建筑施工课件-第02章土方工程

第02章土方工程2011.91、土的工程性质及其对施工的影响；2、土壁支护与边坡；3、填土压实。内容提要主要内容：学习重点：1、土的分类及工程性质；2、基坑边坡及支护；3、土方机械化施工及土方工程质量验收。2011.92-1概述2011.9一、土方工程的施工特点1、特点工程量大；劳动强度大、工期长；施工受场地及气候限制，施工条件复杂。采用机械化施工做好施工组织设计合理安排施工计划，尽可能避开雨季施工2、对策2011.9二、土的分类与鉴别松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石按土开挖的难易程度将土分为八类：1、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；2、坚土、砂砾坚土和软石用镐、撬棍开挖，或预先松土，部分用爆破的方法施工；3、次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。2011.9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2011.9五类土(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(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2011.9三、土的工程性质1、土的工程性质的意义土方施工方法的选择；劳动量和机械台班的消耗及工程费用。2、土的工程性质土的组成；土的含水量；土的天然密度和干密度；土的可松性系数；土的渗透性；土的压实性。2011.91）土的组成土的三相示意图土由土颗粒﹑水﹑空气三部分组成。2011.9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。211-100%100%wsmmmWmm土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。2.土的含水量工程意义：2011.93.土的天然密度和干密度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。干密度土的固体颗粒质量与总体积的比值。mVsdmV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。2011.94.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。指标：可松性系数21sVKV'31sVKV计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数计算填方所需挖土工程量的主要参数2011.95.土的渗透性土体被水透过的性质。指标：渗透系数（见下页表）单位时间内水穿透土层的能力，以m/d表示kiLhkLHHk21LHHi212011.9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土的渗透系数参考表2011.96.土的压实性表示土的紧密程度。指标：压实系数意义：在考虑土方边坡稳定、进行填土压实等情况时，要考虑到土的密实度，进而考虑到天然密度、干密度及含水量。λc＝ρd/ρmaxρd－土的实际干密度ρmax－土的最大干密度10.01d2011.92-2基坑排水、降水2011.9当基坑挖至接近地下水位时，在坑底设置集水坑，并在坑底四周开挖具有一定坡度的排水沟，使地下水流入集水坑，然后用水泵抽出坑外。集水井降水法1——排水沟2——集水井3——水泵一、集水井（坑）降水（明排水）2011.9集水坑的设置要求：数量：每隔20—40m一个直径（宽度）：0.6—0.8m深度：保持低于挖土面0.7—1.0m简单、经济，应用较广；易产生流砂、管涌、边坡塌方等问题。集水坑降水法的优缺点：流砂：当基坑挖至地下水位以下，且采用集水坑降水时，如果坑底、坑壁的土颗粒形成流动状态随地下水的渗流不断涌入基坑的现象。2011.9a）水在土中渗流时的力学现象b）动水压力对对地基土的影响动水压力原理图关键因素：动水压力的大小和方向2011.9在基坑开挖前，先在基坑四周埋设一定数量的井点管和滤水管，挖方前和挖方过程中利用抽水设备，通过井点管抽出地下水，使地下水位降至坑底以下，避免产生坑内涌水、塌方和坑底隆起现象，保证土方开挖正常进行。二、井点降水2011.9类型：管井井点、喷射井点、电渗井点、轻型井点适用：项次井点类别土的渗透系数（m/d）降低水位深度（m）1单级轻型井点0.1～503～62多级轻型井点0.1～506～123电渗井点0.1根据选用的井点确定4管井井点20～2003～55喷射井点0.1～28～206深井井点10～250152011.9组成轻型井点1）当基槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m时可采用单排点，布置在地下水流的上游一侧；2）沟槽宽6m,土质不良时采用双排井点；3）当基坑面积较大时则应采用环形井点；4）当土方施工机械需要进出基坑时，可采用U形井点。管路系统：滤管、井点管、弯管、总管抽水设备：真空泵、离心泵平面布置（见下页图）2011.9轻型井点的平面布置U形井点双排井点单排井点环状井点2011.9轻型井点的降水深度，从理论上讲可达10.3m，但由于管路系统的水头损失，其实际的降水深度一般不宜超过6m（否则要用二级井点，如右图所示）。式中：H1——井点管埋设面至坑底面的距离；h——降低后的地下水位到基坑中心底面的距离，一般为0.5～1m；I——地下水降落坡度，环形井点为1／10，单排井点为1／5（下页图）；L——井点管至基坑中心的水平距离。二级轻型井点1—第一级井点管2—第二级井点管高程布置：H≥H1＋h＋IL2011.9环形井点的布置图单排线状井点的布置图2011.91）轻型井点使用时，一般应连续抽水（特别是开始阶段）。2）正常的出水规律是“先大后小，先混后清”。3）在抽水过程中，还应检查有无堵塞“死井”（工作正常的井管，用手触摸时，应有冬暖夏凉的感觉，或从弯联管上的透明阀门）观察。轻型井点的施工：1）安装程序：总管→井点管→弯联管把井点总管联接→抽水设备。2）井水管的埋设方法：冲水管冲孔、钻孔、水冲法及振动水冲法。降水施工要点：2011.9降水的影响：1）产生较大的地面沉降2）使周围建筑基础下沉或房屋开裂防止的措施：1）设置止水帷幕2）回灌井点补充地下水3）减缓降水速度法2011.9水井种类a)无压完整井b)无压非完整井c)承压完整井d)承压非完整井2011.9环形井点涌水量计算简图a）无压完整井b）无压非完整井2011.9管井井点a）钢管管井b）混凝土管管井1—沉砂管2—钢筋焊接骨架3—滤网4—管身5—吸水管6—离心泵7—小砾石过滤层8—粘土封口9—混凝土实管10—混凝土过滤管11—潜水泵12—出水管2011.9电渗井点布置示意1—阳极2—阴极3—用扁钢、螺栓或电线将阴极连通4—用钢筋或电线将阳极连通5—阳极与发电机连接电线6—阴极与发电机连接电线7—直流发电机（或直流电焊机）8—水泵9—基坑10—原有水位线11—降水后的水位线2011.9轻型井点降低地下水位全貌图1—井点管2—滤管3—总管4—弯联管5—水泵房6—原有地下水位线7—降低后地下水位线2011.9滤管构造1—钢管2—管壁上小孔3—缠绕的铁丝4—细滤网5—粗滤网6—粗铁丝保护网7—井点管8—铸铁头2011.9喷射井点设备及平面布置简图1—喷射井管2—滤管3—进水总管4—排水总管5—高压水泵6—水池7—水泵8—内管9—外管10—喷嘴11—混合室12—扩散管13—压力表2011.92-3土方机械化施工2011.9一、推土机1、类型：索式借助本身自重切土（深度较小）油压式强制切土（深度较大）2011.91）下坡推土借助机械本身自重作用，提高效率30%2）并列推土增大推土量、减少土的散失3）多铲集运多次铲土、分批集中、一次推送4）槽形推土增加推土量10%—30%运输距离宜在100m内，以40-60m效率最高2、推土机的施工方法：3、适用情况：多用于地形起伏不大的场地平整，开挖深度在1.5m以内的基坑、回填基坑与沟槽，推筑高度在1.5m以内的路基、堤坝。2011.91、类型：拖式自行式行走方式油压式索式操作机构2、作用：铲土、运土、卸土、填筑、整平二、铲运机2011.93、适用：适用于含水量不大的一至三类土地直接挖运。不适于在砾石层、冻土地带和沼泽区施工。4、经济运距：自行式800—1500m拖式200—350m2011.91）环形路线2）“8”字形路线环形路线“8”字形路线减少拐弯次数与空车行驶距离5、运行路线：2011.91、种类：1）按行走装置：履带式、轮胎式2）按工作装置：正铲、反铲、拉铲、抓铲3）按操作机构：机械式、液压式三、单斗挖掘机（a）正铲（b）反铲（c）拉铲（d）抓铲单斗挖土机工作装置的类型2011.91）正铲①特点：向前向上、强制切土②作业方式（见下页图）I.正向挖土、侧向卸土II.正向挖土、后方卸土③适用：开挖深度4m左右的基坑、基槽和管沟2、特点及适用情况：2011.9a)正向挖土、侧向卸土b)正向挖土、后方卸土1—正铲挖土机2—自卸汽车正铲挖土机作业方式2011.92011.92）反铲①特点：后退向下、强制切土②作业方式（见下页图）I.沟端开挖II.沟侧开挖③适用：开挖深度4m左右的基坑、基槽和管沟，最大开挖深度可达4-6.8m。2011.9a）沟端开挖b）沟侧开挖1—反铲挖土机2—自卸汽车3—弃土堆反铲挖土机作业方式2011.93）拉铲①特点：后退向下、自重切土②作业方式：（见下页图）I.沟端开挖II.沟侧开挖③适用：开挖大型基坑及水下挖土，填筑路基，修筑堤坝。2011.9a）沟侧开行b）沟端开行拉铲挖土机作业方式2011.94）抓铲①特点：直上直下、自重切土②适用：开挖大型基坑及水下沉井。抓铲挖土机2011.92-4土方边坡与支护2011.9一、土方边坡放坡开挖1、放坡土方挖成上口大、下口小、留出一定的坡度，靠土的自稳保证土壁稳定的措施。放坡大小与土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间长短、排水情况及附近堆土等有关。基坑（槽）放坡开挖往往比较经济，但在场地狭小地段施工不允许放坡时，一般可采用支撑护坡。2011.9以挖方深度(或填方深度)h与底宽b之比表示，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。2、土方边坡的坡度2011.9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：土的类别挖方深度/m密实、中密的砂土和碎石类土1.0m硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土1.25m硬塑、可塑的粘土忽然碎石类土1.5m坚硬的粘土2.0m直立壁不加支撑挖方深度2011.9当地质条件良好，土质均匀且