土方工程 课件

1、建 筑 施 工 技 术使用规范说明第1节 概述 土方工程是建筑工程施工的主要工程之一，它主要包括场地平整、土方开挖、运输和填筑，以及施工排水、降水和土壁支撑等工作。一、土的工程分类 建筑工程施工中常根据土方施工时的开挖难易程度，将土分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石和特坚石8类，称为土的工程分类。前4类属一般土，后4类属岩石，土的分类方法及其现场鉴别方法如表1-1所示。 第1章 土木工程使用规范说明 第1章 土木工程表1-1 土的工程分类与现场鉴别方法使用规范说明二、土的工程性质 （一）土的密度 土的密度分为天然密度和干密度。土的天然密度：土在天然状态下单位体积的质量 （二

2、）土的密实度 土的密实度即土的密实程度：施工时的填土干密度与实验室所得的最大干密度之比值。 （三）土的可松性 （四）土的压缩性 （五）土的含水量 （六）土的渗透性 第1章 土木工程使用规范说明第2节 场地平整一、土方工程施工前的准备工作二、场地平整的土方工程量计算 （一）场地设计时有确定标高 场地平整就是将天然地面改造成施工所要求的平面。场地平整首先要确定场地平整设计标高，场地平整设计标高的确定一般有两种情况。 （二）场地设计没有确定标高 当总体规划没有确定场地设计标高时，以场地内挖填平衡、降低运输费用为原则确定设计标高，由此可计算场地平整的土方量。三、场地平整的施工方案 第1章 土木工程使用

3、规范说明第3节 基坑开挖一、建筑物的定位与放线 基坑（槽）的施工，首先应进行房屋定位和标高引测，然后根据基础的底面尺寸、埋置深度、土质好坏、地下水位高低及季节性变化等不同情况，考虑施工需要，确定是否需要留工作面（施工人员操作、支模板等所需要的平面位置，混凝土基础施工时工作面一般留300 mm）、放坡、增加排水设施和设置支撑，从而定出挖土边线和进行放线工作。 第1章 土木工程使用规范说明二、土壁支护 （一）土方边坡及其稳定 土方边坡坡度用其高度H与其底宽B之比表示，也称边坡值。边坡可做成直线形、折线形或踏步形（如图1-1所示）。 第1章 土木工程图1-1 土方边坡使用规范说明 施工中除应正确确定

4、边坡，还要进行护坡，以防边坡发生滑动。土坡的滑动一般是指土方边坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其隐定性（如图1-2所示）。边坡失稳往往是在外界不利因素影响下触发和加剧的，这些外界不利因素往往导致土体剪应力增加或抗剪强度降低。 第1章 土木工程图1-2 土坡的滑动使用规范说明 （二）基坑（槽）支护 基坑（槽）支护结构的形式有多种，根据受力状态可分为横撑式支撑结构、板桩式支护结构、水泥土桩墙支护和土钉支护。 1横撑式支撑结构 横撑式土壁支撑根据挡土板的不同，分为水平挡土板式和垂直挡土板式两类，水平挡土板的布置又分间断式和连续式两种，如图1-3所示。 第1章 土木工程图1-3 横

5、撑式支撑使用规范说明 2板桩式支护结构 板桩式支护结构由两大系统组成：挡墙系统和支撑（或拉锚）系统（如图1-4所示）。悬臂式板桩支护结构则不设支撑（或拉锚）。 1板桩；2锚杆；3锚锭；4土堆；5破坏面 第1章 土木工程图1-4 板桩破坏情况示意图使用规范说明 对于钢板桩，通常有三种打桩方法： 单独打入法。 围檩插桩法。双层围檩插桩法是在地面上，离板桩墙轴线一定距离先筑起双层围檩支架，而后将钢板桩依次在双层围檩中全部插好，成为一个高大的钢板桩墙，待四角实现封闭合拢后，再按阶梯型逐块将板桩打入至设计标高的高度位置，如图1-6所示。 分段复打桩法。 第1章 土木工程图1-6 围檩插桩法使用规范说明

6、（2）支撑系统 支撑系统一般采用大型钢管、H型钢或格构式钢支撑，也可采用现浇钢筋混凝土支撑。拉锚系统一般用钢筋、钢索、型钢或土锚杆。根据基坑开挖的深度及挡墙系统的截面性能，可设置一道或多道支撑（或拉锚）。当基坑较浅，挡墙具有一定刚度时，可采用悬臂式挡墙而不设支撑或拉锚。 支撑或拉锚与挡墙系统通过围檩、压顶梁等连接成整体。 第1章 土木工程使用规范说明 3地下连续墙支护结构 （1）地下连续墙施工工艺 地下连续墙的施工接头有以下几种： 接头管（亦称锁口管）接头，应用最广。 接头箱接头。 隔板式接头。 （2）地下连续墙的规范要求 地下连续墙的一般厚度为600800 mm，已建工程中最大厚度为1200

7、 mm。墙厚除满足设计要求外，还需结合成槽机械的规格决定，不小于600 mm。 第1章 土木工程使用规范说明 4水泥土桩墙支护 水泥土桩墙支护是一种重力式支护结构，重力式支护结构主要通过加固基坑周边土形成一定厚度的重力式墙，以达到挡土目的。 5土钉支护 土钉支护是以土钉作为受力构件的坑外边坡支护技术，它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射的混凝土面层和必要的防水系统组成。 第1章 土木工程使用规范说明三、基坑（槽）土方量计算 （一）基坑土方工程量计算 基坑土方量可按几何中的拟柱体（由两个平行的平面做底的一种多面体）的体积公式计算，如图1-7所示。 第1章 土木工程图1-7 基坑土方量计算使用

8、规范说明 （二）基槽土方工程量计算 1等截面基槽 2不等截面基槽 基槽和路堤的土方量可以沿长度方向分段后，再用同样的方法计算，如图1-8所示。 第1章 土木工程图1-8 基槽土方量计算使用规范说明四、施工排水与降低地下水位 根据基坑（槽）开挖深度、场地水文地质条件和周围环境，可采用集水井降水法和井点降水法进行降水。 （一）集水井降水法 开挖时，沿坑底周围或中央开挖排水沟，再在沟底设集水井，使基坑内的水经排水沟流向集水井，然后用水泵抽走（如图1-9所示）。 第1章 土木工程1排水沟；2集水井；3水泵 图1-9 集水井降水使用规范说明 （二）井点降水法 井点降水法也称人工降低地下水位法，是地下水位

9、较高的地区施工中采取的重要措施之一。井点降水法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点。各种井点降水法的适用范围如表1-7所示。 第1章 土木工程表1-7 各种井点降水法适用范围使用规范说明 1轻型井点 （1）轻型井点设备 轻型井点设备由滤管、井点管、弯联管、集水总管和抽水设备等组成，如图1-10所示。 第1章 土木工程1井点管；2滤管；3集水总管；4弯联管；5水泵房；6原有地下水位线；7降水后地下水位线 图1-10 轻型井点降低地下水位示意使用规范说明 滤管是进水设备（图1-11所示），滤管用3855 mm钢管制成，长度一般为1.01.7 m。滤管壁上钻有直径1218 mm的呈梅花

10、型布置的滤孔，滤孔面积占滤管表面积的20%30%。 第1章 土木工程1钢管；2管壁小孔；3缠绕的塑料管；4细网；5粗滤网； 6粗铁丝保护网；7井点管；8铸铁头 图1-11 滤管构造使用规范说明 进行轻型井点的系统高程布置时，考虑到抽水设备的水头损失，一般井点降水深度不超过6 m，如图1-15所示。 第1章 土木工程（a）实际高程布置图 （b）计算简图 图1-15 高程布置使用规范说明 当一级井点系统达不到降水深度要求时，可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后再在其底部装设第二级井点（如图1-16所示）。 第1章 土木工程图1-16 二级轻型井点使用规范说明 （3）轻型井点计算 根据

11、地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。当滤管处于二个不透水层之间，地下水表面有一定水压时，称为承压井；否则称为无压井。井底达到不透水层顶面时的井称为完整井，否则称为不完整井（如图1-17所示）。 第1章 土木工程图1-17 水井的分类使用规范说明 水井类型不同，其涌水量的计算亦不相同，而无压完整井的计算最为完善。完整井抽水时水位降落曲线如图1-18所示。 （4）轻型井点的施工 第1章 土木工程图11不透水层；2透水层；3水井；4原地下水位线；5水位降落曲线；6距井轴x处的过水断面；7压力水位线 图1-18 完整井水位降落曲线使用规范说明 2管井和深井井点 （1）管井井点 管井井点的主要设备有

12、：管井、吸水管和水泵（如图1-19所示）。管井由井壁管和过滤网两部分组成。管井可用钢管管井、混凝土管管井和塑料管管井。钢管管井采用直径为200300 mm的钢管，过滤部分采用焊接骨架外包孔眼为12 mm的滤网，长度为23 m，也可采用在实管上穿孔用肋垫高后缠铅丝制成。 第1章 土木工程使用规范说明 第1章 土木工程1沉砂管；2钢筋焊接骨架；3滤网；4管身；5吸管；6离心泵；7小砾石过滤层；8黏土封口；9混凝土实管；10混凝土过滤管11潜水泵；12出水管 图1-19 管井井点使用规范说明 （2）深井井点 当要求降水深度很大，用管井井点降水不能满足要求时，则用深井井点。深井井点与管井井点相比井较深

13、，深井井点滤管长度较长，一般为39 m，其构造要求比管井井点滤管标准要高。用长轴深井泵或潜水泵抽水，每井一台，端部带吸水铸铁管，并配备控制井内水位的自动开关，在井口安装阀门，以调节流量大小。深井泵的扬程可达100 m，深井井点一般按200250 m2的密度布置井距。 第1章 土木工程使用规范说明五、基坑（槽）开挖 （一）土方机械化施工 土方工程施工机械的种类繁多，有推土机、铲运机、平土机、松土机、单斗挖土机及多斗挖土机和各种辗压、夯实机械等。 1推土机施工 目前主要使用的是液压式推土机，其外形如图1-20所示。 第1章 土木工程图1-20 推土机使用规范说明 2铲运机施工 铲运机可完成挖土、铲

14、土、装土、运土、卸土、压实、填筑和平土等多道工序。铲运机按行走方式分为自行式（如图1-21所示）和拖式（如图1-22所示）两种。 第1章 土木工程图1-21 自行式铲运机图1-22 拖式铲运机使用规范说明 铲运机运行路线应根据填方、挖方区的分布情况并结合当地具体条件进行合理选择，一般有以下两种形式： （1）环形路线 当地形起伏不大，施工地段较短时，多采用环形路线，如图1-23（a）、（b）所示。挖填之间距离较短时，则可采用大循环路线，如图1-23（c）所示。 （2）“八”字路线。 第1章 土木工程图1-23 铲运机运行路线使用规范说明 3单斗挖土机施工 单斗挖土机按工作装置不同分为正铲挖土机、

15、反铲挖土机、拉铲挖土机和抓铲挖土机。按操纵机构不同分为机械式和液压式两种，如图1-24所示。 第1章 土木工程（1）正铲挖土机；（2）反铲挖土机；（3）拉铲挖土机；（4）抓铲挖土机 图1-24 单斗挖土机使用规范说明 （1）正铲挖土机 正铲挖土机的特点是：前进向上，强制切土，如图1-25所示。可以用于开挖停机面以上的类土和爆后的岩石、冻土等。 第1章 土木工程（a）后方装车 （b）侧向装车 图1-25 正铲挖土机开挖方式示意图使用规范说明 （2）反铲挖土机 反铲挖土机的工作特点是：后退向下，强制切土，如图1-26所示。其挖掘力比正铲小，可以用于开挖停机面以下的类土。 第1章 土木工程1反铲挖土

16、机；2自卸汽车；3弃土堆 图1-26 反铲挖土机开挖方式示意图使用规范说明 （3）拉铲挖土机 拉铲挖土机的工作特点是：后退向下，自重切土，如图1-27所示。其挖土深度和挖土半径较大，由于铲斗是挂在钢丝绳上，这样铲斗可以甩得较远，挖得较深，但不如反铲灵活。 第1章 土木工程（a）侧弃土 （b）汽车运土 图1-27 拉铲挖土机开挖方式示意图使用规范说明 （4）抓铲挖土机 抓铲挖土机的工作特点是：直上直下，自重切土，如图1-28所示。可用于开挖停机面以下的类土，挖窄而深的基坑，疏通旧有渠道，挖取水中淤泥或用于装卸碎石、矿渣等松散材料。 第1章 土木工程图1-28 抓铲挖土机使用规范说明 （二）土方开

17、挖原则 土方开挖应遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。 在坑边放置有动载的机械设备时，也应根据验算结果，离开坑边较远距离，如地质条件不好，还应采取加固措施。 深基坑应采用“分层开挖，先撑后挖”的开挖方法。 深基坑开挖过程中；随着土的挖除，下层土因逐渐卸载而有可能回弹，尤其在基坑挖至设计标高后，如搁置时间过久，回弹更为显著。 第1章 土木工程使用规范说明第4节 土方的填筑与压实一、填筑的要求 为了保证填方工程强度和稳定性的要求，必须正确选择填土的种类和填筑方法。 填方土料应符合设计要求。碎石类土、砂土和爆破石渣，可用作表层以下的填料，当填方土料为黏土时，填筑前应检查其含水量是否

18、在控制范围内。 碎石类土或爆破石渣作填料时，其最大粒径不得超过每层铺土厚度的2/3，使用振动碾时，不得超过每层铺土厚度的3/4。 回填土应分层填筑，分层压实，并控制土的含水量在最佳含水量范围之内。 第1章 土木工程使用规范说明二、填土压实方法 填土的压实方法一般有碾压法、夯实法和振动压实法。 （一）碾压法 碾压法是利用机械滚轮的压力压实土壤，使之达到所需的密实度，此法多用于大面积填土工程。碾压机械有光面碾（压路机）、羊足碾和气胎碾，如图1-29所示。 第1章 土木工程图1-29 碾压机械使用规范说明 （二）夯实法 夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，主要用于小面积回填。夯实法分人工夯实

19、和机械夯实两种。 夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机，如图1-30所示。 （三）振动压实法 第1章 土木工程图1-30 打夯机使用规范说明三、填土压实的影响因素 填土压实的影响因素较多，主要有压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。 （一）压实功的影响 填土压实后的密度与压实机械在其上所施加的功有一定的关系。 （二）含水量的影响 在同一压实功条件下，填土的含水量对压实质量有直接影响。较为干燥的土颗粒之间的摩阻力较大，因而不易压实。当含水量超过一定限度时，土颗料之间孔隙由水填充而呈饱和状态，也不易压实。每种土都有其最佳含水量，土在这种含水量的条件下，使用同样的压实功进行压实，所得到的密实度最大（

20、如图1-31所示）。 第1章 土木工程使用规范说明 （三）铺土厚度的影响 土在同一压实功的作用下，其应力随深度增加而逐渐减小（图1-32所示），其影响深度与压实机械、土的性质和含水量等有关。铺土厚度应小于压实机械压土时的作用深度，但其中还有最优土层厚度问题，铺得过厚，要压很多遍才能达到规定的密实度。 第1章 土木工程图1-31 土的干密度与含水量关系 图1-32 压实作用沿深度的变化使用规范说明四、压实质量的检验 每层土压实后，必要时均应取土检验其干密度。 一般采用环刀法取样测定土的实际干密度。其取样组数为：基坑回填每2050 m3取一组（每个基坑不小于1组），基槽或管沟回填每层按长度每205

21、0 m取一组；室内填土每层按100500 m2取一组；场地平整填土每层按400900 m2取一组。取样部位应在每层压实后的下半部，取样后先称出土的湿密度并测定含水量，然后按下列计算土的实际干密度： 第1章 土木工程使用规范说明第5节 土方工程冬、雨期施工一、土方工程冬期施工 因此土方工程应尽量安排在入冬之前施工，如必须进行冬期施工时，要因地制宜地制定经济和技术合理的施工方案。 （一）冻土的概念、分类和特性 当温度低于0，且含水的各类土称为冻土。根据冻融时间的长短，可将冻土划分为两类：季节性冻土和永冻土。 冻结与融化是季节性冻土和永冻土地区的重要特征。在季节性冻土地区，一般将年复一年的冬天冻结，

22、夏天融化的土层称为季节性冻结层。其土层的厚度叫冻结深度，一年中的最大值称为最大冻深。 第1章 土木工程使用规范说明 （二）土方的防冻 土的防冻应尽量利用自然条件，以就地取材为原则，防冻的主要方法有： 翻松耙平防冻法。经翻松的土壤中，有许多充满空气的空隙，可降低土的导热性，起到保温作用，如图1-33所示。 第1章 土木工程1覆雪厚度；2翻松土层厚度；3自然地面；Z0最大冻结深度 图1-33 翻松耙平防冻法使用规范说明 雪覆盖防冻法。在初冬降雪量较大的土方工程施工地区宜采用雪覆盖法，如场地面积较大，可在地面上设篱笆或雪堤，或用其他材料堆积成墙，高度为50100 cm，间距为1015 m，并应与主导风向垂直，如图1-34所示。 第1章 土木工程图1-34 挡雪覆盖防冻法使用规范说明 面积较小的基槽，可在预定的位置上挖积雪沟，深度为3050 cm，宽度为基槽预计深度的两倍加基槽底宽之和，并随即用雪填满，如图1-35所示。 第1章 土