施工技术课件

1、第第1 1章章 土方工程土方工程土的工程分类土的工程分类八大类：八大类：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、 软石、次坚石、坚石、特坚石。软石、次坚石、坚石、特坚石。321,1, ssVVKKVVsKsK土的渗透性：土的渗透性：指水流通过土中孔隙的难易程度。指水流通过土中孔隙的难易程度。 LhhKiK21Lh当水力坡度当水力坡度 时，地下水在土中渗流时，地下水在土中渗流的速度，称的速度，称渗透系数渗透系数K。1 i土的干密度：土的干密度：指单位体积土中固体颗粒的质量，即土体孔隙指单位体积土中固体颗粒的质量，即土体孔隙中无水时的单位土重中无水时的单位土重（kg/m3）

2、 。Vmsd 式中 V土方工程量，H，F1，F2如下图所示。 F1、F2分别为基坑的上下底面积， F0为中截面面积， a）基坑土方量计算； b）基槽、土方量计算场地平整土方量场地平整土方量按按挖填方平衡挖填方平衡原则原则 确定场地设计标高确定场地设计标高1初步确定场地设计标高初步确定场地设计标高H H0 0： 测绘出场地的地形图；测绘出场地的地形图；按挖填方平衡原则确定按挖填方平衡原则确定H0。实测或根据相邻等高线，用插入法求出各方格角点的地面标实测或根据相邻等高线，用插入法求出各方格角点的地面标高；高；aaaaaaH22H12H11H21nHHHHH 443243210将场区划分成方格网；将

3、场区划分成方格网；MMa4010 2场地设计标高的调整：场地设计标高的调整：hHH 003最后确定场地各方格角点的设计标高（最后确定场地各方格角点的设计标高（Hn）：）：当设计对泄水坡度有规定时，按设计要求进行；当设计对泄水坡度有规定时，按设计要求进行；当设计无要求时，取泄水坡度当设计无要求时，取泄水坡度 i2；排水方向取顺自然地面方向。排水方向取顺自然地面方向。yyxxnliliHHH )(00(b)双向泄水双向泄水(a)单向泄水单向泄水场地平整土方量计算场地平整土方量计算1计算场地各方格角点的施工高度：计算场地各方格角点的施工高度：“”为填方；为填方；“”为挖方。为挖方。2确定零线确定零线

4、：3计算每一方格的挖填方工程量计算每一方格的挖填方工程量：nnnHHh 211hhhax 编号编号施工高度施工高度)(nh地面标高地面标高)(nH设计标高设计标高)(nHA0Bh2h1xa方格四个角点全部为挖（填）方时方格四个角点全部为挖（填）方时：)()(4321234hhhhamV 两个角点挖、两个角点为填时与两个角点挖、两个角点为填时与方格三个角点为挖、另一个角点为填时：方格三个角点为挖、另一个角点为填时：土方边坡及其稳定：土方边坡及其稳定：m=B/H，m坡度系数坡度系数m的物理意义：的物理意义：当基坑深为当基坑深为1 1米时，边坡宽度的大小米时，边坡宽度的大小。边坡可以做成：边坡可以做

5、成：直线形、折线形、踏步形直线形、折线形、踏步形。mHBBH11土土方方边边坡坡坡坡度度1.边坡坡度图边坡坡度图BH影响边坡系数影响边坡系数m大小的因素：大小的因素： 土质；土质； 挖土深度；挖土深度； 施工期间边坡上的荷载；施工期间边坡上的荷载； 土的含水率及排水情况；土的含水率及排水情况； 边坡的留置时间。边坡的留置时间。边坡稳定计算：边坡稳定计算： 条分法；条分法； 摩擦圆法；摩擦圆法； 解析法；解析法； 有限元；有限元； 边界元。边界元。n*土含水量增加，对边坡稳定的影响：土含水量增加，对边坡稳定的影响：n土含水量增加，将增大土的自重，从土含水量增加，将增大土的自重，从 而使剪应力增加

6、；而使剪应力增加；n土含水量增加，土颗粒间粘结力减小，土含水量增加，土颗粒间粘结力减小， 土的抗剪强度降低。土的抗剪强度降低。土壁支护土壁支护：三种类型：三种类型： 加固型支护、支挡型支护、混合型支护加固型支护、支挡型支护、混合型支护。1.加固型支护：加固型支护：是对基坑边坡滑动棱体范围及其附近土体进行是对基坑边坡滑动棱体范围及其附近土体进行加固，改善其物理力学性能，使其成为具有一定强度和稳定性加固，改善其物理力学性能，使其成为具有一定强度和稳定性的土体结构，从而保证土体结构，并兼有抗渗作用。的土体结构，从而保证土体结构，并兼有抗渗作用。按施工方法分：按施工方法分： 深层搅拌水泥土桩墙支护；深

7、层搅拌水泥土桩墙支护； 高压喷射旋喷桩支护。高压喷射旋喷桩支护。 2.支挡型支护：支挡型支护：是利用设置在基坑土壁上的支挡构件承受土壁是利用设置在基坑土壁上的支挡构件承受土壁的侧压力及其他荷载，保持土体结构的稳定。的侧压力及其他荷载，保持土体结构的稳定。按施工方法分：按施工方法分： 土钉支护（土钉墙）；土钉支护（土钉墙）； 土层锚杆支护；土层锚杆支护； 排桩式支护；排桩式支护； 板桩支护；板桩支护； 钢木支撑。钢木支撑。* *若按受力状态分：若按受力状态分：横撑式支撑、板桩式支护结构（悬臂式、支撑式）、重力式支横撑式支撑、板桩式支护结构（悬臂式、支撑式）、重力式支护结构。护结构。重力式水泥土墙

8、：重力式水泥土墙：水泥土墙是通过搅拌桩机将水泥与土进行搅拌，形成柱状的水泥水泥土墙是通过搅拌桩机将水泥与土进行搅拌，形成柱状的水泥加固土（搅拌桩），而构成重力式支护结构。加固土（搅拌桩），而构成重力式支护结构。重力式水泥土墙支护结构的设计包括：重力式水泥土墙支护结构的设计包括：整体稳定；整体稳定；抗倾覆稳定；抗倾覆稳定；抗滑移稳定；抗滑移稳定；位移；位移；其他：验算抗渗、墙体应力、地基强度。其他：验算抗渗、墙体应力、地基强度。1板桩设计的五要素：板桩设计的五要素：板桩工程事故失败的主要原因板桩工程事故失败的主要原因： 入土深度不够，在土压力的作用下，入土深度不够，在土压力的作用下， 板板 桩的

9、入土部分走动而出现坑壁滑坡；桩的入土部分走动而出现坑壁滑坡； 板桩本身刚度不够，在土压力作用下失板桩本身刚度不够，在土压力作用下失 稳弯曲；稳弯曲； 支撑或拉锚的强度不够；支撑或拉锚的强度不够； 拉锚长度不足，锚碇失去作用而使土体拉锚长度不足，锚碇失去作用而使土体 滑动；滑动； 板桩位移过大，造成周边环境的破坏。板桩位移过大，造成周边环境的破坏。 入土深度；入土深度； 截面弯矩；截面弯矩； 支点反力；支点反力； 拉锚长度；拉锚长度； 板桩位移。板桩位移。降水方法：降水方法： 集水坑降水法、井点降水法。集水坑降水法、井点降水法。1集水坑降水法：集水坑降水法：是在基坑开挖过程中，沿坑底周围或中央开

10、挖有一定坡是在基坑开挖过程中，沿坑底周围或中央开挖有一定坡度的排水沟，在坑底每隔一定距离设一个集水坑，地下度的排水沟，在坑底每隔一定距离设一个集水坑，地下水通过排水沟流入集水坑中，然后用水泵抽走。水通过排水沟流入集水坑中，然后用水泵抽走。适用范围：面积较小、土质较好、适用范围：面积较小、土质较好、粗颗粒土层或粘性土层粗颗粒土层或粘性土层、降水深度不大降水深度不大的基坑（槽）开挖工程。的基坑（槽）开挖工程。 集水坑的设置：集水坑的设置： 抽水设备：抽水设备： 离心泵、潜水泵、软轴水泵。离心泵、潜水泵、软轴水泵。流砂的产生与防治：流砂的产生与防治： 产生的原因：内因、外因产生的原因：内因、外因 防

11、治原理：防治原理： 截断水流；截断水流； 减小动水压力，增大渗流路径。减小动水压力，增大渗流路径。 WDiG Q F GDh1Fh2Fh1Lh2TLF 改变动水压力方向；改变动水压力方向；2井点降水法井点降水法：3轻型井点轻型井点： 轻型井点设备：轻型井点设备：管路系统：滤管、井点管、弯联管、总管。管路系统：滤管、井点管、弯联管、总管。抽水设备：真空泵、射流泵、隔膜泵。抽水设备：真空泵、射流泵、隔膜泵。 轻型井点布置：轻型井点布置：平面布置：平面布置：单排线状布置：单排线状布置：B6,H5双排线状布置；双排线状布置；环状布置。环状布置。 高程布置：高程布置：L 高程布置：高程布置： HAHma

12、x抽水设备最大抽吸高度抽水设备最大抽吸高度式中：式中：HA井点管的埋设深度（井点管的埋设深度（m）；）； H1井点管埋设面至基坑底面的距离；井点管埋设面至基坑底面的距离； h1基坑底面至降低后的地下水位的距离；基坑底面至降低后的地下水位的距离； 取取0.51m。 I水力坡度：单排：水力坡度：单排：1/4-1/5；双排：；双排：1/7；环形：；环形：1/10 L井点管至基坑中心的水平距离。（当井点管为井点管至基坑中心的水平距离。（当井点管为 单排布置时，为井点管至对边坡脚的水平距离）单排布置时，为井点管至对边坡脚的水平距离）最小降水深度最小降水深度S：基坑中心的降水深度：基坑中心的降水深度ILh

13、HHA 11 轻型井点系统涌水量计算：轻型井点系统涌水量计算： 轻型井点系统的类型：轻型井点系统的类型：无压完整井、无压非完整井；无压完整井、无压非完整井；承压完整井、承压非完整井。承压完整井、承压非完整井。式中：式中：Q涌水量（涌水量（m3/d）； K渗透系数（渗透系数（m/d）；）； H含水层厚度（含水层厚度（m）； S水位降低值水位降低值（m）； R抽水影响半径抽水影响半径（m）； x0假想半径（假想半径（m）；）；F井点管包围的面积（井点管包围的面积（m2）。）。适用条件：适用条件：矩形基坑的长宽比矩形基坑的长宽比5； 基坑宽度基坑宽度2R。无压完整井涌水量计算：无压完整井涌水量计算：

14、 涌水量计算：涌水量计算：0lglg)2(366. 1xRSSHKQFx0HKSR951. 无压非完整井涌水量计算：无压非完整井涌水量计算：H0抽水影响深度（抽水影响深度（m）。）。H0的取值：的取值：0023661XRSSHKQlglg)(. lss )(.ls 31)(.ls 51)(.ls 71)(.ls 851承压完整井涌水量：承压完整井涌水量：0732XRMSKQlglg. M承压含水层厚度。承压含水层厚度。承压水位承压水位不透水层不透水层含水层含水层不透水层不透水层hsHMR间距：间距： 与接头尺寸相适应与接头尺寸相适应 井点管的数量及间距：井点管的数量及间距：数量：数量： 式中：

15、式中：q单根井点管的最大出水量（单根井点管的最大出水量（m3/d）；）； d滤管直径（滤管直径（m）；）； l滤管长度（滤管长度（m）；）；365Kdlq 11. qQnnLD 轻型井点系统的安装轻型井点系统的安装 轻型井点系统的安装程序是，先排放总管，再埋设井点管，用弯联管将井管与总管联接，然后安装抽水设备。井管的埋设一般用水冲法进行。分为冲孔、埋管与封口三个施工过程。 轻型井点使用的缺点轻型井点使用的缺点及解决方式及解决方式（二）喷射井点（二）喷射井点 当开挖的基坑（槽）深度较大，且地下水位较高时，若布置一层轻型井点则不能满足降水深度要求，如采用多层轻型井点布置，则在技术经济上又不合理，因

16、此，当降水深度超过 6，土层渗透系数为 0.12.0的弱水层时，可采用喷射井点，降水深度可达20。喷射井点的平面布置：当基坑宽度小于10m时，井点可做单排布置；当大于10m时，可做双排布置；当基坑面积较大时，宜采用环形布置图1-20（c），井点间距一般取23m。涌水量计算与井管的埋设，与一般轻型井点相同。 （三）电渗井点（三）电渗井点 在深基坑施工中，有时会遇到渗透系数小于0.1m/d的土质，这类土含水量大，压缩生高，稳定性差。由于土粒间微小孔隙的毛细管作用，将水保持在孔隙内，单靠用真空吸力的降水方法效果已不大，此时，常用采电渗井点降水。 在饱和黏土中插入两根电极，通入直流电时，黏土粒即能沿电

17、力线向阳极移动，称为电泳；而水分子则向阴极移动称为电渗。电渗井点就是运用上述电渗现象，将一般轻型井点或喷射井点的井管作为阴极，并在其内侧相距约1.2m处增设对应的垂直阳电极。阳极可用钢筋或其他金属材料插入，通电后土层中的水分子即能迅速渗至井管周围，便于抽出排水 （四）管井井点与（四）管井井点与深井井点深井井点在土的渗透系数（20-200m/d），地下水含量的土层中降水，宜采用管井或深井井点。管井井点就是在基坑四周每隔1050m钻孔成井，然后放入钢管或钢筋混凝土管，其底部设置一段滤水管，每个井管用一台水泵不断抽水，以使水位降低 。深井井点与管井井点基本相同，只是井较深，井内用深井泵抽水。深井泵的

18、扬程可达100m，故当要求降水深度很大，采用管井井点已不能满足要求时，则用深井井点。 1.4 土方填筑与压实土方填筑与压实1.4.1 土料的选择和填筑方法土料的选择和填筑方法1土料的选择：土料的选择： 碎石类土、砂土、爆破石渣，可作表层以下的填料；碎石类土、砂土、爆破石渣，可作表层以下的填料；含水量符合压实要求的粘性土，可作各层填料。含水量符合压实要求的粘性土，可作各层填料。不能选用的几种土：不能选用的几种土： 含水量大的土；含水量大的土； 淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量8%8%的土；的土；硫酸盐含量硫酸盐含量5%5%的土。的土。在道路工程中，粘性土不是理想的

19、路基填料。在道路工程中，粘性土不是理想的路基填料。2填筑方法：填筑方法： 接近水平的分层填土、分层压实；接近水平的分层填土、分层压实；采用两种回填土时，应分层填筑，不得混杂使用。采用两种回填土时，应分层填筑，不得混杂使用。1.4.2 填土压实的方法：填土压实的方法：碾压法碾压法 大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾夯实法夯实法 小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯振动压实法振动压实法 非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振

20、捣器1.4.3 影响填土压实质量的因素影响填土压实质量的因素 土的含水量、铺土厚度、压实功。土的含水量、铺土厚度、压实功。1土的含水量：土的含水量：最优含水量最优含水量：使填土压实获得最大密实度时的含水量。：使填土压实获得最大密实度时的含水量。2铺土厚度：铺土厚度：填方每层铺土厚度应根据土质、压实的密实度要求和压实机填方每层铺土厚度应根据土质、压实的密实度要求和压实机械的性能确定。械的性能确定。一般一般H取：取：200mm300mm。3压实功：压实功：不同机械有效影响深度不同。不同机械有效影响深度不同。w0小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土；小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土； 应为最优含水量应为最优

21、含水量zW(Nm)0压实遍数压实遍数1.4.4 填土压实的质量检查填土压实的质量检查1质量要求：质量要求：压实系数（压实系数（c）：）：是土的施工控制干密度和土的最大干密度的比值。是土的施工控制干密度和土的最大干密度的比值。maxdcdP42表表1-23填土压实系数填土压实系数2检查方法：检查方法：d00.0110 采用采用“环刀法环刀法”按规定取样。按规定取样。（一般场地平整（一般场地平整0.9，填土作地基，填土作地基0.930.96）土的最优含水量和最大干密度参考表土的最优含水量和最大干密度参考表 推土机适于推挖一至三类土。用于平整场地，移挖作填，回填土方，堆筑堤坝以及配合挖土机集中土方、修路开道等。推土机的作业效率与运距有很大关系，下表为直铲作业时的经济运距。 行走装置机 型经济运距（m）备 注履带式大 型中 型小 型50l00