1土方工程

第一章土方工程主要内容：土的分类及工程性质、土方量计算、土方的填筑与压实、土方机械化施工及人工降低地下水位.学习重点：土的工程性质及其对施工的影响，土壁支护与边坡，以及降低地下水位的方法。学习要求:了解土的分类和现场鉴别土的种类；掌握基坑(槽)、场地平整土石方工程量的计算方法；了解土壁塌方和发生流砂现象的原因及防止方法；熟悉常用土方施工机械的特点、性能、适用范围及提高生产率的方法；掌握回填土施工方法及质量检验标准。第一节土的工程分类及其工程物理性质第二节基坑(槽)的土方开挖第四节土方工程的机械化施工第三节土方填筑与压实第五节人工降低地下水位本章小结本章作业End本章内容按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。–松土和普通土可直接用铁锹开挖，或用铲运机、推土机、挖土机施工；–坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖，或预先松土，部分用爆破的方法施工；–次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。土的工程分类与现场鉴别方法见表1.1所示。第一节土的工程分类及其工程物理性质1.1.1土的分类与鉴别表1.1土的工程分类与现场鉴别方法土的分类土的名称可松性系数现场鉴别方法KSK’s一类土(松软土)砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土，泥炭(淤泥)1.08～1.171.01～1.03能用锹、锄头挖掘二类土(普通土)亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土及亚砂土1.14～1.281.02～1.05用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土(坚土)软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、亚粘土，压实的填筑土1.24～1.301.04～1.07要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍四类土(砂砾坚土)重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石1.26～1.321.06～1.09整个用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用楔子及大锤'sK土的分类土的名称可松性系数现场鉴别方法KSK’s五类土(软石)硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石炭岩1.30～1.451.10～1.20用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土(次坚石)泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩，泥灰岩，密实的石灰岩，风化花岗岩，片麻岩1.30～1.451.10～1.20用爆破方法开挖,部分用风镐七类土(坚石)大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩1.30～1.451.10～1.20用爆破方法开挖八类土(特坚硬石))安山岩，玄武岩，花岗片麻岩，坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩1.45～1.501.20～1.30用爆破方法开挖土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。1.1.2土的工程性质1.1.2.1土的含水量-100%100%wsmmmWmm干湿干式中：m湿——含水状态土的质量，kgm干——烘干后土的质量，kgmW——土中水的质量，kgmS—固体颗粒的质量，kg。土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响。(1.1)土的天然密度:在天然状态下，单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。土的天然密度按下式计算：1.1.2.2土的天然密度和干密mV式中ρ——土的天然密度，kg/m3m——土的总质量，kgV—土的体积，m3。(1.2)干密度:土的固体颗粒质量与总体积的比值，用下式表示：sdmV式中ρd——土的干密度，kg/m3；mS——固体颗粒质量，kg；V—土的体积，m3。在一定程度上，土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度。土的干密度愈大，表示土愈密实。土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制。(1.3)1.1.2.3土的可松性系数土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示，即21sVKV'31sVKV式中KS、KS′——土的最初、最终可松性系数；V1——土在天然状态下的体积，m3；V2——土挖出后在松散状态下的体积，m3；V3——土经压(夯)实后的体积，m3。(1.4)(1.5)土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数是计算填方所需挖土工程量的主要参数，各类土的可松性系数见表1.1所示。1.1.2.4土的渗透性土的渗透性：指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透系数表示。渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力，以m/d表示；它同土的颗粒级配、密实程度等有关，是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。土的渗透系数见表1.2所示。表1.2土的渗透系数参考表土的名称渗透系数(m/d)土的名称渗透系数(m/d)粘土＜0.005中砂5.00～20.00亚粘土0.005～0.10均质中砂35～50轻亚粘土0.10～0.50粗砂20～50黄土0.25～0.50圆砾石50～100粉砂0.50～1.00卵石100～500细砂1.00～5.00房屋定位：在基础施工之前根据建筑总平面图设计要求，将拟建房屋的平面位置和零点标高在地面上固定下来。定位一般用经纬仪、水准仪和钢尺等测量仪器，根据主轴线控制点，将外墙轴线的四个交点用木桩测设在地面上(图1.29)。房屋外墙轴线测定后，根据建筑平面图将内部纵横的所有轴线都一一测出，并用木桩及桩顶面小钉标识出来。第二节基坑(槽)的土方施工1.2.1房屋定位放线：房屋定位后，根据基础的宽度、土质情况、基础埋置深度及施工方法，计算确定基槽(坑)上口开挖宽度，拉通线后用石灰在地面上画出基槽(坑)开挖的上口边线即放线(图1.30)。1.2.2放线基槽开挖宽度的计算：(1)不放坡，不加挡土板支撑(2)不放坡，但要留工作面一般，当基槽(坑)底在地下水位以上时，每边留出工作面宽度为300mm(图1.31)，基槽放灰线尺寸为：2dac式中d——基础放灰线宽，mm；a——基础底宽，mm；c—工作面宽(一般取300mm)(1.15)(3)留工作面并加支撑当基础埋置较深，场地又狭窄不能放坡时，为防止土壁坍塌，必须设置支撑。此时，放灰线尺寸除考虑基础底宽、工作面宽外，还需加上支撑所需尺寸(一般为100mm)。22100()dacmm(4)放坡如果基槽深度超过《土方和爆破工程施工及验收规范》的规定时，即使土质良好且无地下水，亦需根据挖土深度和土质情况，参照表1.5放坡。放灰线尺寸为(图1.32)：22dacb式中b——放坡宽度，b=mh；m——坡度系数；h—基槽开挖深度。(1.16)1.2.3基槽(坑)土方开挖基槽(坑)开挖有人工开挖和小型液压挖土机开挖两种形式。开挖基槽(坑)应按规定的尺寸，合理安排开挖顺序和分层进行，且连续施工。土方开挖的顺序、方法必须与设计工况一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。1.2.3.1基槽(坑)开挖深度控制当基槽(坑)挖到离坑底0.5m左右时，根据龙门板上标高及时用水准仪抄平，在土壁上打上水平桩，作为控制开挖深度的依据。1.2.3.2基槽(坑)开挖中注意事项在开挖基槽(坑)之前，应检查龙门板、轴线桩有无走动现象，并根据设计图纸校核基础轴线的位置、尺寸及水准点的标高等。基槽(坑)、管沟的挖土应分层进行。在施工过程中，基槽(坑)、管沟边堆置土方不应超过设计荷载。基槽(坑)土方施工中及雨后，应对支护结构、周围环境进行观察和监测，如出现异常情况应及时处理，待恢复正常后方可继续施工。基槽(坑)开挖时，要加强垂直高度方向的测量，防止超挖，防止搅动基底土层。对特大型基坑，应分区分块挖至设计标高，分区分块及时浇筑垫层。土方开挖施工中，若发现古墓及文物等，要保护好现场，并立即通知文物管理部门，经查看处理后方可施工。1.2.3.3验槽基槽(坑)开挖完毕并清理好以后，在垫层施工以前，施工单位应会同勘察、设计单位、监理单位、建设单位一起进行现场检查并验收基槽，通常称为验槽。验槽(坑)的主要内容和方法如下：核对基槽(坑)的位置、平面尺寸、坑底标高。核对基槽(坑)土质和地下水情况。空穴、古墓、古井、防空掩体及地下埋设物的位置、深度、形状。对整个基槽(坑)底进行全面观察，注意土的颜色是否一致，土的坚硬程度是否一样，有无软硬不一或弱土层，局部的含水量有无异常现象，走上去有无颤动的感觉等。验槽的重点应选择在桩基、承重墙或其他受力较大部位。1.2.4土方边坡与土壁支撑土壁稳定，主要是由土体内摩阻力和粘结力保持平衡，一旦失去平衡，土壁就会塌方。造成土壁塌方的主要原因有：(1)边坡过陡，使土体本身稳定性不够，尤其是在土质差、开挖深度大的坑槽中，常引起塌方。(2)雨水、地下水渗入基坑，使土体重力增大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因。(3)基坑(槽)边缘附近大量堆土，或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使土体产生的剪应力超过土体的抗剪强度。1.2.4.1土方边坡土方边坡的坡度以挖方深度(或填方深度)h与底宽b之比表示(图1.11)，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。当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定：密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)：1.0m；硬塑、可塑的粉土及粉质粘土：1.25m；硬塑、可塑的粘土和碎石类土(充填物为粘性土)：1.5m；坚硬的粘土：2m。挖土深度超过上述规定时，应考虑放坡或做成直立壁加支撑。当挖地基坑较深或晾槽时间较长时，应根据实行情况采取护面措施。常用的坡面保护方法有帆布、塑料薄膜覆盖法，坡面拉网法或挂网。当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方深度在5m以内且不加支撑的边坡的最陡坡度应符合表1.4规定。基坑(槽)或管沟挖好后，应及时进行基础工程或地下结构工程施工。在施工过程中，应经常检查坑壁的稳定情况。表1.4深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度土的类别边坡坡度(高∶宽)坡顶无荷载坡顶有静载坡顶有动载中密的砂土1∶1.001：1.251：1.50中密的碎石类土(充填物为砂土)1：0.751：1.001：1.25硬塑的粉土1：0.671：0.751：1.00中密的碎石类土(充填物为粘性土)1：0.501：0.671：0.75硬塑的粉质粘土、粘土1：0.331：0.501：0.67老黄土1：0.101：0.251：0.33软土(经井点降水后)1：1.00----永久性挖方边坡坡度应按设计要求放坡。临时性挖方的边坡值应符合表1.5的规定。表1.5临时性挖方边坡值土的类别边坡值(高∶宽)砂土(不包括细砂、粉砂)1∶1.25～1∶1.50一般性粘土硬1∶0.75～1∶1.00硬、塑1∶1.00～1∶1.25软1∶1.50或更缓碎石类土充填坚硬、硬塑粘性土1∶0.50～1∶1.00充填砂土1∶1.00～1∶1.501.2.4.2土壁支撑土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成，用于宽度不大、深度较小沟槽开挖的土壁支撑。根据挡土板放置方式不同，分为水平挡土板和垂直挡土板两类(见图1.12)。(1)横撑式支撑(2)板桩式支撑板桩式支撑特别适用于地下水位较高且土质为细颗粒、松散饱和土的支护，可防治流砂现象产生。板桩支撑作用：使地下水在土中的渗流路线延长，减小了动水压力，从而可预防流砂的产生；板桩支撑既挡土又防水，特别适于开挖较深、地下水位较高的大型基坑；可以防止基坑附近建筑物基础下沉。打入板桩的质量要求：板桩位置在板桩的轴线上，板壁面垂直，保证平面尺寸准确和垂直度；封闭式板桩墙要求封闭合拢；埋置达到规定深度要求，有足够的抗弯强度和防水性