土方工程(基坑排水、机械化施工

1、1 第三章第三章 土方工程土方工程 蒋胜韬蒋胜韬2主要内容主要内容：土的分类及工程性质、土方量计算、土的分类及工程性质、土方量计算、施工辅助工作、土方机械化施工及土方工程质施工辅助工作、土方机械化施工及土方工程质量验收；量验收；学习重点学习重点：土的工程性质及其对施工的影响，土的工程性质及其对施工的影响，土壁支护与边坡，以及降低地下水位的方法。土壁支护与边坡，以及降低地下水位的方法。33.3.3 3.3.3 降低地下水位降低地下水位 为了保持基坑干燥，防止由于水浸泡发生边坡塌方和地基承载力下降，必须做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是集水井排水法和井点降水法。 4（1）集水井（坑）排水法

2、施工方法是，开挖基坑或沟槽过程中，遇到地下水或地表水时，在基础范围以外地下水流的上游，沿坑底的周围开挖排水沟，设置集水井，使水经排水沟流入井内，然后用水泵抽出坑外5井点降水：基坑开挖前，在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管(井)，在基坑开挖前和开挖过程中，利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基础工程施工结束为止。 井点降水有两类：一类为轻型井点(包括电渗井点与喷射井点)；另一类为管井点(深井泵)。 （2 2） 井点降水法井点降水法 6 轻型井点(图图1.171.17)就是沿基坑周围或一侧以一定间距将井点管(下端为滤管)埋入蓄水层内，井点管上部与总管连接，利用抽水设备将地

3、下水经滤管进入井管，经总管不断抽出，从而将地下水位降至坑底以下。 轻型井点法适用于土壤的渗透系数为0.150m/d的土层中；降低水位深度：一级轻型井点36m，二级井点可达69m。 (1) (1) 轻型井点轻型井点 7轻型井点 滤管构造 1 钢管；2管壁上的孔；3塑料管；4细滤网 5粗滤网；6粗铁丝保护网；7井点管；8铸铁头 9a）单排布置；b）双排布置；c）环形布置（d）U形布置 井点的平面布置10表3.8 降水类型及适用条件 适合条件降水类型渗透系数(cm/s) 可能降低的水位深度(m) 轻型井点多级轻型井点 10-210-5 36612 喷射井点 10-310-6 820 电渗井点 10-

4、6 宜配合其他形式降水使用 深井井管 10-5 10 对不同的土质应采用不同的降水形式。11v当一级井点系统达不到降水深度时，可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后在基坑底部装设第二级井点，使降水深度增加（图图1.211.21）。 二级井点二级井点12井点系统的高程布置： 高程布置即是井点系统的竖向布置，取决于基坑的开挖深度，地下水位高度、降水深度等条件。井管的埋设深度H（不包括滤管）可按下式计算；1HHhIL13 常用的抽水设备有真空泵和水泵两种。 1）真空泵：类型有干式（往复式）和湿式（旋转式）两种。 由于干式真空泵排气量大，在轻型井点降水中采用较多； 湿式真空泵有重量轻、振动

5、小、容许水分渗入等优点，但排气量小，宜在粉砂土和新性土中使用。（3）抽水设备的选择14 干式真空泵工作原理1 滤管；2井点管；3弯联管；4集水总管；5过滤室；6水气分离器；7进水管；8副水气分离器；9放水口；10真空泵；11电动机；12循环水泵；13离心水泵 15 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，如图分为冲孔、埋管与封口三个施工过程。 轻型井点系统的安装与使用轻型井点系统的安装与使用163.4.1.1 3.4.1.1 推土机推土机 按行走的方式，可分为履带式推土机和轮胎式推土机。 履带式推土机附着力强，

6、爬坡性能好，适应性强；轮胎式推土机行驶速度快，灵活性好。 目前，我国生产的履带式推土机有东方32100、T-120、黄河220等；轮胎式推土机有TL160等。 3.4.1 3.4.1 常用土方施工机械常用土方施工机械 17 183.4.1.1 3.4.1.1 铲运机铲运机 按行走方式分为牵引式铲运机和自行式铲运机；按铲斗操纵系统分，有液压操纵和机械操纵两种。 为了提高铲运机的生产效率，可以采取下坡铲土、推土机推土助铲等方法，缩短装土时间，使铲斗的土装得较满。 助铲法：根据填、挖方区分布情况，结合当地具体条件，合理选择运行路线，提高生产率。一般有环形路线和“8”字形路线两种形式。 v环形路线 见

7、图见图1.23v“8”字形路线 见图见图1.2419铲运机铲运机20平地机平地机212223挖掘机 基坑土方开挖一般均采用挖掘机施工，对大型的、较浅的基坑有时也可采用堆土机。 挖掘机按行走方式分为履带式和轮胎式两种。按传动方式分为机械传动和液压传动两种。斗容量有0.2m3、0.4m3、1.0m3、1.5m3、2.5m3等多种。 挖掘机利用土斗直接挖土，因此也称为单斗挖土机，按土斗作业装置分为正铲、反铲、抓铲及拉铲，使用较多的是前三种。 24 正铲 正铲挖掘机外型如下图-1所示。它适用于开挖停机面以上的土方，且需与汽车配合完成整个挖运工作。正铲挖掘机挖掘力大，适用于开挖含水量较小的一类土和经爆破

8、的岩石及冻土。一般用于大型基坑工程，也可用于场地平整施工。 25正铲26与装载机区别与装载机区别27 根据正铲挖土机与运输汽车的相对位置不同，正铲挖土和卸土方式有以下两种：（1）正向挖土、后方卸土。（2）正向挖土、侧向卸土。 正铲挖土和卸土的方式正铲挖土和卸土的方式28 反铲挖掘机外型如下图-2所示。适用于开挖一至三类的砂土或粘土。主要用于开挖停机面以下的土方，一般反铲的最大挖土深度为46m的基坑，经济合理的挖土深度为35m。反铲也需要配备运土汽车进行运输。 反铲29反铲30反铲开行方式313233 抓铲挖掘机外型如下图-3所示。对施工面狭窄而深的基坑、深槽、深井采用抓铲可取得理想效果，也可用

9、于场地平整中的土堆与土丘的挖掘。 抓铲还可用于挖取水中淤泥、装卸碎石、矿碴等松散材料。抓铲也有采用液压传动操纵抓斗作业。 抓铲34抓铲挖土机的挖土特点是：“直上直下，自重切土”。其挖掘力较小，只能开挖的I级土，抓铲挖土机的抓铲能在回转半径范围内开挖基坑上任何位置的土方。宜于开挖窄而深的基坑或水中淤泥。 35 拉铲挖掘机外型如下图所示。 拉铲适用于一至三类的土，可开挖停机面以下的土方，如较大基坑（槽）和沟渠，挖取水下泥土，也可用于大型场地平整、填筑路基、堤坝等。 拉铲363738施工机械录像施工机械录像39一、房屋定位二、放线三、基槽开挖宽度的计算四、基槽(坑)土方开挖 1 基槽(坑)开挖深度控

10、制 2 基槽(坑)开挖中注意事项 3 验槽40一、房屋定位一、房屋定位 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。 定位一般用经纬仪、水准仪和钢尺等测量仪器，根据主轴线控制点，将外墙轴线的四个交点用木桩测设在地面上(见图见图1-20所示所示)。 房屋外墙轴线测定后，根据建筑平面图将内部纵横的所有轴线都一一测出，并用木桩及桩顶面小钉标识出来。41房屋定位房屋定位图图 建筑物的定位建筑物的定位42二、放线二、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)

11、开挖的上口边线即放线(见下图所示见下图所示)。 43 放线示意图放线示意图44三、基槽开挖宽度的计算：三、基槽开挖宽度的计算：(1)不放坡，不加挡土板支撑 可不留工作面，即基槽(坑)和基础同宽。(2)不放坡，但要留工作面 一般，当基槽(坑)底在地下水位以上时，每边留出工作面宽度为300mm(见图所示见图所示)，基槽放灰线尺寸为： d = a + 2c 式中 d 基础放灰线宽，mm； a 基础底宽，mm； c 工作面宽(一般取300mm)45直壁基槽开挖留工作面示意图直壁基槽开挖留工作面示意图46(3)留工作面并加支撑d = a + 2c+2100(mm)当基础埋置较深，场地又狭窄不能放坡时，为

12、防止土壁坍塌，必须设置支撑。此时，放灰线尺寸除考虑基础底宽、工作面宽外，还需加上支撑所需尺寸(一般为100mm)。(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，参照规范规范放坡。放灰线尺寸为(见图所示见图所示)：47 d = a+2c+2b式中b放坡宽度，b=mh；m坡度系数； h基槽开挖深度。放坡基槽开挖留工作面示意图放坡基槽开挖留工作面示意图 48四、基槽四、基槽( (坑坑) )土方开挖土方开挖 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

13、。 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。493.6 3.6 回填土是一项很重要的工作，一些建筑物沉降过大，室内地坪和散水大面积开裂，主要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。一、填土的要求二、土的压实方法三、填土压实的影响因素四、填土质量检查503.6 3.6 一、填土的要求一、填土的要求填土的土料应符合设计要求: （1）含有大量有机物、石膏和水溶性硫酸盐(含量大于5%)的土以及淤泥、冻土、膨胀土等，均不应作为填方土料； （2）以粘土为土料时，应检查其含水量是否在控制范围内，含水量大的粘土不宜作填土用； （3）一般碎石类

14、土、砂土和爆破石渣可作表层以下填料，其最大粒径不得超过每层铺垫厚度的2/3。 （4）填土应按整个宽度水平分层进行，当填方位于倾斜的山坡时，应将斜坡修筑成1 2阶梯形边坡后施工，以免填土横向移动，并尽量用同类土填筑。 （5）回填施工前，填方区的积水采用明沟排水法排除，并清除杂物513.6 3.6 二、土的压实方法二、土的压实方法 填土的压实方法一般有碾压、夯实、振动压实等几种。 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，适用于大面积填土工程。碾压机械有平碾(压路机)、羊足碾、振动碾和汽胎碾。碾压机械进行大面积填方碾压，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。 夯实方法是利用夯锤自由下落的冲击

15、力来夯实填土，适用于小面积填土的压实。夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机等。（一）碾压（一）碾压碾压的机械有平碾和羊足碾，它们都是利用滚轮的压力压实土壤的碾压的机械有平碾和羊足碾，它们都是利用滚轮的压力压实土壤的 3.6 3.6 5355（二）夯击（二）夯击 夯击是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，主要用于小面积的回填土。夯实机具的类型较多，有蛙式夯、重锤夯以及木夯、石夯、飞硪等。 抬硪抬硪打抬硪打抬硪57飞硪飞硪58打飞硪打飞硪59606162（三）振动（三）振动 振动密实土层的方法是利用振动机械作用的振动力，使土粒随振动的过程破坏其间的摩擦力和粘聚力，从而使土粒相对移动以趋向紧密稳定状态。这种方法只适用于密实砂土和碎石类土。振动使土体获得密实的效果取决于振源的频率。振振动动夯夯63振动压路机振动压路机BV BV 6 6高密实度压路高密实度压路机前后设置机前后设置6 68 8个高频个高频振动夯锤振动夯锤64单缸振动碾单缸振动碾65振动压路机振动压路机66 三、填土压实的影响因素三、填土压实的影响因素 填土压实与许多因素有关，其中主要影响因素为:1.压实功2.土的含水量3.每层铺土厚度67表表1-61-6 填土施工时的分层厚度及压实遍数填土施工时的分层厚度及压实遍数 68 填土压实后必须要达到密实