第一章+土方工程.ppt

1、多媒体教学,土木工程施工,第一章 土方工程,本章掌握内容： 1、掌握土方量计算方法； 2、掌握轻型井点设计和回填土的质量要求及检验标准； 3、能分析土壁失稳和产生流砂、管涌的原因，并提出相应的防治措施 4、掌握土方工程施工及土方填筑和压实的基本方法。 本章了解内容： 1、了解土的工程性质、边坡留设； 2、对各种降水方案能进行选择比较； 3、了解常用土方机械的性能及适用范围，能正确合理的选用； 4、了解土方工程施工的准备和辅助工作。,第一节 概述,1 土方工程的内容,1、内容： （1）场地平整 （2）开挖沟槽、基坑、竖井、隧道、修筑路基、堤坝，其中包括施工排水、降水，土壁边坡和支护结构等。 （3

2、）土方回填与压实 其中包括土料选择，填土压实的方法及密实度检验等。 此外，在土方工程施工前，应完成场地清理，地面水的排除和测量放线工作；在施工中，则应及时采取有关技术措施，预防产生流砂、管涌和塌方现象，确保施工安全。,2、土方工程的特点： 1）工程量大，劳动力或机械设备用量大且施工工期较长； 2）施工难度较大，受地质、水文、气候、地下障碍物等因素影响； 3）事故多，基坑深度、面积大的易出现较大事故。,3、土方工程施工前应准备资料： 1）当地实测地形图（包括测量成果），比例一般为1：5001：1000； 2）原有地下管线、构筑物的竣工图； 3）土石方施工图或基础结构图； 4）工程地质资料； 5）

3、平面控制桩和水准点的有关资料； 6）施工组织设计或施工方案：由施工单位编制且经上级技术主管部门批准，并已得到建设单位和监理单位审核；,2 土的工程分类及性质,1、土的分类：依开挖难易程度分为八类。具体见表1-1所示。,2、土的工程性质： 影响工程施工的土的性质：土的密度（重度）、含水量、渗透性和可松性。,3土方边坡 1)、定义：边坡的表示方法为1： m ， m为坡度系数即： 土方边坡坡度= ： m m = 2)、影响坡度的因素：土质、开挖深度、开挖方法、施工工期、地下水位、坡顶荷载的大小、及气候条件。 3)、 m的确定原则： 保证土体稳定、施工安全，又要节省土方,4)、开挖的形式：,5)、几种

4、情况下边坡坡度： (1）使用年限较长（一年以上），土质较均匀，高度在10m以内按表1-5。,(2）当土质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑、沟槽底面标高时，挖方深度在5m以内，不加支撑的边坡按表1-6。,(3）使用年限在一年以上的临时性填方边坡则为：当填方高度在10m以内，可采用1：1.5； 高度超过10m，可作成折线形，上部采用1：1.5，下部采用1：1.75。 4）永久性挖方或填方边坡，则均应按设计施工（边坡稳定计算）。,4、土方工程施工要点,1)、施工准备阶段建设单位应准备的工作： （1）三通一平：通电、水、道路，一平为场地平； （2）场内原有管线分布情况及场地周围的市政管网的分布情况

5、； （3）施工图纸齐全，完整； （4）工程招投标工作业已完成； （5）已办理施工许可证和工程已报质检； （6）与工程有关外部协调工作已完成；,2)、施工单位在工程施工前应作好的工作 (1）学习和审查图纸，研究工程地质资料； (2）编写施工组织设计（土方工程施工方案） 研究施工现场的场地平整情况，基坑施工方案； 绘制施工总平面布置图及基坑开挖示意图； 确定开挖路线、顺序、范围，底板标高、边坡坡度，排水沟的设置、集水井的位置等。 以及挖出土方的堆放位置，机械设备的配置，安全方案。 (3）修筑好场地临时道路及供水、供电等临时设施； (4）做好材料、机具及土方机械进场工作； (5）做好土方工程测量放线

6、工作； (6）根据土方工程设计做好土方工程的辅助工作，如边坡稳定、基坑支护、降低地下水等； ( 7）做好图纸交底工作。,3)、土方工程的施工要点 土壁稳定、施工排水、流砂防治和填土压实 土壁稳定 (1)土壁塌方的原因 （1.1）边坡过陡，使土体的稳定性不够，而引起塌方现象；尤其是在土质差，开挖深度大的坑槽中； （1.2）雨水、地下水渗入基坑，重量增大，抗剪强度降低，土坡失稳； （1.3）基坑上边边缘附近大量堆土或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使土体的剪应力超过土体的抗剪强度。,(2)防治塌方的措施 （2.1）放足边坡，除按第一节所讲述的内容外，边坡系数除按土体稳定分析确定，还有各地区的经

7、验有关。 （2.2）设置支撑 表1-13所列为一般沟槽支撑方法； 表1-14所列为一般基坑支撑方法； 表1-15所列为深基坑的支护方法。,施工排水 施工中开挖基坑时，流入坑内的水有：地面水和地下水 降水方法：集水井降水和井点降水 1、集水井降水（明沟排水）：,1）定义：在基坑或沟槽开挖时，在坑底设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水在重力作用下流入集水井内，然后用水泵抽出坑外。 2）设置：四周的排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外，地下水流的上游，基坑面积较大时，可在基础范围内设置盲沟。 根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔2040m设置一个；基坑四个角应各设一个。 集

8、水井大小：直径或宽度一般为0.60.8m,深度低于挖土面0.51.0m。集水井井壁用竹、木等加固，并在井底铺设碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出。,排水沟大小：宽为0.40.6m,深为0.4-0.6m,并有一定的坡度(2左右)。 盲沟：置于基础底板下，基础施工完毕后无法看见叫盲沟。盲沟相当于看不见的排水沟。盲沟的尺寸同排水沟。,井点降水 1、定义：井点降水：在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），在基坑开挖前和开挖过程中，利用真空原理，使地下水位降低到坑底以下。 2、作用： 1）防止地下水涌入坑内； 2）防止边坡由于地下水的渗流而引起的塌方； 3）使坑底的土层消除了地下水位差引

9、起的压力，因此防止了管涌； 4）降水后，降低了深基坑围护结构的水平荷载； 5）消除了地下水的的渗流，也防止了流砂现象； 6）降低地下水位后，还使土体固结，增加地基土的承载力。 3、适用范围： 1）土壤的渗透系数K=0.150m/d的土层中； 2）降水深度一般为：单级轻型点为3-6m；多级轻型点为612m。,4、种类： 种类：轻型井点和管井类。选用一般根据土的渗透系数、降水深度、设备条件及经济比较等因素来确定。可参见表1-14,5、轻型井点： 1）轻型井点设备 设备主要有：井点管（下端为滤管）、集水总管、弯联管及抽水设备,井点管：直径3855的钢管，长69m，下端配有滤管和一个锥形铸铁塞头，其构

10、造如图1-19所示。滤管长1.01.5m，管壁上钻有1218成梅花形排列的滤孔；管壁外包两层滤网，内层为3050孔/cm2的黄铜丝或尼龙丝布的细滤网，外层为310孔/cm2粗滤网，以防泥砂进入井点管。 集水总管：直径75100的钢管分节连接，每节长4m，其上装有与井点管联接的短接头，间距为0.81.6m。总管应有2.55坡向泵房的坡度。总管与井点管用900弯头或塑料管连接。 抽水设备：真空泵设备,2）轻型井点布置 轻型井点系统的布置，应根据基坑平面形状及尺寸、基坑深度、土质、地下水位及流向、降水深度要求等确定。 （1）平面布置 当基坑或沟槽宽度小于6m，降水深度不超过5m时，可采用单排井点，将

11、井点管布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度不小于坑槽宽度（图1-21）。 反之，则应采用双排井点，位于地下水流上游一排井点管的间距应小些，下游一排井点管的间距可大些。 当基坑面积较大时，则采用环状井点（图1-22）。 井点管距离基坑壁不应小于1.01.5m,间距一般为0.81.6m。,（2）高程布置 轻型井点降水深度一般不大于6m。 井点管埋置深度H（不包括滤管），可按下式计算（图1-22）：,H 式中： 井点管埋设面至坑底面的距离； 降水后的地下水位至基坑中心底面的距离，一般为0.51.0m； 水力坡度，环状井点为1/10，单排井点为1/4，双排井点1/7； 井点管至基坑中心的水平距离。,

12、如H 值小于降水深度6m时，则可用一级井点； 当H 值稍大于6m时，如降低井点管的埋置面后，可满足降水深度要求时，仍可用一级井点降水； 当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点（图1-23）。 在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管路出地面0.20.3m，滤管必须埋在透水层中。,流砂的防治,流砂现象及其危害 1、流砂现象： 粒径很小、无塑性的土壤，在动水压力推动下，极易失去稳定，而随地下水一起流动涌入坑内，这种现象称为流砂现象。 2、流砂现象的危害： 土失去承载力，引起塌方，土边挖边冒，难以施工。 产生流砂的原因 原因：内因和外因 1、内因：取决于土的性质，当土的孔隙比大、含水量大、粘

13、粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均产生流砂现象。 流砂现象极易发生在细砂、粉砂和亚粘土中。,2、外因：动水压力,防治流砂的方法 1、原则：一是减小或平衡动水压力；二是截住地下水流；三是改变动水压力的方向。 2、方法： 1）枯水期施工 2）打板桩 3）水中挖土 4）人工降低地下水位 5）地下连续墙法 6）抛大石块，抢速度施工。,5 填土压实,5.1 填土的要求 要求： 1、填土满足强度、稳定性要求和必须合理设计边坡，正确选择土料以及填筑方法； 2、不能作为填土使用的土料：含有大量有机物的土，石膏或水溶性硫酸盐含量大于2%的土，冻土或液化状态的泥炭、粘土或粉状砂质粘土，含水量大的软弱土等

14、。 3、填土要求： 应分层铺土压实，最好采用同类土填筑。如采用不同类别的土填筑时，应将透水性较大的土置于透水性较小的土层之下，严禁不均匀地混杂在一起使用。 分层铺土厚度，则应根据压实机具的性能确定：羊角碾每层铺土厚度200350，每层压实遍数815遍；平碾为200300，压68遍；蛙式打夯机为200250，压34遍；人工打夯不大于200，压34遍。 回填土含水量过大或过小都难以压实，应控制最优含水量，才能达到最大干密度。 对于软弱土地基，常采取将基础下面一定厚度的软弱土层挖除，然后用人工砂垫层、灰土垫层等进行换土处理。垫层施工也应分层还土，分层夯实。,5.2 填土的压实方法 压实方法：碾压法、

15、夯实法和振动法 （1）碾压法，适用于大面积填土，如场地平整、路基、堤坝等工程 每次碾压要有150200的重叠。 （2）夯实法，适用于小面积填土，夯实厚度一般在200以内。 （3）振动法,5.3 填土压实的质量检验 填土压实后的干密度（干重度）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0.088g/cm3,且应分散,不得集中于某一区域。 检验方法： 采用环刀法测定土的实际干密度。其取样组数为：基坑回填每2050m3取一组（每个基坑不小于一组）；基槽或管沟回填每层按长度2050m取一组；室内填土每层按100500m2取一组；场地平整填土每层按400900m2取一组。,6、

16、土方工程机械化施工,施工机械的种类：推土机、铲运机、平土机、松土机、挖土机、夯实机等，本章重点讲解推土机、铲运机和单斗挖土机。 1 推土机施工 1 推土机的适用范围 1、性能：构造简单，操作灵活，运转方便，所需工作面较小，功率较大，行驶速度较快，易于转移，能爬300的缓坡。 2、适用范围：挖土深度不大的场地平整，铲土并能运送至弃土区；开挖深度不大于1.5m的基坑；回填基坑或沟槽；堆筑高度在1.5m以内的路基、堤坝；平整其他机械卸置的土堆；推送松散的硬土、岩石和冻土；配合铲运机施工，为挖土机清理余土和创造工作面。 推土机的运距宜在100m以内，经济运距为4060m。,1.2 提高推土机生产率的方

17、法 （1）下坡推土 （2）并列推土 （3）分批集中，一次推送 （4）槽形推土 2 铲运机施工 2.1 铲运机的适用范围 1、性能：铲土、运土、卸土、填筑、压实。 2、适用范围：大面积的场地平整，开挖大型基坑、沟槽，以及填筑路基、堤坝。 铲运机的铲斗容量为2.58m3,自行式铲运机的经济运距为8001500m。,2.2 铲运机的运行路线 环形路线和“8”字路线 2.3 提高铲运机生产率的措施 (1)下坡铲土 (2)挖近填远，挖远填近 （3）推土机助铲 （4）双联铲运法 （5）挂大斗铲运 （6）跨铲法 3 单斗挖土机施工 种类：正铲、反铲、拉铲和抓铲,单斗挖土机工作简图 （a）正铲挖土机；（b）反

18、铲挖土机；（c）拉铲挖土机；（d）抓铲挖土机,3.1 正铲挖土机 （1）正铲的性能 1、定义：一般只用于开挖停机面上的土体，需要设置进出口通道。 2、适用：土质较好、无地下水的地区工作。 3、国产正铲挖土机的工作性能见下表。,（2）正铲挖土和卸土的方式 正向挖土、后方卸土和正向挖土、侧向卸土 （3）正铲挖土机的工作面及开行通道 挖土机在停机点所能开挖的土方面称为工作面。 3.2 反铲挖土机 1、定义：反铲挖土机是开挖停机面以下的土体，不需设置进出口通道。 2、适用：开挖小型基坑、基槽和管沟。尤其适用于开挖独立柱基，以及泥泞的或地下水位较高的土体。 3、性能和工作尺寸： 见图1-42和表1-18

19、,正铲挖土机开挖方式 (a)正向挖土侧向卸土；(b)正向挖土后方卸土 l一正铲挖土机；2一自卸汽车,（2）反铲挖土机的开行 方式 沟端开行和沟侧开行,3拉铲挖土机施工 拉铲挖土机的挖土特点是：“后退向下，自重切土”。其挖土半径和挖土深度较大，能开挖停机面以下的一二类土。 拉铲挖土机的开挖方式，与反铲挖土机相似，也分为沟端开挖和沟侧开挖。,拉铲挖土机的工作尺寸,4抓铲挖土机施工 抓铲挖土机的挖土特点是：“直上直下，自重切土”。能开挖一二类土，适于施工面狭窄而深的基坑、深槽、沉井等开挖，清理河泥等工程，最适于水下挖土，或装卸碎石、矿渣等松散材料。,7、计算题 1、某工程基坑坑底尺寸20m30m，基坑深4.2m ，边坡均按1：0.3放坡；基础和地下室完工后周围回填土。已知回填用土185m3 ，实测得土的最终可松性系数