第一章土方工程1.ppt

第一章土方工程 本章提要 本章內(nèi)容包括土方規(guī)劃 土方工程施工的要點(diǎn) 土方工程機(jī)械化施工 在土方規(guī)劃中 涉及了土的工程分類(lèi)和性質(zhì) 土方邊坡 土方量計(jì)算 場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定和土方調(diào)配等問(wèn)題 在土方工程施工要點(diǎn)中 重點(diǎn)論述了土壁穩(wěn)定 施工排水 流砂防治和填土壓實(shí) 是土方工程施工的關(guān)鍵 在土方工程機(jī)械化施工中 著重闡述常用土方機(jī)械的類(lèi)型 性能及提高生產(chǎn)率的措施 第一節(jié)土的工程分類(lèi)及工程物理性質(zhì) 一 土石方工程的施工特點(diǎn)土石方工程是建筑工程施工中主要的分部工程之一 它包括土 石方的開(kāi)挖 運(yùn)輸 填筑 平整與壓實(shí)等主要施工過(guò)程 以及場(chǎng)地清理 測(cè)量放線(xiàn) 施工排水 降水和土壁支護(hù)等準(zhǔn)備與輔助工作 土石方施工的特點(diǎn) 1 土石方施工工程量大 面廣 2 施工條件極為復(fù)雜 3 勞動(dòng)強(qiáng)度較大 二 土的工程分類(lèi)1 土的種類(lèi)繁多 分類(lèi)方法也較多 根據(jù)土的顆粒級(jí)配或塑性指數(shù)可分為碎石類(lèi)土 漂石土 塊石土 卵石土 碎石土 圓礫土 角礫土 砂土 礫砂 粗砂 中砂 細(xì)砂 粉砂 和粘性土 粘土 亞粘土 輕亞粘土 2 根據(jù)土的沉積年代 粘性土可分為老粘性土 一般粘性土 新近沉積粘性土 3 根據(jù)土的工程特性 又可分出特殊性土 如軟土 人工填土 黃土 膨脹土 紅粘土 鹽漬土 凍土等 不同的土 其物理 力學(xué)性質(zhì)也不同 只有充分掌握各類(lèi)土的特性及其對(duì)施工過(guò)程的影響 才能選擇正確的施工方法 4 開(kāi)挖難易程度將土分為松軟土 普通土 堅(jiān)土 砂礫堅(jiān)土 軟石 次堅(jiān)石 堅(jiān)石 特堅(jiān)石八類(lèi) 稱(chēng)為土的工程分類(lèi) 前四類(lèi)屬一般土 后四類(lèi)屬巖石 土的分類(lèi)法及其現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法見(jiàn)表1 1 三 土的工程性質(zhì)土的工程性質(zhì)對(duì)土方工程的施工有直接影響 其中基本的工程性質(zhì)有 土的質(zhì)量密度 可松性 壓縮性 含水量 滲透性等 1 土的質(zhì)量密度分天然密度和干密度 土的天然密度 指土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量 它影響土的承載力 土壓力及邊坡的穩(wěn)定性 土的干密度 指單位體積土中固體顆粒的質(zhì)量 它是用以檢驗(yàn)填土壓實(shí)質(zhì)量的控制指標(biāo) 2 土的可松性土具有可松性 土的可松性是指在自然狀態(tài)下的土經(jīng)開(kāi)挖后組織被破壞 其體積因松散而增大 以后雖經(jīng)回填壓實(shí)也不能恢復(fù)其原來(lái)體積的特性 由于土方工程量是以自然狀態(tài)的體積來(lái)計(jì)算的 所以在土方調(diào)配 計(jì)算土方機(jī)械生產(chǎn)率及運(yùn)輸工具數(shù)量等的時(shí)候 必須考慮土的可松性 土的可松性程度用可松性系數(shù)表示 即 式中KS 最初可松性系數(shù) KS 最后可松性系數(shù) V1 土在天然狀態(tài)下的體積 m3 V2 土經(jīng)開(kāi)挖后的松散體積 m3 V3 土經(jīng)回填壓實(shí)后的體積 m3 在土方工程中 KS是計(jì)算土方施工機(jī)械及運(yùn)土車(chē)輛等的重要參數(shù) KS 是計(jì)算場(chǎng)地平整標(biāo)高及填方時(shí)所需挖土量等的重要參數(shù) 不同類(lèi)型土的可松性系數(shù)可參照表1 1 3 土的壓縮性移挖作填或取土回填 松土經(jīng)填壓后會(huì)壓縮 一般松土的壓縮率見(jiàn)表1 2 在松土回填時(shí)應(yīng)考慮土的壓縮率 一般可按填方斷面增加10 20 計(jì)算松土方數(shù) 土的壓縮率表1 2 4 土的含水量土的含水量W是土中所含的水與土的固體顆粒間的質(zhì)量比 以百分?jǐn)?shù)表示 式中G1 含水狀態(tài)時(shí)土的質(zhì)量 G2 土烘干后的質(zhì)量 土的含水量影響土方施工方法的選擇 邊坡的穩(wěn)定和回填土的質(zhì)量 如土的含水量超過(guò)25 30 則機(jī)械化施工就困難 容易打滑 陷車(chē) 回填土則需有最佳含水量 方能夯壓密實(shí) 獲得最大干密度 土的最佳含水量和最大干密度參考值見(jiàn)表1 3 土的最佳含水量和最大干密度表1 3 5 土的滲透性土的滲透性是指水在土體中滲流的性能 一般以滲透系數(shù)K表示 從達(dá)西公式V KI可以看出滲透系數(shù)的物理意義 當(dāng)水力坡度I等于1時(shí)的滲透速度v即為滲透系數(shù)K 滲透系數(shù)K值將直接影響降水方案的選擇和涌水量計(jì)算的準(zhǔn)確性 一般應(yīng)通過(guò)抽水試驗(yàn)確定 表1 4所列數(shù)據(jù)可供參考 土的滲透系數(shù)參考表表1 4土的種類(lèi)K m d 土的種類(lèi)K m d 亞粘土 粘土 0 1含粘土的中砂及純細(xì)砂20 25亞粘土0 1 0 5含粘土的細(xì)砂及純中砂35 50含亞粘土的粉砂0 5 1 0純粗砂50 75純粉砂1 5 5 0粗砂夾礫石50 100含粘土的細(xì)砂10 15礫石100 200 第二節(jié)基坑的土方開(kāi)挖 一 土方邊坡1 放坡開(kāi)挖土方邊坡坡度以其高度H與其底寬B之比表示 邊坡可做成直線(xiàn)形 折線(xiàn)形或踏步形 圖1 1 式中m B H 稱(chēng)為坡度系數(shù) c 踏步形 b 折線(xiàn)形 a 直線(xiàn)形 圖1 1土方邊坡 二 土石方工程量的計(jì)算 土方工程施工前應(yīng)進(jìn)行挖 填方的平衡計(jì)算 綜合考慮土方運(yùn)距最短 運(yùn)程合理和各個(gè)工程項(xiàng)目的合理施工順序等 做好土方平衡調(diào)配 減少重復(fù)挖運(yùn) 同時(shí) 土方平衡調(diào)配應(yīng)盡可能與城市規(guī)劃和農(nóng)田水利相結(jié)合將余土一次性運(yùn)送到指定棄土場(chǎng) 做到文明施工 土石方量計(jì)算的基本方法土石方量計(jì)算的基本方法主要有平均高度法和平均斷面法兩種 1 平均高度法 1 四方棱柱體法 四方棱柱體法 是將施工區(qū)域劃分為若干個(gè)邊長(zhǎng)為a的方格網(wǎng) 每個(gè)方格網(wǎng)的土方體積V等于底面積a2乘四個(gè)角點(diǎn)高度的平均值 圖1 18 即 圖1 18四方棱柱體法 若方格四個(gè)角點(diǎn)部分是挖方 部分是填方時(shí) 可按表1 9中所列的公式計(jì)算 三個(gè)角挖 或填 2 三角棱柱體法 三角棱柱體法 是將每一個(gè)方格順地形的等高線(xiàn)沿對(duì)角線(xiàn)劃分成兩個(gè)三角形 然后分別計(jì)算每一個(gè)三角棱柱體的土方量 a 全挖或全填 b 有填有挖 圖1 19三角棱柱體法 當(dāng)三角形為全挖或全填時(shí) 圖1 19 a 當(dāng)三角形有填有挖時(shí) 圖1 19 b 則其零線(xiàn)將三角形分成兩部分 底面為三角形的錐體 底面為四邊形的楔體 簡(jiǎn)化計(jì)算 2 平均斷面法平均斷面法 圖1 20 可按近似公式和較精確的公式進(jìn)行計(jì)算 圖1 20平均斷面法 1 近似計(jì)算 2 較精確計(jì)算 式中V 土方體積 m3 F1 F2 兩端的斷面面積 m2 F0 L 2處的斷面面積 m2 三 場(chǎng)地平整1 場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高H0的確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高是進(jìn)行場(chǎng)地平整和土方量計(jì)算的依據(jù) 也是總圖規(guī)劃和豎向設(shè)計(jì)的依據(jù) 合理地確定場(chǎng)地的設(shè)計(jì)標(biāo)高 對(duì)減少土方量和加速工程進(jìn)度均具有重要的意義 如圖1 23所示 當(dāng)場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高為H0時(shí) 填挖方基本平衡 可將土方移挖作填 就地處理 當(dāng)設(shè)計(jì)標(biāo)高為H1時(shí) 填方大大超過(guò)挖方 則需要從場(chǎng)外大量取土回填 當(dāng)設(shè)計(jì)標(biāo)高為H2時(shí) 挖方大大超過(guò)填方 則需要向場(chǎng)外大量棄土 因此 在確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí) 應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體條件反復(fù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 選擇其中一個(gè)最優(yōu)的方案 其原則是 1 應(yīng)滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸?shù)囊?2 充分利用地形 分區(qū)或分臺(tái)階布置 分別確定不同的設(shè)計(jì)標(biāo)高 3 使挖填平衡 土方量最少 4 要有一定泄水坡度 2 使能滿(mǎn)足排水要求 5 要考慮最高洪水位的影響 圖1 23場(chǎng)地不同設(shè)計(jì)標(biāo)高的比較 如場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高無(wú)其他特殊要求時(shí) 則可根據(jù)填挖土方量平衡的原則加以確定 即場(chǎng)地內(nèi)土方的絕對(duì)體積在平整前和平整后相等 其步驟如下 1 在地形圖上將施工區(qū)域劃分成邊長(zhǎng)為10 50m的若干個(gè)方格網(wǎng) 圖1 24 2 確定各小方格角點(diǎn)的高程 其方法 可用水準(zhǔn)儀測(cè)量 或根據(jù)地形圖上相鄰兩等高線(xiàn)的高程 用插入法求得 也可用一條透明紙帶 在上面畫(huà)6根等距離的平行線(xiàn) 把該透明紙帶放到標(biāo)有方格網(wǎng)的地形圖上 將6根平行線(xiàn)的最外兩根分別對(duì)準(zhǔn)A點(diǎn)和B點(diǎn) 這時(shí)6根等距離的平行線(xiàn)將A B之間的0 5m或1m 等高線(xiàn)的高差 分成五等分 于是便可直接讀得H13點(diǎn)的地面標(biāo)高 如圖1 25所示 H13 251 70 圖1 24場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算圖 3 按填挖方平衡確定設(shè)計(jì)標(biāo)高H0 4 自然地面與設(shè)計(jì)標(biāo)高平面的交線(xiàn) 零線(xiàn) a 地形圖上劃分方格 b 設(shè)計(jì)標(biāo)高示意圖 1 等高線(xiàn) 2 自然地面 3 設(shè)計(jì)標(biāo)高平面 場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算簡(jiǎn)圖 式中 H0 場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的初步計(jì)算值 m a 方格邊長(zhǎng) m N 方格個(gè)數(shù) H11 H22 任一方格的四個(gè)角點(diǎn)的標(biāo)高 因?yàn)閳?chǎng)地平整前后 土方量相等 從圖1 24中可知 H11系一個(gè)方格的角點(diǎn)標(biāo)高 H12和H21均系 兩個(gè)方格公共角點(diǎn) 它們分別在上式中要加一次 二次 四次 因此 上式直接可改寫(xiě)成下列形式 2 場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高H0的調(diào)整 原計(jì)劃所得的場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高H0僅為一理論值 實(shí)際上 還需考慮以下因素進(jìn)行調(diào)整 1 土的可松性影響 由于土具有可松性 一般填土?xí)卸嘤?需相應(yīng)地提高設(shè)計(jì)標(biāo)高 設(shè) h為土的可松性引起設(shè)計(jì)標(biāo)高的增加值 則設(shè)計(jì)標(biāo)高調(diào)整后的總挖方體積VW 應(yīng)為 2 場(chǎng)內(nèi)挖方和填方的影響 由于場(chǎng)地內(nèi)大型基坑挖出的土方 修筑路堤填高的土方 以及從經(jīng)濟(jì)觀(guān)點(diǎn)出發(fā) 將部分挖方就近棄于場(chǎng)外 將部分填方就近取土于場(chǎng)