第一章 土方工程2.ppt

1、多媒体教学软件，土木工程施工，第一章土工，第一节概要1，土工的特点和施工要求1 .土工施工的特点(1)面广，劳动重。 (2)施工条件复杂。 2、组织土工施工的要求(1)条件允许时应采用机械化施工(2)应尽量避免冬雨期施工，合理安排施工修订计划(3)降低土石方工程的施工费用，减少运输量，占用农地，合理安排土方，统一(4)施工前进行调查研究，制定合理的施工方案和技术措施，保证工程质量和安全，加快施工进度。 二、土的工程分类和性质(一)土的工程分类土的分类方法很多，施工中易于挖掘，将土分为八类。 (二)土的工程性质1土的质量密度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每单位体积的质量，

2、用表示，影响土的承载力、土压及边坡的稳定性。 所谓土的干密度是指每单位体积的土中固体粒子的质量，是检查用d表示的填土的压实质量的控制指标。 2土的含水量土的含水量w是土中含有的水和土的固体粒子的质量比，(11 )式中的c湿含水状态时的土的质量g干燥后的土的质量。 3 .土的渗透性土的渗透性是指水渗透到土体中的性能，一般用渗透系数k来表示。 达西地下水流动速度式v=KI，4土的可松性土具有可松性，即自然状态的土，开挖后，其体积因松弛而增加，然后填埋压实，也不能恢复原来的体积。 三、边坡坡度边坡坡度，图11边坡坡度模式，四、制定土工准备工作(1)施工方案(2)清扫场地(3)排除地面水(4)建设临时

3、道路及供水、供电等临时设施。 (五)准备材料、机械器具、物资和人员。 (6)设置测量控制网，设置方格网控制桩，进行建筑物构筑物的定位放射线等。 (7)根据土工设施修订进行边坡稳定、坑(沟)支护、降低地下水等土工辅助作业。 第二节数量修正和调整1、基坑、基沟和堤坝的数量修正基坑数量，可以根据拟柱体的体积式中的h基坑深度(m )修正F1、F2坑上下两底面积(m2) F0F1和F2之间的中断面积(m2)、基沟和路堤沿长度方向截面连续变化时式中的V1的第1段的数量(m3) l11段的长度(m )将各段体积相加为总体积。 也就是说，公式中的V1、V2Vn是各分段土的体积(m3)。二、用地平坦水平和数量(

4、一)决定用地设施修正水平1的初始设定修正水平的用地设施修正水平是各眼的平均水平的平均值。 公式中：可用h公式进行修正。 被修正的网点设定修正水平(m) a方格的边长(m) n方格数H1l，H22任意一个方格的四角的高程(m )。 在、H11个方格中提供唯一的角水平，则在H22个方格中共通的角水平在H33个方格中共通的角水平在H44个方格中共通的角水平。 用地设修订标高H0可改写为以下形式：2用地设修订标高的调整(1)土的可松性影响H0H0 h式：用Vw理论标高计算出的总挖方体积FW、用FT理论设修订标高修订出的挖方区填方区总面积Ks土的最后可松性系数。2 )场内挖掘和填土的影响(3)场地排水坡

5、度的影响1 )单向排水时的各格子角点的设定修正标高HnH0li，2 )双向排水时的各格子角点的设定修正标高HnH0lxixlyiy，(2)场地数量修正计算1 .修正计算Hn此角的设定修正水平(m) Hn此角自然地面的高度2 .“零线”方格上的零点位置参照图19，式中： h1、h2相邻两角挖掘填土施工高度(用绝对值代入)； a方格边的长度x零点距拐角a的距离。图19零点位置修正运算、3 .土量修正运算(1)四角柱状体法1 )全挖掘全填充格式中： v切土或填土的土量(m) h1、h2、h3、h4方格的四角的填充高度，用绝对值使人世代化(m )。 (2)部分填孔、(2)三角柱状体法1 )全部填孔中的

6、a格子边的长度(m )； hl、h2、h3三角形各角的施工高度(m )以绝对值换人。图113按地形将方格分成三角形，2 )其中填入锥形部分的体积为：楔体部分的体积为：3、堤坝和最佳化(一)将堤坝区分开，平均运距或堤坝单价1配合区的区分2修正平均运距的确定3堤坝单价的确定1 .制作初期采购方案的土方2、采用最佳方案判别“最小元素法”制定初期采购方案，其总运输量小。 但是，总运输量不一定是最小的，所以也需要判别是否是最佳方案。 判别方法有“闭路法”和“电位法”，实质上相同，通过检查数ij进行判别。 如果是所有的检查数ij0，如果不是该方案是最佳方案，则不是最佳方案，而是需要调整。 为了求解线性方程

7、式，在初始方案中调动的数量满足mn1格(m是行数，n是列数)，不足的情况下，要求任意格补充“0”。 例如：在表14中填写了6格，但mn13416满足要求。 以下，用“电位法”求出检验常数：(1)电位Ui和Vj电位和是在运输距离表的行和列中用运输距离(或单价) Cij同时减去的数，以使具有调制数字的格检验常数ij为零为目的，不影响调制方案的选择修正计算方法：列出初期方案中有配合数方格的Cij，用下式求出2组电位数ui (I 1，2，m )和VJ (j 1，2，n )。 CijUiVj (120 )式中Cij的平均运输距离(或每单位数量的运输价格或施工费用) Ui，Vj势能数。 另外，例如设为本例

8、的2组电位数的纠正运算： U10，则V1 C11U150050 U3 C31V1605010； V211010100； 如表13所示。 另外，例如设为本例的2组电位数的纠正运算： U10，则V1 C11U150050 U3 C31V1605010； V211010100； 的双曲馀弦值。 (2)求检验数ijijcijuivj 12700100301310060402170 (60 ) 50802390 (60 ) 6090，80，- 30，40，90，550；(2)找到x12的闭合电路。 (3)从空格X12出发，沿着闭合回路方向，从各奇数次的角点的数字中选择最小的数量(本表从500、100中选

9、择100 )，将其放入空格(即从X32放入X12 )。 (4)同时从闭合回路上的其他奇数次拐角的数字中减去该变动值(100m3)，从偶数次拐角的数字中增加该变动值，进行填埋，调整使切土区的数量保持平衡，得到新的配置方案。 见表16中括号内的数字。 求出、(400 )、(400 )、(0)、(100 )、(X12 )、(400 )、以及电势和空间的检查数，如果检查数剩下负值，则重复以上的步骤，制作(4)采购图： (包括采购的流程、数量、运输距离)。 (5)求出最佳方案的总运输量： 4005010070500400400601007040094000 m3- m。40、50、60、50、50、U1

10、=0、V1=50、V2=70、U2=30、U3=10、V3=60、u4=。 第三节排水和降水一、地面排水排除地面水(包括雨水、施工用水、生活污水等)，采用基坑周围设排水沟、开沟或堤坝等方法，尽量利用现有的排水系统，或者将临时排水设施与永久设施结合使用。 二、集水井排水或降水集水法在基坑的挖掘过程中，沿着基坑的周围或中央挖掘排水槽，并在基坑的角落设置集水井。 向集水井内导入水，并利用泵汲取(图118 )。 此方法既可用于基坑排水，也可用于降水。图1-18集水井降水法1集水井3离心式泵4基线5原地下水位线6下降后的地下水位线、1排水井的设置排水槽底宽为0.20.3m以上，在槽底设置0.20.5的纵

11、向坡度，在挖掘阶段，排水槽的深度始终距离挖土面0.40.5m 2.集水井的设置集水井沥青必须由水量的大小、基坑平面形状及水泵能力决定，一般为2040m。 3泵性能和选配件(1)离心泵体由泵壳、泵轴和叶轮等主要部件组成，其管路系统包括筛网和底阀、吸水管和出水管等， 图1-19离心泵工作概略图1泵壳体2泵轴3叶轮4过滤器和底阀5吸水管6出水管，(2)潜水泵由立式泵和电动机组合而成，工作时完全浸水。 水泵安装在电动机的上端，叶轮可以是离心式或螺旋桨式的电动机上设有密封装置。 图120潜水泵工作示意图1叶轮2轴3马达4进水口5水管6电缆、3、流沙及其防治1流沙产生的原因动水压力是流沙产生的重要条件。

12、流动中的地下水在土粒子上产生的压力称为动水压力，其性质通过图120所示的实验进行说明。 Wh1FWh2FTLF0由上式可知，动水压GD与水力梯度I成比例，水位差越大，动水压越大，渗透行程越长，动水压越小。 流沙现象主要是地下水的水力梯度大，即动水压力大，而且动水压力的方向(与水流方向一致)与土的重力方向相反，土不仅受到水的浮力，而且有受到动水压力的作用而抬起的倾向二、防治流沙的主要途径是减少或平衡动水压力，改变方向。 具体措施有： (1)抢夺法(2)水中挖掘法(3)钢板桩打或地下连续墙建造法(4)枯水季节(5)挖掘井点降水法，四、井点降水法井点降水法在基坑挖掘前预先在基坑周边埋设一定数量(1)

13、轻井点1 .轻井点设备轻井点设备是管路系统和抽水设备管道系统包括井点管(井管和过滤管连接)、弯管、歧管等。、图1-22轻型井点法降低地下水位的全貌图1井管2过滤器3歧管4弯曲组合5泵室6的现有地下水位线7下降地下水位线，2 .轻型井点配置1 )平面配置，图1-26单列井点配置概略图(a )平面配置(b )高程配置1歧管2点管3抽水设备， 图1-27环状井点配置概略图(a )平面配置(b )海拔配置1歧管2一井点管3抽水设备、井管的埋入深度HA可以通过以下的式子进行修正(图1-27b):haH11h10il(m)(1-22 )式中的h1歧管平台面到坑底面从h坑中心线底面到降低地下水位线的距离一般

14、为0.51.0m的I水力梯度，根据实测，环状井点为110，单列线状井点为14，图128二级轻质井点1第一层井点管2第二层井点管，3轻质井点修正算法(1)井型判定，图1-29井的无压不完全井(c )受压完全井(d )受压不完全井、(2)涌水量修正算出无压完全涌水量、图1-30环状井点涌水量修正概略图(a )无压完全井(b )无压不完全井、(m3d )、式中的k渗透系数(md )应进行实验测定，表112仅供参考。 h含水层的厚度(m) s水位下降值(m) r抽水影响半径(m )，x0环状井点的假想半径(m ) :取f基坑周围井点管包围的面积(m2)。无压不完全井涌水量、(m3d )、有效深度H0值

15、表112、注：表中s为井管内水位下降深度l为过滤器的长度。 受压完全井涌水量受压完全井环状井点涌水量的修正公式与公式(1-22 )中的m受压含水层厚度(m ) k、r、x0、s相同。 (m3d )、(3)确定井点管的数量和井到井的最大洒水量单井的最大洒水量q，主要取决于土的渗透系数、过滤管的结构和尺寸，由下式确定：式中d过滤管径(m )； l滤波器的长度(m) k渗透系数(md )。 (m3d )、最小井位数井点管的最小根数nmin考虑式中的1.1预备系数、井点管闭塞等要素进行了修正。 其他符号和前面一样。 在决定最大井间距式中的l歧管长度(m )、(根)、(m )、井点管间距离时，还应注意：

16、 (a )井间距离过小时，相互的干扰大，因为影响洒水量，所以井间距离必须大于15倍管径。 (b )对于渗透系数小的土，最好缩小井距，否则水位下降时间过长。 (c )在靠近河流的地方，井点最好适当加密。 (d )井距应与歧管上的接头间距相符。 根据实际采用的井点管间距离，最后决定必要的井点管根数。 4轻井点的施工埋设井点的顺序是放射线定位检修口埋设井点管安装歧管用弯曲连管将井点管和歧管连接安装抽水设备。 (录)、(2)喷射井点在基坑深挖，降水深度要求大时，可采用喷射井点降水。 降水深度达820 m，可用于渗透系数为0.150 md的砂土泥质土层。 喷射井点的施工顺序为，沉设安装水泵设备及泵的入水管路、供水歧管和铺设冷凝水歧管的井点管(包括填充砂的过滤材料)，