原排水系统相适应。原排水系统是指原自然排水系统和已有的排水设施,临时排水设施应尽量与永久性排水设施相结合。排除地面水,方法有设置排水沟、截水沟或修筑土堤。2、 地下水处理地下水处理方法,止水法和降水法。止水法,沿基坑四周设置防渗帷幕,截流地下水流,
4、将地下水阻止在基坑外面。属于这一类的具体做法有:设置深层搅拌水泥土桩、水泥旋喷桩、压密注浆与地下连续墙等。降水法,利用抽水设备将地下不断抽走,使地下水位降低至基坑底面一下0.5m,以保证基坑开挖时土体干燥。属于这一类的方法有集水坑降水和井点降水法两种。(1)集水坑降水法(又称明排水法)是在基坑开挖过程中,在基坑底设置集水坑,并在基坑底四周或中央开挖排水沟,使水流入集水坑内,然后用水泵抽走。排水沟和积水坑设置流沙的防治。当基坑挖土到达地下水位一下,而土质是细砂或粉砂,且采用积水坑降水时,在一定动水压力作用下,坑底下的土就会形成流动状态,随地下水一起流动涌进坑内,这种现象就是流砂现象。当地下水位愈
5、高、坑内外水位差愈大时,动水压力也就愈大,愈容易发生流砂现象。防治途径,一是减少或平衡动水压力;二是设法是动水压力的方向向下,或是截断地下水流。具体措施如下:1、在枯水期施工。2、抛大块石。3、打板桩。4、水下挖土。4、井点降低地下水位。(二)井点降水法井点降水法是在基坑开挖前,预先在基坑四周或基坑内埋设一定数量的虑水管(井),利用抽水设备在开挖前和开挖过程中不断的抽水,使地下水位降低到坑底以下,甚至基础工程施工完毕为止。但必须注意的是:井点降水会使基坑附近地基土产生一定的沉降,施工时应考虑这一因素对附近环境的影响,采取相应的预防措施。井点降水法的方法有:轻型井点(真空井点)、喷射井点、电渗井
6、点、管井井点及深井井点。轻型井点(真空井点):轻型井点设备主要有井点管、滤管、积水总管及抽水机组。抽水机组常用的有干式真空泵井点设备和射流泵井点设备两类。干式真空泵井点设备优点是:对不同渗透系数的土有较大适应性,抽水和排气的能力大,带动井点数为70100根、总管长达80120m;缺点是设备数量较多,施工费用较大。射流泵井点设备跟干式真空泵井点设备相比,具有结构简单、体积小、重量轻、制造容易、使用维修方便、成本较低等优点,便于推广。但射流泵井点排气量小,真空度的波动较敏感,易于下降,要特别注意管路密封,否则会降低抽水效果;排水能力也较低,因此适用于在粉砂、粉土等渗透系数较小的土层中降水。轻型井点
7、布置1)平面布置当基坑或沟槽宽度小于6m,且降水深度不超过5m时,可采用单排井点。井点管应布置在地下水流的上游一侧,两端延伸长度应不小于坑(槽)的宽度当基坑宽度大于6m或土质不良时,采用双排井点法对于面积较大的基坑,可采用环形井点;有时为了便于挖土机和运土车辆出入基坑,也可在地下水流下游方向留出一段不布置井点管。井点管距离基坑壁一般小于0.71m,以防局部发生漏气。2)高程布置轻型井点的降水深度,在井点管底部(不包括滤管)处,一般不超过6m。对井点系统进行高程布置时,应考虑井点管的标准长度及井点管露出地面的长度(为0.20.3m),而且滤管必须埋设在透水层内。井点管埋设深度H1H142+h+I
8、l1(m)H2,井点管埋置面至基坑底面的距离(m)。h,基坑底面至降低后的地下水位线的距离,一般取0.51m。I,水力坡度,单排井点取1/4,环形井点取1/10。11,井点管至基坑中心的水平距离(m)。轻型井点计算。主要包括涌水量计算、井点管数量与间距确定、抽水设备选择等。水井类型大致归纳为a)无压完整井(潜水完整井)b)无压非完整井(潜水非完整井)c)承压完整井d)承压非完整井1)涌水量计算,无压完整井单井涌水量计算Q=Wv=WK-I(v渗透速度;K渗透系数;I水利坡度,距井轴x处为I=,;w地下水的过水断面面积w=2nxy;x一井中心至计算过水断面处的距离;y由不透水层到距中心距离为x轴d
9、x处曲线上的高。Q=2nxyKdy-Q=1.366K-H2-Jh2(m3/d)(试中H含水层厚度;R一抽水影响半径;r水井半径;h一井内水深;K渗透系数(m/d)设水井水位降低值s=H-h.得h=H-s得Q=1.366K-s's(m3/d)无压完整lgRlgrlg R lg x0井点系统涌水量计算:Q=1.366K(2H 0 s)lg R lg x0井环状井点系统(群井)涌水量计算Q=1.366K0Hs-s无压非完整井环状2)井点管数量与井距的确定。井点管数量n,根据井点系统涌水量Q和单根井点管最大水量q,公式n=1.1XQ(根)其中q=65兀dlK(m3/d)d滤管直径(m)l滤管长
10、度(m)1.1井点管备用系数,考虑井点管堵塞等因素。井点管间距D确定,D=L(m).L指总管长度。3)抽水设备选择轻型经典抽水设备一般多采用干式真空泵井点设备。干式真空泵的型号有W5或W6型等。可根据所带动的总管长度、井点管根数进行选用。采用W5型泵时,总管长度不大于100m,井点管总数约80根;采用W6型泵时,总管长度不大于120m,井点管根数为100根。真空泵在抽水过程中所需的最低真空度hk,根据降水深度所需要的可吸真空度及各项水头损失,可按其公式计算:hk=(Hi+AH)X104(Pa)Hi据降水深度要求的可吸真空度,近似取井管的降水深度。AH井点系统中各项水头损失,取1-1.5m。在抽
11、水过程中,应该常检查真空度,并应使真空度保持在55kPa以上。当采用射流泵井点设备时,常用的射流泵为QJD60、90型,其排水量分别为60m3/h、90m3/h,能带动总管长度不大于50m,井点管根数为40根。轻型井点一般选用单级离心泵,其型号根据流量、吸水扬程和总扬程而定。水泵的流量应比井点系统的涌水量增大10%20%;水泵的吸水扬程要大于降水深度加各项水头损失;水泵的总扬程应满足吸水扬程与出水扬程之和。(4)轻型井点施工轻型井点系统的施工,主要包括施工准备、井点系统安装和使用。井点系统的安装顺序是:挖井点沟槽,敷设集水总管;冲孔,沉设井点管,灌填砂滤层;用弯联管将井点管与总管连接;安装抽水
12、设备;试抽水。其中沉设井点管、灌填砂滤层是关键工序。井点管的沉设方法有:用冲水管冲孔后,沉设井点管;直接利用井点管水冲下沉。2.管井井点管井井点的设备是沿基坑每隔一定距离设置一个管井,每个井管单独用一台水泵不断地抽水,以降低地下水位。管井井点的设备主要是由管井、吸水管及水泵组成。管井的间距一般为20-50m,管井的深度是875m。井内水位降低可达610m,两井中间则为35m。管井井点用的水泵,可采用单级离心泵或潜水泵,前者泵体置于井上,吸水扬程一般我为6-7m;后者的泵体置于井内水中,最大扬程可达25m。但这种井点由于管井间距较大,因而有效降水深度较小。管井井点法适用于地下水丰富、土的渗透系数
13、大(K=1200m/d)的土层。当降水深度很大,而管井井点采用一般的离心泵或潜水泵已不能满足要求时,可采用深井井点降水法,它是利用深井泵放入井管内抽水,依靠水泵的大的扬程,把深处的地下水抽到地面上来。降水深度可达30m以上。当土的渗透系数较小(K=0.120m/d),而要求降水深度又较大时,可采用喷射井点法降水。当渗透系数很小的粘性土(K<0.1m/d)单靠真空吸力的降水方法效果不大时,需采用电渗井点法降水。3.井点降水对临近环境的影响及预防措施井点降水时,在其影响半径范围内,地下水位下降,形成降水漏斗曲线,土层中的含水量减少,使土体产生固结,因而会引起周围底面不均匀沉降,影响临近建筑。
14、一般采取如下措施:回灌井点法。设置止水帷幕法。第二节基坑边坡与支护基坑(槽)开挖过程中,基坑的稳定,主要是靠土体内颗粒间存在的内摩擦力摩粘聚力来保持平衡的。一旦失去平衡,坑壁就会坍塌。一、基坑边坡1、边坡高度=_=1:m试中m=,称为坡度系数。为保证边坡和直立壁的稳定bbhh性,在挖方边坡上侧堆土方或材料以及有施工机械行驶时,应与挖方边缘保持一定距离。当土质良好时,堆土或材料应距挖方边缘0.8m以外,高度不宜超过1.5m。在软土地区开挖时,挖出的土方应随挖随运走,不得堆放在边坡顶上,坡顶亦不得堆放材料,更不得有动载,以避免由于地面上加荷引起边坡塌方事故。2、边坡稳定主要是由于土体内颗粒间存在摩
15、擦阻力和粘聚力,从而使土体具有一定的抗剪强度。土体抗剪强度的大小主要取决于土的内摩擦角和粘聚力的大小。一般情况下,基坑边坡失稳,发生滑动,原因主要是由于土质及外界因素的影响,致使土体内的抗剪强度降低或剪应力增加,使土质的剪应力超过其抗剪强度。土体抗剪强度降低的原因有:因风化等气候影响使土质变松;粘土中的夹层因浸水产生润滑作用,细砂、粉砂土因振动而液化等。土体内剪应力增加的原因有:因坡顶堆放重物或存在动载;雨水或地面水浸入使土的含水量增加,因而使土体自重增加,水在土体中渗流而产生动水压力。为了防止基坑边坡坍塌,除保证边坡大小与坡顶荷载符合规定外,在施工中还必须做好地面水的排除,并防止地表水、施工与生活用水等浸入基坑边坡。基坑内的降水工作,应持续到地下结构施工完成,坑内回填土完毕为止。在雨季施工时,更因该注意检查基坑边坡的稳定性,必要时,可适当放缓边坡坡度或设置支护结构,以防塌方。3、边坡支护当基坑放坡开挖时,应考虑在施工间,基坑边坡收到气候季节变化和降雨、渗水、冲刷等作用,会使边坡土质变松,土内含水量增加,土的自重加大,导致土体抗剪强度降低而土体内的剪应力增加,造成边坡坍塌或产生不利于边坡稳定的影响。在基坑放坡施工中,为保护边坡坡面稳定与坚固,可根据现场具体情况,采用抹水泥砂浆护坡、挂网喷射混凝土护坡或浆砌片石
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