1、第一章 土方工程,Enter,,湖南城市学院,Contents,概 述,1,场地平整,2,土方边坡与基坑工程,3,土方填筑和压实,4,土方工程机械化施工,5,总目录,习题,,湖南城市学院,1.1 土方工程概述,1.1.2 土的工程分类,1.1.1 土方工程施工的特点,面广量大、劳动繁重。 施工条件复杂。,八大类(16个级别):松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石。,目 录,,湖南城市学院,尽可能采用机械化施工 尽量避开冬、雨期施工 对土方进行合理调配、统筹安排 拟定合理的施工方案和技术措施,1.1.3 组织土方工程施工的要求,,湖南城市学院,1.1.4 土的工程性质,工程
2、性质,目 录,,湖南城市学院,土的可松性,定义:,自然状态下的土,经开挖,其体积因松散而增 加,虽经回填压实,仍不能恢复成原来的体积。,最终可松性系数,最初可松性系数,返回,,湖南城市学院,天然密度:,指土在天然状态下单位体积的质量(kg/m3)。,土的干密度:,指单位体积土中固体颗粒的质量,即土体孔隙中无水时的单位土重(kg/m3) 。,土的密度,返回,,湖南城市学院,土的渗透性,返回,定义:,指水流通过土中孔隙的难易程度。,当水力坡度 时,地下水在土中渗流 的速度,称渗透系数K。,,湖南城市学院,土的含水量,返回,指土中水的质量与土的固体颗粒质量之比。,定义:,,湖南城市学院,1.2 场地
3、平整,场地平整,场地设计标高的调整,场地设计标高,场地平整土方量,初步确定场地设计标高H0,场地各方格角点的施工高度,场地各方格角点的设计标高Hn,确定零线,计算每一方格的挖填方工程量,目 录,,湖南城市学院,初步确定场地设计标高H0,测绘出场地的地形图;,按挖填方平衡原则确定H0。,根据相邻等高线,用插入法求出各方格角点的地面标高;,H22,H12,H11,H21,将场区划分成方格网;,返回,,湖南城市学院,场地设计标高的调整,Text,Text,返回,,湖南城市学院,返回,,湖南城市学院,最后确定场地各方格角点的设计标高Hn,当设计对泄水坡度有规定时,按设计要求进行;,当设计无要求时,取泄
4、水坡度 i2;,排水方向取顺自然地面方向;,排水方向取顺自然地面方向。,返回,双向泄水,单向泄水,各方格角点设计标高最终值,返回,,湖南城市学院,场地各方格角点施工高度,“”为填方;“”为挖方。,公式:,返回,,湖南城市学院,确定零线,确定零线公式:,示例,返回,,湖南城市学院,土方量计算,四个角点全部为挖(填)方时:,两个角点为挖、两个角点为填时:,返回,方格三个角点为挖、另一个角点为填时:,零线通过方格的对角线时:,返回,计算场地四周边坡土方量:,返回,将边坡划分为两种近似的几何体(三角棱锥体和三角棱柱体)分别计算分段叠加,三角棱锥体边坡体积,如图中的1其体积为:,三角棱柱体:,返回,两端
5、横断面面积相差很大时,作业:某场地如右图所示: (精确度为0.01) (1)试按挖填平衡的原则确定场地平整的初步设计标高H0,当ix=2,iy=4时,试确定方格 (3)各角点的设计标高。 (2)考虑泄水坡度后,试计算方格(3)各角点的施工高度及土方量。,,湖南城市学院,1.3土方边坡与基坑工程,边坡可以做成:直线形、折线形、踏步形。,目 录,一、土方边坡,,湖南城市学院,影响边坡系数m大小的因素, 土质;, 挖土深度;, 施工期间边坡上的荷载;, 土的含水率及排水情况;, 边坡的留置时间。,土含水量增加,对边坡稳定的影响:,土含水量增加,将增大土的自重,从 而使剪应力增加;,土含水量增加,土颗
6、粒间粘结力减小, 土的抗剪强度降低。,,湖南城市学院,二. 基坑支护结构施工,(a),(c),(一)水泥土挡墙,(a)水泥土墙剖面;,(b)连续式劲性水泥土墙平面;,(c)格栅式平面布置,目 录,,湖南城市学院,水泥土搅拌桩的施工流程,,湖南城市学院,(二)土钉支护施工,按设计要求自上而下分段、分层开挖工作面,修整坡面,埋设喷射混凝土厚度控制标志,喷射第一层混凝土,钻孔,安设土钉钢筋,注浆,安设连接件,绑扎钢筋网,喷射下一层混凝土,设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统。,,湖南城市学院,挡土灌注桩支护形式 (a)间隔式;(b)双排式;(c)连续式 1挡土灌注桩;2连系梁(圈梁);3前排桩;4后排桩,
7、(三)排桩式挡墙,,湖南城市学院,(四)板桩挡墙,(1)型钢横挡板挡墙,,湖南城市学院,(2)钢板桩挡墙,目 录,,湖南城市学院,三. 基坑降水,1. 集水坑降水法:,是在基坑开挖过程中,沿坑底周围或中央开挖有一定坡度的排水沟,在坑底每隔一定距离设一个集水坑,地下水通过排水沟流入集水坑中,然后用水泵抽走。,适用范围:面积较小、土质较好、粗颗粒土层或粘性土层、降水深度不大的基坑(槽)开挖工程。, 集水坑的设置:, 抽水设备:,离心泵、潜水泵、软轴水泵。,目 录,,湖南城市学院, 流砂的产生与防治:, 产生的原因:, 防治方法:, 改变动水压力方向;, 减小动水压力,增大渗流路径。,,湖南城市学院
8、,流砂防治的具体措施,抢挖法; 打板桩; 水下挖土; 人工降低地下水; 枯水期施工; 地下连续墙法。,,湖南城市学院,2井点降水法, 轻型井点设备:,管路系统:滤管、井点管、弯联管、总管。图1.281.29,抽水设备:真空泵、射流泵、隔膜泵。,井点降水原理-.avi,轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点,a、轻型井点,,湖南城市学院, 轻型井点布置:,平面布置:,单排线状布置:B6m 降水深度5m 双排线状布置; 环状布置。,,湖南城市学院, 高程布置:,式中:HA井点管的埋设深度(m);H1井点管埋设面至基坑底面的距离;h1基坑底面至降低后的地下水位的距离;取0.51m。I水力坡
9、度;单排:1/4;双排:1/10。L井点管至基坑中心的水平距离。(当井点管为 单排布置时,为井点管至对边坡脚的水平距离),,湖南城市学院,基坑底宽1.8m,深3m,地下水位距地面1.2m,土方边坡1:0.5,采用轻型井点降水。试确定: 平面布置类型; 井点管最小埋深及要求的降水深度; 当采用6m长井点管时,其实际埋深及降水深度。,(3) 轻型井点布置示例, 计算基槽上口宽度:, 采用单排线状布置。,【解】,,湖南城市学院, 最小埋深HA及降水深度S:, 若采用6m井点管,确定HA和S:,,湖南城市学院,(4) 轻型井点系统涌水量计算, 轻型井点系统的类型:,无压完整井、无压非完整井; 承压完整
10、井、承压非完整井。,,湖南城市学院,式中:Q涌水量(m3/d);K渗透系数(m/d);H含水层厚度(m);S水位降低值(m);R抽水影响半径(m);,x0假想半径(m);,F井点管包围的面积(m2)。,适用条件:矩形基坑的长宽比5;基坑宽度2R。,(1) 无压完整井涌水量计算, 涌水量计算:,,湖南城市学院,(2)无压非完整井涌水量计算,H0抽水影响深度(m)。,H0的取值:,,湖南城市学院,(3)承压完整井涌水量,M承压含水层厚度。,,湖南城市学院,间距:, 井点管的数量及间距,数量:,式中:q单根井点管的最大出水量(m3/d);d滤管直径(m);l滤管长度(m);,,湖南城市学院,设备基础
11、施工,基坑底宽8米,长12米,深4米,土方边坡1:0.5,不透水层距地面9米,地下水位距地面1.5米,K=5,井点管长6米,直径50毫米,滤管长1米。 试进行轻型井点设计。,轻型井点设计示例:,【解】,井点管布置:,根据基坑尺寸,采用环状井点。,而, 满足要求。,判断井点管类型:,属无压非完整井。,满足条件。,计算涌水量:,而含水层深度:,又:,井点管布置:,数量:,井距:,目 录,(3)、井点管的埋设与使用 施工顺序:测量放线 挖井点沟槽 敷设集水总管冲孔 下设吸水井点管 灌填粗砂滤料 连接集水管与井点管(弯连管) 安装抽水设备 试抽,井点降水操作流程.avi,b、喷射井点 喷射井点降水是在
12、井点管内部装设特制的喷射器,用高压水泵或空气压缩机通过井点管中的内管向喷射器输入高压水(喷水井点)或压缩空气(喷气井点)形成水气射流,将地下水经井点外管与内管之间的缝隙抽出排走。 特点 设备较简单,排水深度大,可达到8-20M,比多层轻型井点降水设备少,基坑土方开挖量少,施工快,费用低。 适用范围 适合于基坑开挖较深、降水度大于6M、土渗透系数0.1-200.0m/d的降水。 降水深度达820m, c、管井井点 沿基坑周围每隔一定距离(20-50m)设置一个管井,每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。 适用:渗透系数大,K20 m/d,地下水丰富的土层。 深度:降水一般达6-10 m,
13、采用深井泵时,降水深15m。,井点降水对邻近建筑物的影响及预防 1、回灌法; 2、设置止水帷幕法; 3、减缓降水速度法。,,湖南城市学院,1.4 土方填筑与压实,1.4.1 土料的选择和填筑方法,1土料的选择:,碎石类土、砂土、爆破石渣,可作表层以下的填料; 含水量符合压实要求的粘性土,可作各层填料。,不能选用的几种土:,含水量大的土; 淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量8%的土; 硫酸盐含量5%的土。 在道路工程中,粘性土不是理想的路基填料。,2填筑方法:,接近水平的分层填土、分层压实; 采用两种回填土时,应分层填筑,不得混杂使用。,目 录,,湖南城市学院,1.4.2 填土压实的方法:,碾压法
14、,大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾,夯实法,小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯,振动压实法,非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器,1.4.3 影响填土压实质量的因素,土的含水量、铺土厚度、压实功。,1土的含水量:,最优含水量:使填土压实获得最大密实度时的含水量。,2铺土厚度:,填方每层铺土厚度应根据土质、压实的密实度要求和压实机械的性能确定。,一般H取:200mm300mm。,3压实功:,不同机械有效影响深度不同。,小则不粘结、摩阻大,大则橡皮土;应为最优含水量,压实遍数,,湖南城市学院,1.4.4 填土压实的质量检查,1质量要求:,压实系数(c):是
15、土的施工控制干密度和土的最大干密度的比值。,P42表1-23填土压实系数,2检查方法:,采用“环刀法”按规定取样。,(一般场地平整0.9,填土作地基0.930.96),目 录,,湖南城市学院,表 填土工程质量检验标准,,湖南城市学院,1.5 土方工程机械化施工,1.5.1 推土机:,作业方法:下坡推土法;并列推土;槽形推土;多铲集运;铲刀上附加侧板。,适用范围:场地清理、场地平整、开挖深度不大的基坑、回填土等。,目 录,,湖南城市学院,1.5.2 单斗挖土机:,正铲、反铲、抓铲、拉铲,1正铲挖土机:,工作特点:前进向上,强制切土。 适用范围:基坑内作业、3m以上无地下水的干燥基坑。停机面以上、
16、含水量30以下、一四类土的大型基坑开挖。,作业方式:正向挖土、侧向卸土;正向挖土、后方卸土。,,湖南城市学院,(2)反铲挖土机,工作特点:后退向下、强制切土。 适用范围:开挖停机面以下、一至三类的砂土或粘土,最大挖 土深度46m。基坑、基槽、管沟等。 作业方式:沟端开挖;沟侧开挖。,,湖南城市学院,(3)抓铲挖土机,工作特点:直上直下、自重切土。 适用范围:停机面以下、开挖较松软的土(一二类土),窄而深的基坑、沉井,特别是水下挖土。 作业方式:立于作业面一侧。,动 画,,湖南城市学院,(4)拉铲挖土机,工作特点:后退向下、自重切土。 适用范围:停机面以下、一至三类土,较大基坑、沟渠,挖取水下泥
17、土。填筑路基、堤坝、河道清淤。 作业方式:沟端开挖;沟侧开挖。,土方工程机械化施工 视频.avi,,湖南城市学院,(5) 挖土机械配套计算,1挖土机数量确定(台) 式中 Q土方量(m3);P挖土机生产率(m3台班) ;T工期(工作日);C每天工作班数;K时间利用系数(0.80.9)。,,湖南城市学院,式中 Ts自卸汽车每一工作循环的延续时间(min);t1自卸汽车每次装车时间(min),t1nt;n自卸汽车每车装土次数:Ql自卸汽车的载重量(m3);实土表观密度,一般取1.7tm3;L运土距离(m);VC-重车与空车的平均速度(mmin);一般取2030kmh;t2卸车时间,一般为lmin;t
18、3操纵时间(包括停放待装、等车、让车等),取23min。,(6) 自卸汽车配套计算,目 录,1.1 土的可松性在工程中有哪些应用?,1.2 场地设计标高的确定方法有几种?它们有何区别? 1.3 试述影响边坡稳定的因素有哪些?并说明原因。 1.4 土壁支护有哪些形式? 1.5 试述“相当梁法”的计算原理。 1.6 水泥土墙设计应考虑哪些因素? 1.7 降水方法有哪些?其适用范围有哪些? 1.8 简述流砂产生的原因及防治措施? 1.9 轻型井点的设备包括哪些? 1.10 轻型井点的设计包括哪些内容?其设计步骤如何? 1.11 单斗挖土机有几种形式?分别适用开挖何种土方? 1.12 叙述影响填土压实
19、的主要因素? 1.13 填土的密实度如何评价?,目 录,目 录,2单项选择:,目 录,A,D,C,目 录,4计算题: 某建筑物外墙采用条形基础,基础及基坑断面尺寸如图所示。地基为粘土,边坡坡度为1:0.33。已知Ks=1.30,Ks=1.05。 计算:50米长的基坑的土方挖方量;若留下回填土,余土全部运走,计算预留回填土量及弃土量。,解:,某建筑物用地方格网如图所示,方格边长为20米,双向排水,ix=iy=2,不考虑土的可松性影响。 计算:场地设计标高;各方格角点的施工高度;场地挖填方总土方量。,解:,1求H0:,2求Hn和hn:( 图上求解),3求V:,H0,276,95.83,3.83,4
20、. 填方:V=475.32m3 ;挖方:V=475.32m3,11,28.1,28.59,+0.49,iy=2,iy=2,本题错误:,ix、iy为; iy方向错误; 3、4、5、11、12、13、14节点Hn计算错误。,28.63,3,1,28.51,2,28.57,4,28.69,28.75,5,12,13,14,28.65,28.71,28.77,8,28.67,建筑物外墙为条形毛石基础,基础平均截面面积为3.0m2。基坑深2.0m,底宽1.5m,地基为亚粘土。已知:1:m=1:0.5;计算100延长米的基槽土挖方量、填方量和弃土量。,解:,回填一个体积500立方米的土坑,回填土的可松性系数, ,。计算取土挖方的体积,如果运土车容量为4立方米一车,需运多少车次?,解:,取土体积:,目 录,建筑基坑防护施工技术1.mp4,建筑基坑防护施工技术2.mp4,