土石方工程课件

1、土木工程施工,主讲人 李立军 施工管理教研室Qq:2374433853,绪 论,一、建筑施工研究的对象 二、建筑施工研究的目的 三、建筑施工研究的方法 四、建筑施工课程的特点,第一章 土石方工程,本章掌握内容： 1、掌握土方量计算方法、场地计划标高确定的方法和表上作业法进行土方调配； 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、边坡留设和土方调配的原则； 2、对各种降水方案能进行选择比较； 3、了解常用土方机械

2、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。,第一章 土石方工程,1.1土方规划 1.2土方施工要点 1.3土方机械化施工,1.土方工程的特点： 工程量大，劳动力或机械设备用量大且施工工期较长； 施工难度较大，受地质、水文、气候、障碍物等因素影响； 事故多，基坑深度、面积大的易出现较大事故 劳动强度大 机械化程度要求高,1.1土方规划,二、土的工程性质 土的工程性质有许多，其中影响土方施工的土的性质包括：土的密度（重度）、含水量、渗透性和可松性。 1.土的密度 土的自然密度是指土体在自然状态下单位体积的质量，主要影响土的承载力、土压力、土坡的稳定性。 土的干密度

3、是指土体在干燥状态下单位体积中固体颗粒的质量，用以检验填土压实质量的控制指标。 2.土的含水量 是指土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比，用含水表示。 它主要影响土方施工方法的选择，边坡的稳定，回填土的质量,1.1土方规划,3.土的渗透性 定义：是指水在土体中渗流的性能。一般用渗透系数K表示,单位md.它主要影响基坑降水方案的选择和基坑涌水量的准确计算。详见土方降水的内容。 4.土的可松性 土具有可松性，即在自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增加，以后虽然回填压实，仍不能恢复其原有的体积。 土的可松性程度用可松性系数表示，即：,1.1土方规划,最初可松性系数,最终可松性系数,土的可松性

4、影响土方量的平衡调配，确定运土机具的数量及弃土体积，以及计算基坑填土所需的预留填方量。,三、土方工程量计算的方法 1.沟槽土方工程量计算 （1）定义：槽底宽度在3米以内且槽长大于3倍槽宽的土方开挖工作。 （2）工程量计算：,1.1土方规划,2.基坑土方工程量计算 （1）定义：基底面积在20平方米以内，或基底长度在3倍宽度以内的土方开挖工作。 （2）工程量计算： 公式一 公式二,3.场地土方工程量的计算 定义：除上述两种土方工作以外的土方开挖工作 （1）场地设计标高的计算 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。合理的场地设计标高对于减少土方开挖、运输，加速施

5、工进度等都有重要的意义。在设计时应满足的条件： 满足规划、工艺及运输、场地排水和最高洪水位等要求； 力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小。 充分利用地形、分区或分阶布置，分别确定不同的设计标高。,场地设计标高确定的具体步骤： 1）在地形图上将施工区划分为边长为1050m若干个方格网； 2）确定各小方格角点的高程； 水准仪测量； 根据地形图上相邻两等高线的高程，用插入法求得； 用一条透明纸带，在上面画6根等距离的平行线，把该透明纸带放在标有方格网的地形图上，将6根平行线的最外两根分别对准A点和B点，这时6根等距离的平行线将A、B之间的0.5M或1m(等高线的高差)均分成5等分.于是就可直接得到点

6、,3）按填挖方平衡确定设计标高 按每一个方格的角点的计算次数，即方格的角点为几个方格共有的情况。 方格网数； 一个方格仅有的角点坐标； 两个方格共有的角点坐标； 三个方格共有的角点坐标； 四个方格共有的角点坐标。,例如：图1-9中的为： （252.45+251.40+250.60+251.60）+2(252.00+251.70+251.90+250.9+251.25+250.85)+4(251.60+251.28)=251.45m,(2)场地设计标高的调整 上述所计算出的场地设计标高仅为理论值，实际上，还需考虑以下因素的影响进行调整 土的可松性影响 由于土具有可松性，一般填土需相应提高设计标高

7、（设为 因土的可松性引起设计标高的增加值。 场内挖方和填方的影响 在场地土方开挖时，从经济的角度考虑，将部分挖土就近 弃于场外、将部分填土就近取土于场外回填等情况，均会 引起挖填量的变化。 场地泄水坡度的影响 泄水坡度有单面泄水、双面泄水,2.场地土方工程量的计算方格网法 具体计算步骤如下： （1）划分方格网 方格网大小（aa）：10m10m，15m15m，20m20m，25m25m，30m30m，35m35m，40m40m，45m45m，50m50m。方格网的尺寸大小取决于地势的起伏情况，起伏小一般采用较大的尺寸，否则采用较小的尺寸。 （2）计算各角点的施工高度,角点的施工高度，以“+”为填

8、，以“-”为挖,角点的设计标高,角点的自然地面标高,（3）绘制零线 所谓零线就是指既不填又不挖的边界线，它是填方区与挖方区的划分界限。 场地土方量计算的前提就是找出此线。 零线的确定方法： 在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法求出零点位置（图1-7），将各相邻的零点连接起来就为零线。根据（图1-7）由两个相似三角形可求得：,同理，采用上述方法，将所有填挖分界线上的零点求出来用光滑的折线相连就得到零线。零线可能有一条，也可能有多条。,（3）计算场地挖、填土方量 零线求出后，也就化出了场地的挖、填的区域，便可按下列方法计算土方量。平均高度法与平均断面法 A.平均高度法 方格四个角点全

9、部为填或全部为挖时（图1-8a）,挖方或填方体积（m3）；,方格四个角点的填挖高度，均取绝对值（m）,式中,方格四个角点，部分为填方、部分为挖方时（图1-8b、c）,方法一,1.2土方工程施工要点,一、施工准备工作 1.建设单位应准备的工作： （1）三通一平（甚至七通一平）：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； （3）施工图纸齐全，完整； （4）工程招投标工作已完成； （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

10、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,二、土方施工的安全,1.土壁塌方的原因 （1）边坡过陡，使土体的稳定性不够，而引起塌方甚至造成人员伤亡；尤其是在土质差，开挖深度大的坑槽中；

11、 （2）雨水、地下水渗入基坑，重量增大，抗剪强度降低，土坡失稳； （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 （1）放足边坡 （2）设置支撑 （3）设置支护,3.土壁放坡 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=,2）、特点：施工简单，成本低，开挖的土方量增加，对地质条件及周边环境要求高，需要较开阔的现场。一般主要用于浅基坑或土质较好的场地。,4.土壁支撑 1）特点：对地质条件及周边环境要求不高，土方开挖量不增加，施工较复杂，需专门的设施，成本较高。一般主要用于场地狭窄无法放坡或基坑较深的

12、土方开挖工程。 2）分类及特点详见表1.13,5.土壁支护 1）特点：受力复杂，需进行受力验算、设计，施工复杂，需要专门的设施，成本高，工期长；但支撑效果好，甚至还有止水功能。主要用于深基坑，特别适用于地下水位较高，有流砂现象的土质。 2）常用类型： （1）锚杆支护 （2）板桩式支护 （3）重力式桩体支护 （4）悬臂式支护 （5）组合式支护结构,板桩支护,钢板桩 适用软土、淤泥土 挖深15m,板桩支护,钢筋砼板桩 适用软土、一般粘性土 挖深10m,重力式挡墙(水泥土搅拌桩),深层搅拌桩 适用淤泥质土、地基承载力120KPa粘性土 挖深8m,同时起止水作用,水泥土搅拌桩支护应用,南京市33层住宅

13、楼，地下室一层，挖深6m，采用水泥土搅拌桩支护技术,重力式挡墙（土钉支护）,土钉墙 适用一般粘性土、中密以上砂土，挖深10m,土钉墙由密集的土钉群、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。通常做法是先在土中用锚杆机或者锚杆钻机钻孔、置入变形钢筋，然后沿孔全长注浆。分为普通土钉墙的复合土钉墙两种形式。建筑工艺展示土钉墙支护施工视频施工现场录像_标清.flv,悬臂式排桩支护,稀疏排桩 适用砂土、一般粘性土 挖深10m 连续排桩 适用软土、一般粘性土 挖深7m,悬臂式排桩支护应用,南京火车站综合楼地下室两层，采用稀疏排桩方案 挖深9m,悬臂式双排桩（框架式）,框架式双排桩 适用软土、

14、砂土、一般粘性土 挖深1520m,地下连续墙视频（二）_标清.flv,钢筋砼内撑支护技术,钢筋砼内撑刚度好 中心区域采用了环梁，便于挖土机从坡道进入基坑,钢管内撑支护技术,南京的振兴大厦基坑支护，采用钻孔灌注桩支护，外侧水泥土搅拌桩止水。坑内采用钢管正交作内撑。,三、施工排水及基坑降水,施工排水分为明沟排水法和井点降水法两种方法。 1.明沟排水法（集水井降水） 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。（如图1-33所示） 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

15、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。,2.井点降水法井点降水flash动画演示.exe 1）原理：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，利用真空原理不断抽水，使地下水位降低到坑底以下。这样，可使基坑始终处于干燥状态，防止流沙现象，改善施工环境，加快施工进度。 2） 作用： 防止地下水涌入坑内； 防止边坡由于地下水的渗流而引起的塌方； 使坑底的土层消除了地下水位差引起的压力，因此防止了管涌； 降水后，降低了深基坑围护结构的水平荷载； 消除了地下水的的渗流，也防止了流砂现

16、象； 降低地下水位后使土体固结，增加地基土的承载力。,3）、适用范围：基坑较深，地下水位较高；或涌水量较大、水位差较大；土质不好例如粉土、砂土等易产生流砂、边坡塌方及管涌的土质。 4）分类（见表1-14）,3.轻型井点,1）定义：就是在基坑四周将井点管埋入地下水位层以下，然后利用总管将所有的井点管连接起来，构成密闭的系统用抽水设备集中抽出，从而使基坑地下水位下降至坑底。 2）设备：井点管（下端为滤管）、集水总管、弯联管及抽水设备.,3）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

17、深度不超过5m时，可采用单排井点，将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 由于井点管的有效长度是有限的（一般不大于6米），而基坑所需的降水深度可能会超过6米。这样，降水效果可能达不到施工要求,需要验算井点管埋置深度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； 降水后的水位至基坑中心底面的距离，

18、一般为0.51.0m； 水力坡度，环状:1/10，单排:1/4，双排:1/7； 井点管至基坑中心的水平距离,计算结果 H5.8米，说明井点管的有效长度能将地下水位降到规范的要求，即满足要求。 H5.8米，说明井点管的有效长度不能将地下水位降到规范的要求，即不满足要求。此时，可以采取以下两种措施： 当H 值稍大于6m时，降低井点管的埋置面可满足降水深度要求； 上述方法仍满足不了要求时可采用二级井点（图1-23）。 但是，采用此方法需要大量开挖土方往往不经济，因此可以考虑其他井点降水方法。,（3）轻型井点的计算 井点系统的设计内容：井点系统的布置，井点的数量、间距、井点设备的选择。 井点系统的涌水

19、量计算 井点管的数量，是根据其涌水量来计算的。（详见教材P21 ） 几个基本概念： 无压井：当水井布置在具有潜水自由面的含水层中时。 承压井：布置在承压含水层中时。 完整井：当水井底部达到不透水层时 非完整井：当水井底部未达到不透水层时,确定井管数量及间距 单根井管的出水量： 式中： 滤管直径（m）； 滤管的长度（m）； 渗透系数（m/d）。,井点管最少数量： 井点管最大间距： 式中： 总管长度（m）； 考虑井点堵塞等因素，井点管备用系数。 求出的管距应大于15d，小于2m，并应与总管接头的间距（0.8m、1.2m、1.6m等）相吻合。,抽水设备选择 一般多采用真空泵井点抽水设备，型号为V5、

20、V6型 其中：V5型总管长度100m，井点管数量为80根； V6型总管长度120m，井点管数量为100根,四、流砂的防止,1.定义：粒径很小、无塑性的土壤，在动水压力推动下，极易失去稳定，其抗剪强度为零，并处于悬浮状态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： 土体失去承载力，施工条件恶化；引起塌方，附近建筑物下沉、倾斜；土边挖边冒，难以施工；甚至严重者发生管涌现象。 3. 产生流砂的原因 内因：取决于土的性质，当土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量 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。 外因：由于地下水的影

21、响，特别是其产生的动水压力作用方向朝上时,4.流砂的防止方法： 枯水期施工 打板桩 水中挖土 人工降低地下水位 地下连续墙法 抛大石块，抢速度施工,五、土方回填与压实,1、回填对土的要求： 1）填土要满足强度、稳定性要求； 2）不能作为填土使用的土料：含有大量有机物含量大于8%的土，石膏或水溶性硫酸盐含量大于5%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 ，含水量不适合的土料，膨胀土等。 3）含水量适中的粘性土是理想的回填土。 2、填土施工要求： 1）应分层铺土分层压实 2）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

22、匀地混杂在一起使用。 3）回填土的含水量必须适中，否则应采取一定的措施。,3、填土的压实 1）压实的方法 ：碾压法、夯实法和振动法 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。 夯实法，适用于小面积填土，夯实厚度一般在200以内。 振动法，适用于大型土方及压实系数要求高的回填工程。 2）压实的施工要点： （1）应根据土质、回填的压实系数、施工单位现有机械、经济等合理选择压实机械 （2）应分层铺土分层压实 虚铺厚度，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，

23、压34遍；人工打夯不大于200，压34遍。,（3）下层铺土层压实经取样检测合格后方可施工上层 现场取样方法：环刀取样 法 核密仪直接测定法 （4）在进行上层土铺设前最好先洒水以利于两层的结合 （5）严格控制填土的含水率 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。实际施工时用经验的方法判定“握紧成团、落地开花”。 （6）碾压时宜采用“先轻后重”的原则 （7）碾压时应先从两边向中间碾压 （8）碾压时要防止漏碾，相邻区域至少碾痕重叠12 13。 （9）机械无法碾压的地方应人工配合打夯防止漏碾 （10）碾压时应控制碾压机械的速度不宜太快1530h,4.影响土方压实效果的因素: 压实功的影响 在实际施工中用压实遍数来体现.应根据土的性质、压实系数、压实机械合理确定压实遍数。 含水率的影响 含水率太小由于土颗粒之间摩擦力太大而不宜压实；含水率太大土中有太多游离态的水易形成“橡皮泥”等翻浆现象而无法压实。 虚铺厚度的影响 土在压实功的作用下，压应力随深度增加而减少，因此铺土厚度应小于机械压实的有效作用深度。主要取决于压实机械。,5.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