《建筑施工》-项目一　土方工程施工

任务一土的工程分类及其性质的认知一、土方工程施工的特点土方工程施工往往具有施工面广、工程量大、劳动繁重、施工条件复杂等特点,如大型建设项目的场地平整,土石方施工面积可达数平方公里,甚至是数十平方公里;在场地平整和大型深基坑开挖中,土方工程量可达几万立方米,甚至是几百万立方米,施工工期长;土方工程施工多且露天作业,在施工中,直接受到地区交通、气候、水文、地质和邻近建筑物等条件的影响;而且土、石又是一种天然物质,成分较为复杂,难以确定的因素很多.二、土的工程分类土的种类繁多,其分类方法也很多.在建筑施工中,按照开挖的难易程度,土可分为八类,如表１-１中一至四类为土,五至八类为岩石.不同土的物理、力学性质也不同,只有充分掌握各类土的特性及其对施工的影响,才能选择正确的施工方法.下一页返回任务一土的工程分类及其性质的认知三、土的工程性质土有各种工程性质,其中影响土方工程施工的有土的密度、可松性、含水量和渗透性.(１)土的密度.土的密度可分为天然密度和干密度.土的天然密度是指土在天然状态下单位体积的质量,其影响土的承载力、土压力及边坡稳定性;土的干密度是指单位体积土中固体颗粒的含量,用以检验压实质量的控制指标.(２)土的可松性.自然状态下的土(原土)经开挖后,其体积因松散而增加,虽经回填夯实,仍不能恢复到原状土的体积,这种性质称为土的可松性.土的可松性程度用可松性系数表示:上一页下一页返回任务一土的工程分类及其性质的认知可松性系数对土方的调配,计算土方运输量、填方量及运输工具都有影响,尤其是大型挖方工程,必须考虑土的可松性系数.各类土的可松性系数见表１-２.(３)土的含水量.土的含水量是指土中所含的水与土的固体颗粒之间的质量比,以百分数表示:土的含水量对土方边坡的稳定性和填土压实质量均有影响.土方回填时则需要有最优含水量方能夯压密实,获得最佳干密度.土的最优含水量和最大干密度参考值见表１-３.上一页下一页返回任务一土的工程分类及其性质的认知(４)土的渗透性.土的渗透性是指水在土体中渗流的性能,一般以渗透系数K表示.地下水在土中渗流速度可按达西定律计算:V＝K·i(１-４)渗透系数K值反映出土透水性强弱,其直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性,一般可通过室内渗透试验或现场抽水试验确定,一般土的渗透系数见表１-４.上一页返回任务二土方工程量计算一、基坑、基槽土方量计算基坑土方量的计算可近似按拟柱体(由两个平行的平面做上下底的多面体)体积公式来计算:V＝H/６(F

１＋４F０＋F２

)(１-５)槽和路堤土方量可沿其长度方向分段后,用同样方法计算:V１＝L１/６(F１＋４F０＋F

２)(１-６)然后将各段的土方量相加,即得总土方量:V＝V１＋V２＋…＋Vn(１-７)下一页返回任务二土方工程量计算二、场地平整土方量计算场地平整就是将天然地面平整成施工所要求的设计平面.在目前总承包施工中,三通一平的工作往往由施工单位实施,因此,场地平整也成为开工前的一项工作内容.场地平整前,要进行场区竖向规划设计,确定场地设计标高计算挖方和填方的工程量,然后根据工程规模、施工期限、现有条件选择土方机械,拟定施工方案.１.场地设计标高的确定场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据,也是总图规划和竖向设计的依据.合理确定场地的设计标高,对减少土方量,节约土方运输费用,加快施工进度等都具有重要的经济意义.选择设计标高时应考虑的因素包括:①满足生产工艺和运输的要求;②尽量利用地形,使场内挖、填平衡,以减少土方运输费用;③有一定泄水坡度(≥２‰),满足排水要求;④考虑最高洪水位的影响.上一页下一页返回任务二土方工程量计算(１)初步确定场地设计标高.首先将场地的地形图根据要求的精度划分成边长为１０~４０m的方格网,如图１-１(a)所示.在各方格左上角逐一标出其角点的编号;然后求出各方格角点的地面标高,标于各方格的左下角;地形平坦时,可根据地形图上相邻两等高线的标高,用插入法求得;地形起伏较大或无地形图时,可在地面用木桩打好方格网,然后用仪器直接测出.按照场地内土方在平整前及平整后相等的原则,场地设计标高可按下式计算:(２)场地设计标高的调整.按式(１-８)所计算的设计标高H０是理论值,实际上还需要考虑以下因素进行调整:上一页下一页返回任务二土方工程量计算１)土的可松性影响.考虑土的可松性后,场地设计标高应调整为H′０＝H０＋Δh(１-９)２)借土或弃土的影响.由于受设计标高以上的各种填方工程的用土量或设计标高以下的各种挖方工程的挖土量影响,以及经过经济比较而将部分挖方就近弃土于场外,或部分填方就近从场外取土,都会导致设计标高的降低或增高.因此,必要时也需重新调整设计标高.３)泄水坡度的影响.当按设计标高调整后的同一设计标高进行平整时,则整个场地表面均处于同一水平面,但是,实际上由于排水的需要,场地表面需要有一定的泄水坡度.因此,还必须根据场地泄水坡度的要求,计算出场地内各方格角点实际施工所用的设计标高.上一页下一页返回任务二土方工程量计算２.场地平整土方量的计算场地平整土方量的计算方法,通常有方格网法和断面法两种.当场地地形较为平坦时,宜采用方格网法;当场地地形起伏较大、断面不规则时,宜采用断面法.(１)方格网法.方格边长一般取１０m、２０m、３０m、４０m等.根据每个方格角点的自然地面标高和设计标高,计算出相应的角点挖填高度,然后计算出每一个方格的土方量,并计算出场地边坡的土方量,这样,即可求得整个场地的填、挖土方量.其具体步骤如下:１)计算场地各方格角点的施工高度.各方格角点的施工高度(挖或填的高度),可按下式计算:hn

＝Hn

－H(１-１０)上一页下一页返回任务二土方工程量计算２)确定零线.“零点”是某一方格的两个相邻挖、填角点连线与该方格边线的交点(图１-２).两个相邻“零点”的连线即为“零线”.３)计算场地方格挖、填土方量.场地各方格土方量的计算,一般可采用四角棱柱体的体积计算方法.计算公式是根据平均中断面的近似公式推导而得,当方格中地形不平时误差较大,但计算简单,目前用人工计算土方量时多用此法.为提高计算精度,也可将方格网按等高线走向再划成三角棱柱体进行计算,此法计算工作量太大,一般适宜用电子计算机计算土方量.４)计算场地边坡土方量.在场地平整施工中,沿着场地四周都需要做成边坡,以保持土体稳定,保证施工和使用的安全.边坡土方量的计算,可先把挖方区和填方区的边坡画出来,然后将边坡划分为两种近似的几何形体,如三角棱柱体或三角棱锥体.如图１-３所示,分别计算其体积,求出边坡土方的挖、填土方量.上一页下一页返回任务二土方工程量计算(２)断面法.沿场地取若干个相互平行的断面(当精度要求不高时,可利用地形图确定断面;当精度要求较高时,应实地测量确定),将所取的每个断面(包括边坡断面)划分为若干个三角形和梯形,如图１-４所示,对于某一断面,其中三角形和梯形的面积为某一断面面积为若则上一页下一页返回任务二土方工程量计算三、土方平衡与调配土方工程量计算完成以后就可进行土方调配.土方调配就是对挖方土需运至何处,填方所需的土应取自何方,进行综合协调处理.其目的是在土方运输量最小或土方运输费用最小的条件下,确定挖填方区土方的调配方向、数量及平均运距,从而缩短工期,降低成本.土方调配工作的内容主要包括:划分调配区、计算土方调配区之间的平均运距、选择最优的调配方案及绘制土方调配图表.１.调配原则土方的调配原则是:应力求挖填平衡,运距最短,费用最省;便于改土造田;考虑土方的利用,减少土方的重复挖、填和运输.上一页下一页返回任务二土方工程量计算２.步骤与方法(１)划分调配区.进行土方调配时,首先要划分调配区.划分调配区应注意以下几点:１)调配区的范围应该与工程建(构)筑物的平面位置相协调,并考虑它们的开工顺序、工程的分期施工顺序.２)调配区的大小应该满足土方施工主导机械(铲运机、挖土机等)的技术要求.３)调配区的范围应该满足与土方工程量计算用的土方格网协调,通常可由若干个方格组成一个调配区.４)当土方运距较大或场地范围内土方不平衡时,可根据附近地形,考虑就近取土或就近弃土,这时一个取土区或弃土区都可作为一个独立的调配区.上一页下一页返回任务二土方工程量计算(２)求出各挖、填方区间的平均运距(表１-１１),即每对调配区土方重心间的距离,可近似以几何形心代替土方体积重心,在图上将重心连接起来,用比例尺量出来.(３)画出土方调配图.在图上标出各调配区的调配方向、数量及平均运距.(４)确定土方调配的初始方案(表１-１２).(５)确定土方调配的最优方案.利用“最小元素法”确定的初始方案有限考虑就近调配,所以,求得的总运输量是较小的,但这并不能保证其总运输量是最小的.因此,还需要确定最优调配方案,一般采用的是“闭回路法”或“位势法”.最后确定的最优调配方案见表１-１３.上一页下一页返回任务二土方工程量计算(６)绘出土方调配图.最优方案的总运输量＝４００×５０＋１００×７０＋５００×４０＋４００×６０＋１００×７０＋４００×４０＝９４０００(m３

)初始方案的总运输量＝５００×５０＋５００×４０＋３００×６０＋１００×１１０＋１００×７０＋４００×４０＝９７０００(m３

)土方调配图如图１-５所示.上一页返回任务三基坑施工一、基坑开挖前的施工准备１.学习与审查图纸施工单位在接到施工图后,应先组织各专业主要人员对图纸进行学习及综合审查.核对平面尺寸和坑底标高,各专业图纸之间有无矛盾和差错,熟悉地质土层水文勘察资料,了解基础形式、工程规模、结构形式、特点、工程量和质量要求;弄清楚地下管线、构筑物与地基的关系,并进行图纸会审,对发现的问题逐条予以解决.２.编制施工方案研究制定施工现场基础开挖方案,绘制施工总平面图,确定开挖顺序、范围,基础底面标高,边坡坡度,排水沟、集水井位置,以及土方堆场;制定施工机具、劳动力、推广新技术计划;深基坑开挖还需提出支护和降水方案.上一页下一页返回任务三基坑施工３.场地平整、清理障碍物平整场地应按建筑总平面图中的标高进行.清理障碍物时,一定要弄清楚情况并采取相应的措施,防止发生事故.４.测量定位放线建筑物的定位是指将建筑物外墙轴线交点测设到地面上,并以此作为基础测设好细部测设的依据.通常可以根据建筑红线、测量控制点、建筑方格网或已有的建筑物定位.放线是指根据已定位的主轴线交点桩详细测出建筑物其他各轴线交点的位置,并用木桩标定出来,据此按基础宽度和放坡宽用石灰撒出开挖边界线.上一页下一页返回任务三基坑施工５.修建临时设施与道路施工现场所需的临时设施主要包括生产性临时设施和生活性临时设施.生产性临时设施有混凝土搅拌站、各种作业棚、建筑材料堆场及仓库;生活性临时设施主要有宿舍、食堂、办公室、厕所等.所有这些临时设施应尽可能利用永久性工程,按现场施工平面图搭设.开工前,应修好施工现场内机械运行道路,主要运输道路宜结合永久性道路的布置修筑.同时,做好现场供水、供电、供气以及施工机具和材料进场.上一页下一页返回任务三基坑施工二、降低地下水位在基坑开挖过程中,当基坑底面低于地下水位时,由于土壤的含水层被切断,地下水将不断渗入基坑.这时如不采取有效措施排水,降低地下水位,不但会使施工条件恶化,而且基坑经水浸泡后会导致地基承载力的下降和边坡塌方.因此,为了保证工程质量和施工安全,在基坑开挖前或开挖过程中,必须采取措施降低地下水位,使基坑在开挖中坑底始终保持干燥.对于地面水(雨水、生活污水),一般采取在基坑四周或流水的上游设排水沟、截水沟或挡水土堤等解决办法.对于地下水则常采用集水井明排降水和井点降水的方法,使地下水位降至所需开挖的深度以下.无论采用何种方法,降水工作都应持续到基础工程施工完毕并回填土后才可停止.上一页下一页返回任务三基坑施工１.降低地下水位的基本方法(１)集水井明排法.当基坑挖至接近地下水位时,在基坑的两侧或四周设置具有一定坡度的排水明沟,在基坑四角或每３０~４０m设置集水井,使地下水流入集水井内,然后用水泵抽出坑外(图１-６).明沟、集水井排降水是一种常用的最经济、最简单的方法,但仅适用于土质较好且地下水位不高的基坑开挖,当土为细砂或粉砂时,易发生流砂现象,此时可采用井点降水的方法.(２)井点降水法.井点降水就是在基坑开挖前,预先在基坑周围埋设一定数量的滤水管(井),利用抽水设备不断抽出地下水,使地下水位降低到坑底以下,直至基础工程施工完毕,使所挖的土始终保持干燥状态.井点降水法改善了工作条件,防止流砂发生.同时,由于地下水位降落过程中动水压力向下作用与土体自重作用,使基底土层压密,提高了地基土的承载能力.上一页下一页返回任务三基坑施工井点降水法按其系统的设置、吸水原理和方法的不同,可分为轻型(真空)井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点.各种井点降水方法可根据基础规模,土的渗透性、降水深度、设备条件及经济性选用,可参考表１-１４,其中轻型井点属于基本类型,应用最广泛.２.轻型井点的设计轻型井点是沿基坑四周每隔一定距离将若干直径较小的井点管埋入蓄水层内,井点管上端伸出地面,通过弯联管与总管相连并引向水泵房,利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出,使地下水位降至坑底以下,如图１-７所示.上一页下一页返回任务三基坑施工(１)轻型井点的组成.轻型井点主要由管路系统和抽水设备两部分组成.１)管路系统.管路系统包括滤管、井点管、弯联管及总管.滤管是地下水的吸入口,一般采用长为１~１.５m,直径为３８~５０mm的无缝钢管.管壁上钻有直径为１２~１８mm的滤水孔,呈梅花形排列,滤孔面积为滤管表面积的２０％~２５％,外包两层滤网,内层细滤网采用３０~８０目的金属或尼龙网,外层粗滤网采用５~１０目的金属网或尼龙网.为了使吸水通畅,避免滤孔淤塞,在管壁与滤网之间用金属丝绕成螺旋形隔开,滤网的最外面再绕一层粗金属网.滤管的上端与井点管相连,下端有一铸铁头,便于插入土层并阻止泥砂进入.上一页下一页返回任务三基坑施工２)抽水设备.抽水设备常用的有干式真空泵井点设备和射流泵井点设备两类.(２)轻型井点的布置.轻型井点的布置应根据基坑的大小和深度、土质、地下水位的高低与流向、降水深度要求等因素确定.设计时,主要考虑平面和高程布置两个方面.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,可用单排井点,将井点管布置在地下水上游一侧,两端的延伸长度不宜小于该坑或槽的宽度,如图１-８所示.若基坑宽度大于６m或土质不良,则宜采用双排井点.对于面积较大的基坑宜采用环形井点布置,如图１-９所示.井点管距离基坑壁不宜过小,一般为０.７~１.２m,以防止坑壁发生漏气而影响系统中的真空度.井点管间距按计算或经验确定,一般为０.８~１.６m.上一页下一页返回任务三基坑施工２)高程布置.轻型井点的降水深度从理论上讲可达１０m左右,但由于抽水设备的水头损失,实际降水深度一般不大于６m.井点管的埋设深度H(不包括滤管)可按下式计算:H＝H１＋h＋i×L(１-１２)(３)轻型井点的计算.轻型井点的计算主要包括涌水量计算、井点管数量与间距的确定.３.轻型井点的施工轻型井点系统的施工主要包括施工准备、井点系统的安装、使用及拆除.井点系统的安装顺序是:首先埋设总管,冲孔,沉设井点管、灌填砂滤层,然后用弯联管将井点管与总管连接,最后安装抽水设备.井点管的埋设一般用水冲法进行,又分为冲孔与埋管两个过程.上一页下一页返回任务三基坑施工三、基坑支护１.放坡开挖和简易支护适用条件:(１)基坑周边开阔,满足放坡条件.(２)基坑周边土体允许有较大位移.(３)开挖面以上一定范围内无地下水或已经降水处理.(４)可独立或联合使用.不宜使用条件:(１)淤泥和流塑土层.(２)地下水高于开挖面或未降水处理.上一页下一页返回任务三基坑施工２.悬臂式围护结构结构特征:无支撑的悬臂围护结构.支撑材料:钢筋混凝土排桩、钢板桩、木板桩、钢筋混凝土板桩、地下连续墙、SMW工法桩等.受力特征:利用支撑入土的嵌固作用及结构的自身的抗弯刚度挡土与控制变形.适用条件:悬臂:基坑深度不宜大于８m.桩锚:(１)场地狭小且需要深开挖.(２)周边有严格控制位移的建筑物、构筑物和地下管线等.(３)基坑边壁有锚杆设置地下空间.上一页下一页返回任务三基坑施工内撑:(１)场地狭小且需要深开挖.(２)周边有更严格控制位移的建筑物、构筑物和地下管线等.(３)基坑周边不允许施工锚杆.不宜使用条件:悬臂:周边有严格控制位移的建筑物、构筑物和地下管线等.桩锚:(１)基坑周边不允许施工锚杆.(２)锚固段只能锚固在淤泥或土质较差的软土层中.３.重力式围护结构结构特征:常用水泥土桩构成重力式挡土构造.上一页下一页返回任务三基坑施工支撑材料:水泥搅拌桩、注浆.受力特征:利用墙体或格构自身的稳定挡土与止水.适用条件:(１)基坑开挖深度不宜大于７m,基坑周边土体允许有较大位移.(２)填土、可塑－流塑黏性土、粉土、粉细砂、松散的中粗砂.(３)坡顶超载不大于２０kPa.不宜使用条件:(１)周边无足够施工场地.(２)基坑周边有严格控制位移的建筑物、构筑物和地下管线等.(３)墙深度范围内存在富含有机质的淤泥.上一页下一页返回任务三基坑施工４.内撑式围护结构结构特征:由挡土结构与支撑结构两部分组成.支撑材料:挡土材料有钢筋混凝土桩、地下连续墙,支撑材料有钢筋混凝土梁、钢管、型钢等.受力特征:水平支撑、斜支撑,单层支撑、多层支撑.适用条件:各种土层和基坑深度.５.拉锚式围护结构结构特征:由挡土结构与锚固系统两部分组成.支撑材料:除可采用内撑式结构相同的材料外,还可以采用钢板桩等.受力特征:由挡土结构与锚固系统共同承担土压力.适用条件:砂土或黏性土土地基.上一页下一页返回任务三基坑施工６.土钉支护结构特征:由土钉与喷锚混凝土面板两部分组成.支撑材料:由土钉及钢筋混凝土面板构成支撑.受力特征:由土钉构成支撑体系,喷锚混凝土面板构成挡土体系.７.其他门架式、拱式、沉井和(椭)圆形墙、加筋水泥土、冻结法等.常用的挡墙选型有钢板桩;钢筋混凝土板桩;钻孔灌注桩挡墙;H型钢支柱、木挡板支护挡墙;地下连续墙;深层搅拌水泥土桩挡墙(重力式挡墙);旋喷桩挡墙(重力式挡墙);土钉墙.上一页下一页返回任务三基坑施工四、基坑开挖１.开挖方法基坑开挖前,应根据工程结构形式、基础埋置深度、地质条件、施工方法及工期等因素,确定基坑开挖方法.对于大型基坑,宜用机械开挖.基坑挖完后应组织验槽,做好记录,如发现土质与地质勘探报告、设计不符时,应与有关人员研究及时处理.２.基坑边坡影响基坑边坡稳定的因素很多,主要有以下几个方面:(１)土的种类.(２)基坑开挖深度.(３)水的作用.上一页下一页返回任务三基坑施工(４)坡顶堆载.(５)震动的影响.为了防止土壁塌方,保证施工安全,当挖方超过一定深度或填方超过一定高度时,应做成一定形式的边坡.基坑边坡的坡度以其高度H与底宽B之比来表示,即:土方边坡坡度＝H/B＝１/(B/H)＝１∶m式中,m＝B/H称为边坡系数.边坡坡度应根据土质、开挖深度、开挖方法、施工工期、地下水位、坡顶荷载及气候条件等因素确定,可做成直线形、折线形或带台阶折线形(图１-１０).上一页下一页返回任务三基坑施工当土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时,挖方深度不超过表１-１５的规定时,挖方边坡可做成直立壁而不加支撑.当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)底面标高时,挖方深度如超过表１-１５的深度不加支撑的边坡最陡坡度应符合表１-１６的规定.上一页返回任务四土方机械化施工一、推土机场地平整施工包括土方开挖、运输、填筑与压实等.由于工程量大,劳动繁重,施工时,应尽可能采用机械化、半机械化施工,以减轻繁重的体力劳动,加快施工进度.推土机是一种在拖拉机上装有推土铲刀等工作装置而成的土方机械.为了减少推土过程中土的散失,提高推土机的生产效率,常采取以下几种施工方法.(１)下坡推土法.(２)并列推土法.(３)槽形推土法.(４)多铲集运法.下一页返回任务四土方机械化施工二、铲运机铲运机按行走方式可分为拖式铲运机和自行式铲运机两种.其综合完成挖土、装土、运土、卸土、压实和平土等工作.铲运机应用在大面积场地平整,开挖大型基坑,填筑堤坝和路基,宜用于开挖含水量不超过２７％的松土和普通土.三、挖土机单斗挖土机是基坑开挖中最常用的一种机械.按其行走装置的不同可分为履带式和轮胎式两种;按其传动方式可分为机械传动及液压传动两种.根据工作的需要,单斗挖土机可更换其工作装置.按其工作装置的不同,又可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲等(图１-１１).上一页下一页返回任务四土方机械化施工(１)正铲挖土机施工.正铲挖土机挖掘力大,生产率高,土斗自下向上切土,随挖掘的进程向前开行,需要有运土车辆配合工作.其适用于停机面以上的一~四类土的开挖.正铲挖土机的开挖方式有侧工作面开挖[图１-１２(a)]与正工作面开挖[图１-１２(b)]两种.正铲机土机的工作特点是“前进向上,强制切土”.(２)反铲挖土机施工.反铲挖土机常用于开挖深度不大的基坑、基槽和管沟,也可用于地下水位较高的土方开挖.反铲挖土机的开挖方式有沟端开挖[图１-１３(a)]和沟侧开挖[图１-１３(b)]两种.反铲挖土机的工作特点是“后退向下,强制切土”.上一页下一页返回任务四土方机械化施工(３)拉铲挖土机施工.拉铲挖土机工作时利用惯性将铲头甩出后靠收紧和放松钢丝绳进行挖土或卸土,适用于开挖大型基坑及水下挖土、填筑路基和修筑堤坝.拉铲挖土机的开挖方式基本与反铲挖土机相同,也可分为沟端开挖和沟侧开挖两种.拉铲挖土机的工作特点是“后退向下,自重切土”.(４)抓铲挖土机施工.抓铲挖土机主要用于土质比较松软,施工面比较狭窄的基坑、沟槽、沉井等工程,特别适用于水下挖土,还可以用于挖取水中淤泥、装卸碎石、矿渣等松散材料.抓铲挖土机的工作特点是“直上直下,自重切土”.上一页下一页返回任务四土方机械化施工四、土方开挖的方式与机械选择(１)土的含水量较小,可结合运距长短、挖掘深浅,分别采用推土机、铲运机或正铲挖土机配合自卸汽车进行施工.(２)地下水位较高,又不采用降水措施,或土质松软,可能造成正铲挖土机和铲运机陷车时,则采用反铲、抓铲、拉铲挖土机配合自卸汽车进行施工.上一页返回任务五土方填筑与压实施工一、填筑及填筑土料的要求填筑土料应符合设计要求,以保证填方的强度和稳定性,若设计无要求时,应符合下列规定:(１)碎石类土、砂土和爆破石渣,可用作表层以下的填料,含水量符合压实要求的黏性土,可用作各层填料;碎块草皮和有机质含量大于８％的土,仅用于无压要求的填方;淤泥质土,一般不能用作填料,但在软土或沼泽地区,经过处理含水量符合压实要求后,可用于填方中的次要部位.(２)对碎石类土或爆破石渣用作填料时,其最大粒径不得超过每层铺填厚度的２/３,铺填时大块料不应集中,且不得填在分段接头处.填土料含水量大小直接影响到压实质量,应先试验,以得到符合密实度要求的最优含水量和最小压实遍数.下一页返回任务五土方填筑与压实施工(３)土方填筑前,应根据工程特点、填料种类、设计压实系数、施工条件等合理选择压实机具,并确定填料含水量控制范围、铺土厚度和压实遍数等参数.(４)冬雨季进行填土施工时,应采取防雨、防冻措施,防止填料(粉质黏土、粉土)受雨水淋湿或冻结,并防止出现“橡皮土”.(５)填土应分层进行,并尽量采用同类土填筑,当选用不同类别的土料时,上层宜填筑透水性较小的填料,下层宜填筑透水性较大的土料,不能混用,以免形成水囊.压实填土的施工缝应错开搭接,在施工缝的搭接处应适当增加压实遍数.当填方位于倾斜的山坡上时,应先将斜坡挖成阶梯状,然后分层回填,以防填土侧向移动.上一页下一页返回任务五土方填筑与压实施工二、填筑压实的方法填筑压实的方法主要有碾压法、夯实法和振动法.１.碾压法碾压法是由沿着表面滚动的鼓筒或轮子的压力压实土壤.一切拖动和自动的碾压机具,如平滚碾、羊足碾和气胎碾等的工作都属于同一原理.碾压法主要用于大面积的填土,如场地平整、路基、堤坝等工程.平滚碾适用于碾压黏性土和非黏性土土壤;羊足碾只能用来压实黏性土土壤;气胎碾对土壤压力较为均匀,故其填土质量较好.上一页下一页返回任务五土方填筑与压实施工２.夯实法夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤,主要用于小面积的回填土.夯实机具的类型较多,有木夯、石硪、蛙式打夯机、火力夯,以及利用挖土机或起重机装上夯板后的夯土机等.其中,蛙式打夯机轻巧灵活,构造简单,在小型土方工程中应用最广.夯实法的优点是,可以夯实较厚的土层,如重锤夯的夯实厚度可达１~１.５m,强力夯可对深层土壤夯实.但对木夯、石硪或蛙式打夯机等机具,其夯实厚度则较小,一般均在２０cm以内.３.振动法振动法是将重锤放在土层的表面或内部,借助于振动设备使重锤振动,土壤颗粒即发生相对位移达到紧密状态.此方法用于振实非黏性土土壤效果较好.上一页下一页返回任务五土方填筑与压实施工三、影响填土压实的因素影响填土压实的因素很多,主要有填土的种类、压实功、土的含水量,以及每层铺土厚度与压实遍数.１.压实功的影响填土压实后的重度与压实机械在其上所施加的功有一定的关系.当土的含水量一定,在开始压实时,土的重度急剧增加,待到接近土的最大重度时,压实功虽然增加许多,而土的重度则没有变化.在实际施工中,对不同的土应根据选择的压实机械和密实度要求选择合理的压实遍数.另外,松土不宜用重型碾压机械直接滚压;否则,土层有强烈的起伏现象,效率不高.如果先用轻碾,再用重碾压实就会取得较好效果.上一页下一页返回任务五土方填筑与压实施工２.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的影响.较为干燥的土,由于土颗粒之间的摩阻力较大而不易压实.当土具有适当含水量时,水起到了润滑作用,土颗粒之间的摩阻力减小,从而易压实.每种土壤都有其最佳含水量.土在这种含水量的条件下,使用同样的压实功进行压实,所得到的重度最大.各种土的最佳含水量w０p和所能获得的最大干重度,可由击实试验取得.施工中,土的含水量与最佳含水量之差可控制在－４％~＋２％范围内.３.铺土厚度的影响土在压实功的作用下,压应力随深度增加而逐渐减小,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有效作用深度,而且还应考虑最优土层厚度.铺得过厚,要压很多遍才能达到规定的密实度;铺得过薄,则要增加机械的总压实遍数.最优的铺土厚度应能使土方压实而机械的功耗费最少.上一页下一页返回任务五土方填筑与压实施工四、填土压实的质量控制与检验１.填土压实的质量控制填土经压实后必须达到要求的密实度,以避免建筑物产生不均匀沉陷.填土密实度以设计规定的控制干密度ρd作为检验标准.土的控制干密度ρd与最大干密度ρdmax之比称为压实系数λc.利用填土作为地基时,规范规定了不同结构类型、不同填土部位的压实系数值,具体见表１-１７.２.填土压实的质量检验(１)填土施工过程中应检查排水措施,每层填筑厚度、含水量控制和压实程序.上一页下一页返回任务五土方填筑与压实施工(２)填土经夯实或压实后,要对每层回填土的质量进行检验,一般采用环刀法(或灌砂法)取样测定土的干密度,或用轻便触探仪,直接通过锤击数来检验干密度,符合要求后才能填筑上层.(３)按填土对象不同,规范规定了不同的抽取标准.(４)每项抽检的实际干密度应有９０％以上符合设计要求,其余１０％的最低值与设计值的差不得大于０.０８t/m３,且应分散,不得集中.(５)填土施工结束后应检查标高、边坡坡高、压实程度等,检验标准见表１-１８.上一页返回任务六地基局部处理方案的选择一、地基的局部处理(一)松土坑的处理(１)若坑的范围较小:１)将松软土挖除,用与天然土压缩性相近的材料分层回填夯实.２)将基槽适当放宽,挖除该范围内软土后回填.(２)若坑的范围较大:可将基础落深,做１∶２踏步.(３)独立基础:１)松土较浅:挖除、将柱基础落深.２)松土较深:挖除一定范围后回填.下一页返回任务六地基局部处理方案的选择(二)砖井和土井的处理(１)砖井在基槽中间,井内填土已较密实,则应将井的砖圈拆除至槽底以下１m,在此拆除范围内用２∶８或３∶７灰土分层夯实至槽底,如井的直径大于１.５m时,则适当考虑加强上部结构的强度,如墙内配筋或做地基梁跨越砖井.(２)井位于基础的转角处:回填后基础加强.１)井位于房屋转角处,而基础压在井上部分不多,并且井上部分所损失的承压面积,可由其余基槽承担而不引起过多的沉降时,则可采用从基础中挑梁的方法来解决.２)井位于墙的转角处,基础压井较大,可将基础沿墙长方向延长出去,使延长部分落在老土上,然后在基础墙内再采用配筋或钢筋混凝土梁来处理.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择(三)局部范围内硬土的处理柱基或部分基槽下,有较其他部分过于坚硬的土质时,均应尽可能挖除,然后回填砂混合物或落深基础.(四)橡皮土的处理地基为黏性土,且含水量很大趋于饱和时,夯拍后会使地基土变成踩上去有一种颤动感觉的橡皮土.橡皮土的治理方法:(１)直接夯拍,晾槽或掺石灰粉降低土的含水量.(２)已出现的铺填一层碎砖或碎石,换以砂土或级配砂石.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择二、地基加固(一)灰土垫层地基灰土垫层地基是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去,用按一定体积比配合的石灰和黏性土拌和均匀,在最优含水量情况下分层回填夯实或压实而成.该地基具有一定的强度、水稳定性和抗渗性,施工工艺简单,取材容易,费用较低.其适用于处理１~４m厚的软弱土层.１.构造要求灰土地基厚度确定原则同砂地基.地基宽度一般为灰土顶面基础砌体宽度加２.５倍灰土厚度之和.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择２.材料要求凡有机质不大的黏性土都可用作灰土土料,用作灰土的石灰不得加有未熟化的生石灰块和含有过多的水分.灰土的土料宜采用就地挖出的黏性土及塑性指数大于４的粉土,但不得含有有机杂质或使用耕植土.使用前土料应过筛,其粒径不得大于１５mm.用作灰土的熟石灰应过筛,粒径不得大于５mm,并不得夹有未熟化的生石灰粉,也不得含有过多的水分.灰土的配合比一般为２∶８或３∶７(石灰∶土).３.施工要求(１)施工前应验槽,将积水淤泥清除干净,待干燥后再铺灰土;灰土施工时,应适当控制其含水量,以手握紧土料成团,两指轻捏能碎为宜,如土料水分过多或不足时可以晾干或洒水湿润.(２)每层灰土的夯实遍数,应根据设计要求的干密度在现场试验确定.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择(２)每层灰土的夯实遍数,应根据设计要求的干密度在现场试验确定.(３)灰土分段施工时,不得在墙角及承重窗间墙下有接缝,上下相邻两层灰土的接缝间距不得小于０.５m,接缝处的灰土应充分夯实.(４)在地下水位以下的基槽、坑内施工时,应采取排水措施,使在无水状态下施工.(５)灰土打完后,应及时进行基础施工,并及时回填土,否则要做临时遮盖,防止日晒雨淋.(６)冬期施工时,不得采用冻土或夹有冻土的土料,并应采取有效的防冻措施.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择４.质量检查灰土地基的质量检查,宜用环刀取样,测定其干密度.质量标准可按压实系数λc鉴定,一般为０.９３~０.９５.压实系数λc为土在施工时实际达到的干密度ρd与室内采用击实试验得到的最大干密度ρdmax之比.(二)砂垫层地基砂地基和砂石地基是将基础下一定范围内的土层挖去,然后用强度较大的砂或碎石等回填,并经分层夯实至密实,以起到提高地基承载力、减少沉降、加速软弱土层的排水固结、防止冻胀和消除膨胀土的胀缩等作用.该地基具有施工工艺简单、工期短、造价低等优点.其适用于处理透水性强的软弱黏性土地基,但不宜用于湿陷性黄土地基和不透水的黏性土地基,以免聚水而引起地基下沉和降低承载力.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择１.构造要求砂地基和砂石地基的厚度一般根据地基底面处土的自重应力与附加应力之和不大于同一标高软弱土层的容许承载力确定.地基厚度一般不宜大于３m,也不宜小于０.５m.地基宽度除要满足应力扩散的要求外,还要根据地基侧面土的容许承载力来确定,以防止地基向两边挤出.关于宽度的计算,目前还缺乏可靠的理论方法,在实践中,常常按照当地某些经验数据(考虑地基两侧土的性质)或按经验方法确定.一般情况下,地基的宽度应沿基础两边各放出２００~３００mm,如果侧面地基上的土质较差时,还要适当增加.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择２.材料要求砂和砂石地基所用材料,宜采用颗粒级配良好,质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、碎(卵)石、石屑或其他工业废粒料.在缺少中、粗砂和粒砂的地区可采用细砂,但宜同时掺入一定数量的碎(卵)石,其掺入量应符合地基材料含石量不大于５０％.所用砂石料,不得含有草根、垃圾等有机杂物,含泥量不应超过５％,兼作排水地基时,含泥量不宜超过３％,碎石或卵石最大粒径不宜大于５０mm.３.施工要求(１)铺筑地基前应验槽,先将基底表面浮土、淤泥等杂物清除干净,边坡必须稳定,防止塌方.基坑(槽)两侧附近如有低于地基的孔洞、沟、井和墓穴等,应在未做换土地基前加以处理.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择(２)砂和砂石地基底面宜铺设在同一标高上,如深度不同时,施工应按先深后浅的顺序进行.土面应挖成踏步或斜坡搭接,搭接处应夯压密实.分层铺筑时,接头应做成斜坡或阶梯搭接,每层错开０.５~１.０m,并注意充分捣实.(３)人工级配的砂、石材料,应按级配拌和均匀,再进行铺填捣实.(４)换土地基应分层铺筑,分层夯(压)实,每层的铺筑厚度不宜超过表１-１９规定的数值,分层厚度可用样桩控制.施工时,应对下层的密实度检验合格后,方可进行上层施工.(５)在地下水位高于基坑(槽)底面施工时,应采取排水或降低地下水位的措施,使基坑(槽)保持无水状态.如用水撼法或插入振动法施工时,应有控制地注水和排水.(６)冬期施工时,不得采用夹有冰块的砂石作地基,并应采取措施防止砂内水分冻结.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择４.质量检查(１)环刀取样法.在捣实后的砂地基中,用容积不小于２００cm３的环刀取样,测定其干密度,以不小于通过试验所确定的干密度(该砂中密状态时)数值为合格.若是砂石地基,可在地基中设置纯砂检查点,在同样施工条件下取样检查.(２)贯入测定法.检查时,先将表面的砂刮去３０mm左右,用直径为２０mm,长为１２５０mm的平头钢筋距离砂层面７００mm自由下落,或用水撼法使用的钢叉距离砂层面５００mm自由下落.以上钢筋或钢叉的插入深度,可根据砂的控制干密度预先进行小型试验确定.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择(三)重锤夯实地基重锤夯实地基是用起重机械将夯锤提升到一定高度后,利用自由下落时的冲击能来夯实基土表面,使其形成一层较为均匀的硬壳层,从而使地基得到加固.该法具有施工简便,费用较低,但布点较密,夯击遍数多,施工工期相对较长,同时夯击能量小,孔隙水难以消散,加固深度有限,当土的含水量稍高,宜夯成橡皮土,处理较困难等特点.其适用于处理地下水位以上稍湿的黏性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土地基.但当夯击振动对邻近的建筑物、设备以及施工中的砌筑工程或浇筑混凝土等产生有害影响时,或地下水位高于有效夯实深度以及在有效深度内存在软黏土层时,不宜采用.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择１.机具设备(１)起重机械.起重机械可采用配置有摩擦式卷扬机的履带式起重机、打桩机、龙门式起重机或悬臂式桅杆起重机等.其锤重为１.５~３t,用起重机械提升到一定高度后,自由下落,落距为２.４５~４.５m,８~１２遍,加固深度一般为１.２m.(２)夯锤.夯锤形状宜采用截头圆锥体,可用强度等级为C２０的钢筋混凝土制作,其底部可填充废铁并设置钢底板以使重心降低.其锤重为１.５~３.０t,底面直径为１.０~１.５m,落距一般为２.５~４.５m,锤底面单位静压力宜为１５~２０kPa.吊钩宜采用自制半自动脱钩器,以减少吊索的磨损和机械振动.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择２.施工要求(１)施工前应在现场进行试夯,选定夯锤重量、底面直径和落距,以便确定最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量.最后下沉量是指最后两击平均每击土面的夯沉量,对黏性土和湿陷性黄土取１０~２０mm;对砂土取５~１０mm.通过试夯可确定夯实遍数,一般试夯６~１０遍,施工时可适当增加１~２遍.(２)采用重锤夯实分层填土地基时,每层的虚铺厚度以相当于锤底直径为宜,夯击遍数由试夯确定,试夯层数不宜少于两层.(３)基坑(槽)的夯实范围应大于基础底面,每边应比设计宽度加宽０.３m以上,以便于底面边角夯打密实.基坑(槽)边坡应适当放缓.夯实前坑(槽)底面应高出设计标高,预留土层的厚度可为试夯时的总下沉量再加５０~１００mm.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择(４)夯实时,地基土的含水量应控制在最优含水量范围以内.如土的表层含水量过大,可采用铺撒吸水材料(如干土、碎砖、生石灰等)或换土等措施;如土含水量过低,应适当洒水,加水后待全部渗入土中,一昼夜后方可夯打.(５)在大面积基坑或条形基槽内夯击时,应按一夯挨一夯顺序进行[图１-１４(a)].在一次循环中同一夯位应连夯两遍,下一循环的夯位,应与前一循环错开１/２锤底直径,落锤应平稳,夯位应准确.在独立柱基基坑内夯击时,可采用先周边后中间[图１-１４(b)]或先外后里的跳打法[图１-１４(c)]进行.基坑(槽)底面的标高不同时,应按先深后浅的顺序逐层夯实.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择(６)夯实完毕后,应将基坑(槽)表面修正至设计标高.冬期施工时,必须保证地基在不冻的状态下进行夯击;否则,应将冻土层挖去或将土层融化.若基坑挖好后不能立即夯实,应采取防冻措施.３.质量检查重锤夯实后应检查施工记录,除应符合试夯最后下沉量的规定外,还应检查基坑(槽)表面的总下沉量,以不小于试夯总下沉量的９０％为合格.也可采用在地基上选点夯击检查最后下沉量.夯击检查点数:独立基础每个不少于１处,基槽每２０m不少于１处,整片地基每５０m２不少于１处.检查后如质量不合格,应进行补夯,直至合格为止.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择(四)强夯地基强夯地基是用起重机将重锤(一般８~３０t)吊起从高处(一般６~３０m)自由下落,给地基以冲击力和振动,从而提高地基土的强度并降低其压缩性的一种有效的地基加固方法.该法具有效果好、速度快、节省材料、施工方便,且施工时噪声和振动大等特点.其适用于碎石土、砂土、黏性土、湿陷性黄土及填土等的加固处理.１.机具设备(１)起重机械.起重机宜选用起重能力为１５０kN以上的履带式起重机,也可采用专用三角起重架或龙门架作起重设备.起重机械的起重能力为:当直接用钢丝绳悬吊夯锤时,应大于夯锤的３~４倍;当采用自行脱钩装置,起重能力取大于１.５倍的锤重.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择(２)夯锤.夯锤可用钢材制作,或用钢板为外壳,内部焊接钢筋骨架后浇筑强度等级为C３０的混凝土制成.夯锤底面有圆形和方形两种,圆形不宜旋转,定位方便,稳定性和重合性好,应用较广.锤底面积取决于表面土质,对砂土一般为３~４m２

,黏性土或淤泥质土不宜小于６m２

.夯锤中宜设置若干个上下贯通的气孔,以减少夯击时空气阻力.(３)脱钩装置.脱钩装置应具有足够强度,且施工灵活.常用的工地自制自动脱钩器由吊环、耳板、销环、吊钩等组成.２.施工要求(１)强夯施工前,应进行地质勘测和试夯.通过对试夯前后试验结果对比分析,确定正式施工时的技术参数.(２)强夯前应平整场地,周围做好排水沟,按夯点布置测量防线确定夯位.地下水位较高时,应在表面铺０.５~２.０m中(粗)砂或砂石地基,其目的是在地表形成硬层,可用以支撑起重设备,确保机械通行、施工,又可便于强夯产生的孔隙水压力消散.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择(３)强夯施工须按试验确定的技术参数进行.一般以各个夯击点的夯击数为施工控制值,也可采用试夯后确定的沉降量控制.夯击时,落锤应保持平稳,夯位准确,如错位或坑底倾斜过大,宜采用砂土将坑底整平,才可进行下一次夯击.(４)每夯击完一次后,应测量场地平均下沉量,然后用土将夯坑填平,方可进行下一次夯击.最后一次的场地下沉量,必须符合要求.(５)强夯施工最好在干旱季节进行,如遇雨天施工,夯击坑内或夯击过的场地有积水时,必须及时排除.冬期施工时,应将冻土击碎.(６)强夯施工时,应对每一夯实点的夯击能量、夯击次数和每次夯沉量等做好详细的现场记录.上一页下一页返回任务六地基局部处理方案的选择３.质量检查强夯地基应检查施工记录及各项施工参数,并应在夯击过的场地选点作检验.一般可采用标准贯入、静力触探或轻便触探等方法,符合试验确定的指标时即为合格.检查点数:每个建筑物的地基不少于三处,检测深度和位置按设计要求确定.(五)振冲地基振冲地基按加固机理和效果的不同,可分为振冲置换法和振冲密实法两类.前者适用于处理不排水、抗剪强度小于２０kPa的黏性土、粉土、饱和黄土及人工填土等地基;后者适用于处理砂土和粉土等地基,不加填料的振冲密实法仅适用于处理黏土粒含量小于１０％的粗砂、中砂地基.上一页下一