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建筑施工技術(shù) 課件 建筑工程技術(shù)專業(yè)200551 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)械的類型 性能及提高生產(chǎn)率的措施 第一節(jié)土的工程分類及工程物理性質(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 石方的開挖 運(yùn)輸 填筑 平整與壓實(shí)等主要施工過程 以及場(chǎng)地清理 測(cè)量放線 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1 土的種類繁多 分類方法也較多 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 只有充分掌握各類土的特性及其對(duì)施工過程的影響 才能選擇正確的施工方法 4 開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 稱為土的工程分類 前四類屬一般土 后四類屬巖石 土的分類法及其現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法見表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)其原來體積的特性 由于土方工程量是以自然狀態(tài)的體積來計(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25 30 則機(jī)械化施工就困難 容易打滑 陷車 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)參考值表1 4土的種類K m d 土的種類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)基坑的土方開挖 一 土方邊坡1 放坡開挖土方邊坡坡度以其高度H與其底寬B之比表示 邊坡可做成直線形 折線形或踏步形 圖1 1 式中m B H 稱為坡度系數(shù) c 踏步形 b 折線形 a 直線形 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沿對(duì)角線劃分成兩個(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的高程 用插入法求得 也可用一條透明紙帶 在上面畫6根等距離的平行線 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根等距離的平行線將A B之間的0 5m或1m 等高線的高差 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 零線 a 地形圖上劃分方格 b 設(shè)計(jì)標(biāo)高示意圖 1 等高線 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)外等 均會(huì)引起挖填土方量的變化 必要時(shí) 亦需調(diào)整設(shè)計(jì)標(biāo)高 為了簡(jiǎn)化計(jì)算 場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整值H0 可按下列近似公式確定 3 泄水坡度的影響 當(dāng)按調(diào)整后的同一設(shè)計(jì)標(biāo)高H0 進(jìn)行場(chǎng)地平整時(shí) 則整個(gè)地表面均處于同一水平面 但實(shí)際上由于排水的要求 場(chǎng)地表面需有一定的泄水坡度 因此 還得根據(jù)場(chǎng)地泄水坡度的要求 單面泄水或雙面泄水 計(jì)算出場(chǎng)地內(nèi)各方格角點(diǎn)實(shí)際施工所用的設(shè)計(jì)標(biāo)高 第三節(jié)土方的填筑與壓實(shí) 一 填土的要求最好采用同類土壤填筑填方土料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求 如設(shè)計(jì)無要求時(shí) 應(yīng)符合下列規(guī)定 1 碎石類土 砂土和爆破石渣 粒徑不大于每層鋪厚的2 3 可用于表層下的填料 2 含水量符合壓實(shí)要求的粘性土 可用作各層填料 3 碎塊草皮和有機(jī)質(zhì)含量大于8 的土 僅用于無壓實(shí)要求的填方 4 淤泥和淤泥質(zhì)土一般不能用作填料 但在軟土或沼澤地區(qū) 經(jīng)過處理使含水量符合壓實(shí)要求后 可用于填方中的次要部位 5 有水溶性硫酸鹽大于5 的土 不能用作回填土 在地下水作用下 硫酸鹽會(huì)逐漸溶解流失 形成孔洞 影響土的密實(shí)性 6 凍土 膨脹性土等不應(yīng)作為填方土料 二 填土的壓實(shí)方法1 填土壓實(shí)方法有碾壓 夯實(shí)和振動(dòng)三種 圖1 45 1 填土壓實(shí)方法 a 碾壓b 夯實(shí)c 振動(dòng)a 碾壓法 1 碾壓法是由沿著表面滾動(dòng)的鼓筒或輪子的壓力壓實(shí)土壤 一切拖動(dòng)和自動(dòng)的碾壓機(jī)具 如平滾碾 羊足碾和氣胎碾等的工作都屬于同一原理 2 碾壓法主要用于大面積的填土 如場(chǎng)地平整 路基 堤壩等工程 平滾碾適用于碾壓粘性和非粘性土壤 羊足碾只能用來壓實(shí)粘性土壤 氣胎碾對(duì)土壤壓力較為均勻 故其填土質(zhì)量較好 3 按碾輪重量 平滾碾又分為輕型 重5t以下 中型 重8t以下 和重型 重10t 三種 輕型滾碾壓實(shí)土層的厚度不大 但土層上部變得較密實(shí) 當(dāng)用輕型滾碾初碾后 再用重型滾碾碾壓 就會(huì)取得較好的效果 如直接用重型滾碾碾壓松土 則由于強(qiáng)烈的起伏現(xiàn)象 其碾壓效果較差 4 用碾壓法壓實(shí)壤土?xí)r 鋪土應(yīng)均勻一致 碾壓遍數(shù)要一樣 碾壓方向應(yīng)從填土區(qū)的兩邊逐漸壓向中心 每次碾壓應(yīng)有15 20cm的重疊 b 夯實(shí)法 1 夯實(shí)法是利用夯錘自由下落的沖擊力來夯實(shí)土壤 主要用于小面積的回填土 夯實(shí)機(jī)具的類型較多 有木夯 石硪 蛙式打夯機(jī) 火力夯以及利用挖土機(jī)或起重機(jī)裝上夯板后的夯土機(jī)等 其中蛙式打夯機(jī)輕巧靈活 構(gòu)造簡(jiǎn)單 在小型土方工程中應(yīng)用最廣 2 夯實(shí)法的優(yōu)點(diǎn)是 可以夯實(shí)較厚的土層 如重錘夯的夯實(shí)厚度可達(dá)1 1 5m 強(qiáng)力夯可對(duì)深層土壤夯實(shí) 但對(duì)木夯 石硪或蛙式打夯機(jī)等機(jī)具 其夯實(shí)厚度則較小 一般均在20cm以內(nèi) c 振動(dòng)法 1 振動(dòng)法是將重錘放在土層的表面或內(nèi)部 借助于振動(dòng)設(shè)備使重錘振動(dòng) 土壤顆粒即發(fā)生相對(duì)位移達(dá)到緊密狀態(tài) 此法用于振實(shí)非粘性土壤效果較好 2 近年來 又將碾壓和振動(dòng)法結(jié)合起來而設(shè)計(jì)和制造了振動(dòng)平碾 振動(dòng)凸塊碾等新型壓實(shí)機(jī)械 振動(dòng)平碾適用于填料為爆破碎石渣 碎石類土 雜填土或輕亞粘土的大型填方 振動(dòng)凸塊碾則適用于亞粘土或粘土的大型填方 當(dāng)壓實(shí)爆破石渣或碎石類土?xí)r 可選用重8 15t的振動(dòng)平碾 鋪土厚度為0 6 1 5m 先靜壓 后碾壓 碾壓遍數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定 一般為6 8遍 三 影響填方壓實(shí)效果的主要因素影響土壤壓實(shí)效果的因素主要有 含水量 壓實(shí)功 每層鋪土厚度 1 含水量土中含水量對(duì)壓實(shí)效果的影響比較顯著 回填土含水量過大 過小都難以夯壓密實(shí) 為此 要求回填土應(yīng)有最佳的含水量 也就是當(dāng)土壤在這種含水量的條件下壓實(shí)時(shí) 能獲得最大的密實(shí)度 而且所需的夯擊能最小 所以 當(dāng)回填土過濕時(shí) 應(yīng)先曬干或摻入干土及其他吸水材料 過干時(shí) 則應(yīng)灑水進(jìn)行濕潤(rùn) 盡可能使土壤保持在最佳含水量的范圍內(nèi) 土的最佳含水量時(shí)的最大干密度 可由擊實(shí)試驗(yàn)取得 也可查經(jīng)驗(yàn)表確定 2 壓實(shí)功壓實(shí)功 指壓實(shí)工具的重量 碾壓遍數(shù)或錘落高度 作用時(shí)間等 對(duì)壓實(shí)效果的影響 3 每層鋪土厚度鋪土過厚 下部土體所受壓實(shí)作用力小于土體本身的粘結(jié)力和摩擦力 土顆粒不能相互移動(dòng) 無論壓實(shí)多少遍 填方也不能被壓實(shí) 鋪土過薄 則下層土體壓實(shí)次數(shù)過多 而受剪切破壞 所以規(guī)定了一定的鋪土厚度 最優(yōu)的鋪土厚度應(yīng)能使填方壓實(shí)而機(jī)械的功耗費(fèi)最小 第四節(jié)土方工程的機(jī)械化施工 土方工程施工機(jī)械的種類繁多 有推土機(jī) 鏟運(yùn)機(jī) 平土機(jī) 松土機(jī) 單斗挖土機(jī)及多斗挖土機(jī)和各種碾壓 夯實(shí)機(jī)械等 在建筑工程施工中 以推土機(jī) 鏟運(yùn)機(jī)和挖掘機(jī)應(yīng)用最廣 也具有代表性 現(xiàn)將這幾種機(jī)械的性能 適用范圍及施工方法予以介紹 一 推土機(jī)1 推土機(jī)是土方工程施工的主要機(jī)械之一 是在履帶式拖拉機(jī)上安裝推土板等工作裝置而成的機(jī)械 常用推土機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率有45 75 90 120 kW 等數(shù)種 推土板有索式和液壓操縱兩種 圖示是液壓操縱的推土機(jī)外形圖 液壓操縱推土板的推土機(jī)除了可以升降推土板外 還可調(diào)整推土板的角度 因此具有更大的靈活性 液壓操縱推土機(jī)外形圖 2 推土機(jī)操縱靈活 運(yùn)轉(zhuǎn)方便 所需工作面較小 行駛速度快 能爬30 左右的緩坡 因此應(yīng)用范圍較廣 3 推土機(jī)作業(yè)以切土和推運(yùn)土為主 切土?xí)r應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況 盡量采用最大切土深度在最短距離 6 10m 內(nèi)完成 以便縮短低 低速行進(jìn)的時(shí)間 然后直接推運(yùn)到預(yù)定地點(diǎn) 上下坡度不得 超過35 橫坡不得超過10 幾臺(tái)推土機(jī)同時(shí)作業(yè)時(shí) 前后距離應(yīng)大于8m 3 推土機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)距在100m以內(nèi) 效率最高的運(yùn)距為60m 為提高生產(chǎn)率 可采用下述方法 1 槽形推土 推土機(jī)多次在一條作業(yè)線上工作 使地面形成一條淺槽 以減少?gòu)溺P刀兩側(cè)散漏 這樣作業(yè)可增加推土量10 30 槽深以1m左右為宜 槽間土埂寬約0 5m 在推出多條槽后 再將土埂推入槽內(nèi) 然后運(yùn)出 2 下坡推土 在斜坡上方順下坡方向工作 坡度不宜大于15 以免后退時(shí)爬坡困難 3 并列推土 在大面積場(chǎng)地平整時(shí) 可采用多臺(tái)推土機(jī)并列作業(yè) 通常兩機(jī)并列推土可增大推土量15 30 三機(jī)并列推土可增加30 40 并列推土的運(yùn)距宜為20 60m 槽形推土 下坡推土法 并列推土 二 鏟運(yùn)機(jī)鏟運(yùn)機(jī)是一種能綜合完成全部土方施工工序 挖土 裝土 運(yùn)土 卸土和平土 的機(jī)械 按行走方式分為自行式鏟運(yùn)機(jī)和拖式鏟運(yùn)機(jī)兩種 常用的鏟運(yùn)機(jī)斗容量為2m3 5m3 6m3 7m3等數(shù)種 按鏟斗的操縱系統(tǒng)又可分為鋼絲繩操縱和液壓操縱兩種 C3 6型自行式鏟運(yùn)機(jī)外形圖 1 鏟運(yùn)機(jī)操縱簡(jiǎn)單 不受地形限制 能獨(dú)立工作 行駛速度快 生產(chǎn)效率高 2 鏟運(yùn)機(jī)適于開挖一類至三類土 常用于坡度20 以內(nèi)的大面積土方挖 填 平整 壓實(shí) 大型基坑開挖和堤壩填筑等 3 鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行路線和施工方法視工程大小 運(yùn)距長(zhǎng)短 土的性質(zhì)和地形條件等而定 其運(yùn)行路線可采用環(huán)形路線或8字路線 其中托式鏟運(yùn)機(jī)的適用運(yùn)距為80 800m 當(dāng)運(yùn)距為200 350m時(shí)效率最高 而自行式鏟運(yùn)機(jī)的適用運(yùn)距為800 1500m 采用下坡鏟土 跨鏟法 推土機(jī)助鏟法等 可縮短裝土?xí)r間提高土斗裝土量 以充分發(fā)揮其效率 a 環(huán)形路線 b 大環(huán)形路線 8字形路線 1 鏟土 2 卸土 三 挖掘機(jī)挖掘機(jī)按行走方式分為履帶式和輪胎式兩種 按傳動(dòng)方式分為機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種 斗容量有0 2m3 0 4m3 1 0m3 1 5m3 2 5m3等多種 工作裝置有正鏟 反鏟 抓鏟 機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)還有拉鏟 使用較多的是正鏟與反鏟 挖掘機(jī)利用土斗直接挖土 因此也稱為單斗挖土機(jī) 1 正鏟挖掘機(jī) 正鏟挖掘機(jī)外形如圖示 挖土特點(diǎn)是 前進(jìn)向上 強(qiáng)制切土 它適用于開挖停機(jī)面以上的土方 且需與汽車配合完成整個(gè)挖運(yùn)工作 正鏟挖掘機(jī)挖掘力大 適于開挖含水量小于27 的一類土至四類土和經(jīng)爆破的巖石及凍土 1 正鏟挖掘機(jī)外形正鏟的開挖方式根據(jù)開挖路線與汽車相對(duì)位置的不同分為 正向開挖 側(cè)向裝土以及正向開挖 后方裝土兩種 前者生產(chǎn)率較高 正鏟的生產(chǎn)率主要決定于每斗的裝土量和每斗作業(yè)的循環(huán)延續(xù)時(shí)間 為了提高其生產(chǎn)率 除了工作面高度必須滿足裝滿土斗的要求之外 還要考慮開挖方式和與運(yùn)土機(jī)械配合的問題 盡量減少回轉(zhuǎn)角度 縮短每個(gè)循環(huán)的延續(xù)時(shí)間 2 反鏟挖掘機(jī) 1 反鏟適用于開挖一類至三類的砂土或粘土 挖土特點(diǎn)是 后退向下 強(qiáng)制切土 主要用于開挖停機(jī)面以下的土方 最大挖土深度4 6m 經(jīng)濟(jì)合理的挖土深度為2 4m 反鏟也需配備運(yùn)土汽車進(jìn)行運(yùn)輸 其外形如圖示 2 反鏟的開挖方式可以采用溝端開挖法 即反鏟停于溝端 后退挖土 向溝一側(cè)棄土或裝汽車運(yùn)走 也可采用溝側(cè)開挖法 即反鏟停于溝側(cè) 沿溝邊開挖 它可將土棄于距溝較遠(yuǎn)的地方 如裝車則回轉(zhuǎn)角度也小 但邊坡不易控制 3 拉鏟挖掘機(jī) 1 適用于一類至三類的土 可開挖較大基坑 槽 和溝渠 挖取水下泥土 也可用于填筑路基 堤壩等 挖土特點(diǎn)是 后退向下 自重切土 其挖土深度和挖土半徑都很大 拉鏟能開挖停機(jī)面以下的土方 其工作狀況如圖示 2 拉鏟挖土?xí)r 依靠土斗自重及拉索拉力切土 卸土?xí)r斗齒朝下 利用慣性 較濕的粘土也能卸凈 它的開挖方式也有溝端開挖和溝側(cè)開挖兩種 正鏟挖掘機(jī)外形 a 正向挖土 反向卸土 b 正向挖土 側(cè)向卸土 正鏟挖土機(jī)卸土方式 反鏟挖掘機(jī)外形 a 溝端開挖 b 溝側(cè)開挖 抓鏟挖掘機(jī) 抓鏟適用于開挖較松軟的土 挖土特點(diǎn)是 直上直下 自重切土 挖土力較小 對(duì)施工面狹窄而深的基坑 深槽 深井采用抓鏟可取得理想效果 抓鏟還可用于挖取水中淤泥 裝卸碎石 礦碴等松散材料 抓鏟的傳動(dòng)方式主要有機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種 抓鏟挖土?xí)r 通常立于基坑一側(cè)進(jìn)行 對(duì)較寬的基坑則在兩側(cè)或四側(cè)抓土 挖淤泥時(shí)抓斗易被淤泥 吸住 應(yīng)避免起吊用力過猛 以防翻車 拉鏟工作狀況 抓鏟工作狀況 四 土方機(jī)械的選擇與合理配置1 土方機(jī)械的選擇土方機(jī)械的選擇 通常應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)和技術(shù)條件提出幾種可行方案 然后進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較 選擇效率高 綜合費(fèi)用低的機(jī)械進(jìn)行施工 一般選用土方施工單價(jià)最小的機(jī)械 在大型建設(shè)項(xiàng)目中 土方工程量很大 而當(dāng)時(shí)現(xiàn)有的施工機(jī)械的類型及數(shù)量常常有一定的限制 此時(shí)必須將現(xiàn)有機(jī)械進(jìn)行統(tǒng)籌分配 以使施工費(fèi)用最小 一般可以用線性規(guī)劃的方法來確定土方施工機(jī)械的最優(yōu)分配方案 2 前面敘述了主要的挖土機(jī)械的性能和適用范圍 現(xiàn)綜合介紹選擇土方施工機(jī)械的要點(diǎn)如下 1 當(dāng)?shù)匦纹鸱淮?坡度在20 以內(nèi) 挖填平整土方的面積較大 土的含水量適當(dāng) 平均運(yùn)距短 一般在1km以內(nèi) 時(shí) 采用鏟運(yùn)機(jī)較為合適 如果土質(zhì)堅(jiān)硬或冬季凍土層厚度超過100 150mm時(shí) 必須由其他機(jī)械輔助翻松再鏟運(yùn) 當(dāng)一般土的含水量大于25 或粘土含水量超過30 時(shí) 鏟運(yùn)機(jī)要陷車 必須將水疏干后再施工 2 地形起伏大的山區(qū)丘陵地帶 一般挖土高度在3m以上 運(yùn)輸距離超過1000m 工程量較大且集中 一般可采用正 反 鏟挖掘機(jī)配合自卸汽車進(jìn)行施工 并在棄土區(qū)配備推土機(jī)平整場(chǎng)地 當(dāng)挖土層厚度在5 6m以上時(shí) 可在挖土段的較低處設(shè)置倒土漏斗 用推土機(jī)將土推入漏斗中 并用自卸汽車在漏斗下裝土并運(yùn)走 漏斗上口尺寸為3 5m左右 由鋼框架支承 底部預(yù)先挖平以便裝車 漏斗左右及后側(cè)土壁應(yīng)加以支護(hù) 也可以用挖掘機(jī)或推土機(jī)開挖土方并將土方集中堆放 再用裝載機(jī)把土裝到自卸汽車上運(yùn)走 3 開挖基坑時(shí) 如土的含水量較小 可結(jié)合運(yùn)距 挖掘深度 分別選用推土機(jī) 鏟運(yùn)機(jī)或正鏟 或反鏟 挖掘機(jī)配以自卸汽車進(jìn)行施工 當(dāng)基坑深度在1 2m 基坑不太長(zhǎng)時(shí) 可采用推土機(jī) 長(zhǎng)度較大 深度在2m以內(nèi)的線狀基坑 可用鏟運(yùn)機(jī) 當(dāng)基坑較大 工程量集中時(shí) 可選用正鏟挖掘機(jī) 如地下水位較高 又不采用降水措施 或土質(zhì)松軟 可能造成機(jī)械陷車時(shí) 則采用反鏟 拉鏟或抓鏟挖掘機(jī)配以自卸汽車施工較為合適 移挖作填以及基坑和管溝的回填 運(yùn)距在60 100m以內(nèi)時(shí)可用推土機(jī) 五 土方機(jī)械與運(yùn)土車輛的配合1 當(dāng)挖掘機(jī)挖出的土方需用運(yùn)土車輛運(yùn)走時(shí) 挖掘機(jī)的生產(chǎn)率不僅取決于本身的技術(shù)性能 而且還決定于所選的運(yùn)輸機(jī)具是否與之協(xié)調(diào) 由于施工現(xiàn)場(chǎng)工作面限制 機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用等原因 一般應(yīng)以挖土機(jī)械為主導(dǎo)機(jī)械 運(yùn)輸車輛應(yīng)根據(jù)挖土機(jī)械性能配套選用 2 為了使主導(dǎo)機(jī)械挖掘機(jī)充分發(fā)揮生產(chǎn)能力 應(yīng)使運(yùn)土車輛的載重量與挖掘機(jī)的斗容量保持一定的倍數(shù)關(guān)系 需有足夠數(shù)量的車輛以保證挖掘機(jī)連續(xù)工作 從挖掘機(jī)方面考慮 汽車的載重量越大越好 可以減少等車待裝時(shí)間 運(yùn)土量大 從汽車方面考慮 載重量小 臺(tái)班費(fèi)便宜 然而數(shù)量增加 載重量大 臺(tái)班費(fèi)貴 但車輛數(shù)量小 一般情況下載重量宜為每斗土重的3 5倍 第五節(jié)人工降低地下水位 土方開挖的過程中 當(dāng)基坑的底面標(biāo)高低于地下水位時(shí) 由于土的含水層被切斷 地下水會(huì)不斷滲入坑內(nèi) 雨季施工時(shí) 地面水也會(huì)流入坑內(nèi) 所以必須采取措施做好降水和排水工作 降低坑內(nèi)的水位 降低地下水位的方法有 集水坑降水法 井點(diǎn)降水法 一 集水坑降水法1 集水坑降水法是在基坑開挖過程中 在坑底設(shè)置集水坑 并在坑底的周圍或中央開挖排水溝 使水流入集水坑 然后利用水泵抽水 2 集水坑的設(shè)置3 水泵的選用4 流砂及其防治 二 井點(diǎn)降水1 將點(diǎn)降水是在基坑開挖前 與先在基坑周圍埋設(shè)一定的濾水管 利用抽水設(shè)備從中抽水 使地下水位降到坑底以下 在基坑開挖過程中仍不斷抽水 施瓦的土始終保持干燥狀態(tài) 從根本上防洪治流砂發(fā)生 2 方法輕型井點(diǎn)噴射井點(diǎn)管井井點(diǎn)深井井點(diǎn)電滲井點(diǎn) 第二章樁基礎(chǔ)工程 1 樁基礎(chǔ)是用承臺(tái)或梁將沉入土中的樁聯(lián)系起來 以承受上部結(jié)構(gòu)的一種常用的基礎(chǔ)形式 當(dāng)天然地基土質(zhì)不良 不能滿足建筑物對(duì)地基變形和強(qiáng)度方面的要求時(shí) 常常采用樁基礎(chǔ)將上部建筑物的荷載傳遞到深處承載力較大的土 巖 層上 以保證建筑物的穩(wěn)定和減少其沉降量 同時(shí) 當(dāng)軟弱土層較厚時(shí) 采用樁基礎(chǔ)施工 可省去大量的土方開挖 支撐 排 降 水設(shè)施 一般均能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果 因此 樁基礎(chǔ)在建筑工程中應(yīng)用廣泛 2 按樁的傳力和作用性質(zhì) 樁可分為端承樁和摩擦樁兩種 1 端承樁是穿過上部軟弱土層而達(dá)到下部持力層 巖石 礫石層 砂層或堅(jiān)硬土層 上的樁 上部結(jié)構(gòu)荷載主要是由樁尖阻力來平衡 2 摩擦樁是把建筑物的荷載傳布在樁四周土中及樁尖下土中的樁 其大部分荷載靠樁四周表面與土的摩擦力來支承 a 端承樁 b 摩擦樁 樁的分類 1 樁 2 承臺(tái) 3 上部結(jié)構(gòu) 4 軟弱土層 5 下臥硬土層 3 按樁身的材料來分有木樁 混凝土樁 鋼筋混凝土樁 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁和鋼樁等 4 按樁的截面形狀分為 實(shí)心樁和空腹樁 5 按樁的施工方式可分為預(yù)制樁和灌注樁兩大類 1 預(yù)制樁是在工廠或施工現(xiàn)場(chǎng)制成的各種材料和形式的樁 然后用沉樁設(shè)備將樁沉入 打 壓 振 土中 鋼筋混凝土預(yù)制樁 含預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樁 施工速度快 適用于穿透中間層較軟弱或夾有不厚的砂層 持力層埋置深度及變化不大 地下水位高 對(duì)噪聲及擠土影響無嚴(yán)格限制的地區(qū) 2 灌注樁是在施工現(xiàn)場(chǎng)的樁位上用機(jī)械或人工成孔 然后在孔內(nèi)灌注混凝土或鋼筋混凝土而成 灌注樁適用于嚴(yán)格限制噪聲 振動(dòng) 擠土影響 持力層起伏較大的地區(qū) 第一節(jié)預(yù)制樁施工 一 剛勁混凝土預(yù)制樁1 鋼筋混凝土預(yù)制樁 簡(jiǎn)稱預(yù)制樁 是運(yùn)用比較多的一種樁型 具有制作方便 質(zhì)量可靠 材料強(qiáng)度高 耐腐蝕性強(qiáng) 承載力高 價(jià)格低等特點(diǎn) 但樁在施工時(shí) 對(duì)土的擠密壓緊作用較嚴(yán)重 穿過厚沙層或硬土層較困難 樁截面有限且截樁困難 2 預(yù)制樁常用的截面形式有混凝土方形實(shí)心截面 圓柱體空心截面以及預(yù)應(yīng)力混凝土管形截面 預(yù)制混凝土實(shí)心樁大多做成方形截面 邊長(zhǎng)通常為250 500mm 單根樁的最大長(zhǎng)度根據(jù)打樁架的高度而定 一般在27m以內(nèi) 如需打30m以上的樁 或者受運(yùn)輸條件所限 則將樁分為幾段 在打樁過程中逐段接長(zhǎng) 較短的樁多在預(yù)制廠生產(chǎn) 較長(zhǎng)的樁一般在現(xiàn)場(chǎng)附近或打樁現(xiàn)場(chǎng)就地預(yù)制 鋼筋混凝土方樁1 主筋 2 鋼箍 3 鋼筋網(wǎng) 3 樁的預(yù)制 預(yù)制樁在制作時(shí) 樁內(nèi)應(yīng)設(shè)縱向鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋 或絲 和橫 向鋼筋 或箍 以便承受樁在運(yùn)輸 起吊和下沉?xí)r產(chǎn)生的彎曲 應(yīng)力和沖擊力 預(yù)制時(shí)應(yīng)保證鋼筋位置正確 縱向主筋長(zhǎng)度不夠時(shí) 應(yīng)采用對(duì)焊 同一鋼筋的兩個(gè)接頭距離應(yīng)大于30倍主筋直徑 但不小于500mm 主筋接頭在同一截面內(nèi)的數(shù)量不應(yīng)超過50 樁身混凝土強(qiáng)度不應(yīng)小于C30 混凝土的粗骨料應(yīng)用粒徑為5 40mm碎石或碎卵石 樁混凝土應(yīng)用攪拌機(jī)拌制 機(jī)械振搗 由樁頂向樁尖連續(xù)澆筑 一次完成 養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于7d 現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制樁多采用疊澆法間隔制作 預(yù)制場(chǎng)地應(yīng)平整 堅(jiān)實(shí) 不得產(chǎn)生不均勻沉降 樁與樁之間應(yīng)涂刷隔離劑 以保證樁起吊時(shí)不互相粘結(jié) 樁的疊澆層數(shù) 應(yīng)根據(jù)地面允許荷載和施工條件確定 但不宜超過四層 上層樁或鄰樁的澆筑 須在下層樁或鄰樁的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的30 后方可進(jìn)行 預(yù)制樁的質(zhì)量 除要滿足規(guī)范的允許偏差外 還應(yīng)符合以下條件 樁的表面應(yīng)平整 密實(shí) 掉角的深度不應(yīng)超過10mm 局部蜂窩和掉角的缺損總面積不得超過該樁全部表面積的0 5 且不得過分集中 混凝土的收縮裂縫 其深度不得大于20mm 寬度不得大于0 25mm 橫向裂縫長(zhǎng)度不得超過邊長(zhǎng)的一半 樁頂和樁尖處不允許有蜂窩 麻面 裂縫和掉角 4 樁的起吊預(yù)制樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的70 后方可起吊 達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100 后才可以運(yùn)輸和沉樁 如要提前起吊和沉樁 必須采取必要的措施并經(jīng)驗(yàn)算合格后方可進(jìn)行 起吊時(shí)應(yīng)用吊索按設(shè)計(jì)規(guī)定的吊點(diǎn)位置進(jìn)行吊運(yùn) 如無吊環(huán)且設(shè)計(jì)又未作規(guī)定時(shí) 吊點(diǎn)的位置應(yīng)滿足起吊彎矩最小的原則 如圖所示 鋼絲繩與樁之間應(yīng)加襯墊 以免損壞棱角 起吊時(shí)應(yīng)平穩(wěn)提升 避免搖晃 撞擊和振動(dòng) a 一個(gè)吊點(diǎn) b 二個(gè)吊點(diǎn) c 三個(gè)吊點(diǎn) d 四個(gè)吊點(diǎn)吊點(diǎn)的合理位置 5 樁的運(yùn)輸打樁前 需將樁從預(yù)制廠 場(chǎng) 運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)堆放或直接運(yùn)至樁架前 一般情況下 應(yīng)根據(jù)打樁順序和速度隨打隨運(yùn) 可以避免二次搬運(yùn) 運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)的樁或在施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制的樁 應(yīng)有質(zhì)量合格證 并按規(guī)定進(jìn)行檢查編號(hào) 如要長(zhǎng)距離運(yùn)輸 可采用平板拖車 輕軌平臺(tái)運(yùn)輸車等 長(zhǎng)樁搬運(yùn)時(shí) 樁下要設(shè)置活動(dòng)支座 經(jīng)過搬運(yùn)的樁 還應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量復(fù)查 用平臺(tái)車運(yùn)樁1 鐵軌 2 平臺(tái)車 3 樁 6 樁的堆放樁堆放時(shí) 場(chǎng)地必須平整 堅(jiān)實(shí) 樁按規(guī)格 樁號(hào)分類分層疊置 堆放層數(shù)不宜超過四層 支承點(diǎn)應(yīng)設(shè)在吊點(diǎn)處 各墊木應(yīng)在同一垂直線上 最下層墊木適當(dāng)加寬 7 錘擊法沉樁1 錘擊法沉樁也稱打樁 是利用樁錘下落到樁頂產(chǎn)生的沖擊能而使樁沉入土中 在沉樁施工前 必須做好地基勘測(cè)與環(huán)境調(diào)查工作 編制預(yù)制樁沉樁的施工組織設(shè)計(jì) 清除施工現(xiàn)場(chǎng)障礙物 施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地平整以及施工現(xiàn)場(chǎng)的定位放線等準(zhǔn)備工作 2 打樁設(shè)備主要有樁錘 樁架以及動(dòng)力裝置三部分 1 樁錘 樁錘是對(duì)樁施加沖擊力 把樁沉入土中的主要機(jī)具 樁錘有落錘 汽錘 單動(dòng)和雙動(dòng) 柴油錘 液壓錘和振動(dòng)錘等 a 落錘 為一鑄鐵塊 質(zhì)量一般為1 2t 用卷揚(yáng)機(jī)提起樁錘 用脫鉤裝置或松開卷揚(yáng)機(jī)剎車使其自由下落到樁頂上 利用錘重下降沖擊樁頂 使樁沉入土中 如圖所示 落錘構(gòu)造簡(jiǎn)單 使用方便 沖擊力大 能隨意調(diào)整落距 但打樁速度慢 每分鐘6 12次 效率低 落錘主要適用于打設(shè)木樁以及細(xì)長(zhǎng)的混凝土樁 在一般土層及含礫石的土層均可使用 落錘單動(dòng)汽錘雙動(dòng)汽錘柴油錘 1 進(jìn)汽孔 2 排汽孔 3 活塞 4 汽孔 5 燃油泵 6 樁帽 7 樁 b 汽錘 利用蒸汽或壓縮空氣的動(dòng)力進(jìn)行錘擊 根據(jù)其工作情況又分為單動(dòng)汽錘和雙動(dòng)汽錘 單動(dòng)汽錘的沖擊體在上升時(shí)消耗動(dòng)力 下降時(shí)靠自重 這種錘沖擊力大 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 落距小 對(duì)設(shè)備和樁頭的損傷較小 適用于打設(shè)各種類型的樁 常用錘質(zhì)量為1 5 10t 每分鐘錘擊次數(shù)為25 30次 雙動(dòng)汽錘的沖擊體升降均由動(dòng)力推動(dòng) 其沖擊頻率高 每分鐘為100 200次 沖擊力大 但設(shè)備笨重 移動(dòng)較為困難 適用于打設(shè)各種樁 特別適用于打斜樁和拔樁 也可用于水下打樁 其錘質(zhì)量為0 6 6t C 柴油錘 利用汽缸內(nèi)的燃油爆炸時(shí)的能量推動(dòng)沖擊部分 活塞等 向上運(yùn)動(dòng) 喪失速度后具有勢(shì)能的沖擊部分回落擊樁 柴油錘需有樁架 動(dòng)力等設(shè)備 但不需外界能源 機(jī)架輕 移動(dòng)方便 打樁速度快 適用于打設(shè)鋼板樁以及在軟弱地基上打設(shè)混凝土樁 但不適用于在松軟土或硬土中打樁 樁錘適用范圍 實(shí)踐證明 當(dāng)樁錘重大于樁重的1 5 2倍 能取得較好的效果 樁錘的類型選擇應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況 機(jī)具設(shè)備條件及工作方式和工作效率等條件來選擇 樁錘類型選定后 還要確定樁錘的質(zhì)量 1 計(jì)算法選擇錘質(zhì)量 按樁錘的沖擊能初選錘質(zhì)量 E 0 025P式中E 樁錘的一次沖擊動(dòng)能 kN m P 單樁設(shè)計(jì)荷載 kN 在按上式選擇樁錘時(shí) 還應(yīng)按所要打設(shè)樁的質(zhì)量 用以下經(jīng)驗(yàn)公式復(fù)核后決定 式中M 錘質(zhì)量 t C 樁質(zhì)量 t 包括送樁 樁帽和樁墊質(zhì)量 K 適用系數(shù) 落錘K 2 0 單動(dòng)汽錘K 3 5 雙動(dòng)汽錘和柴油錘K 5 0 2 按施工經(jīng)驗(yàn)選擇錘質(zhì)量 采用錘擊沉樁時(shí) 為了防止樁受到過大的沖擊能而產(chǎn)生過大的應(yīng)力 導(dǎo)致樁頂破碎 應(yīng)采用重錘低擊的原則選擇錘質(zhì)量 通?？梢园幢? 1進(jìn)行選用 錘質(zhì)量與樁質(zhì)量比值表 錘重 樁重 樁類別錘類別木樁鋼筋混凝土樁鋼管樁落錘2 00 4 000 35 1 501 00 2 00單動(dòng)汽錘2 00 3 000 45 1 400 70 2 00雙動(dòng)汽錘1 50 2 500 60 1 801 50 2 50柴油錘2 50 3 501 00 1 502 00 2 50注 錘質(zhì)量系指錘體總質(zhì)量 樁質(zhì)量系指除樁質(zhì)量外還應(yīng)包括樁帽質(zhì)量 樁長(zhǎng)度一般不超過20m 土質(zhì)較軟時(shí)建議采用下限值 土質(zhì)較堅(jiān)硬時(shí)建議采用上限值 2 樁架 樁架的主要作用是在沉樁過程中保持樁的正確位置和在打樁過程中引導(dǎo)錘 樁的方向并保證樁錘按所要求的方向沖擊樁體 常用的樁架有滾筒式樁架 多功能樁架 履帶式樁架 見圖 樁架示意 1 柴油樁錘 2 立樁 3 回轉(zhuǎn)平臺(tái) 4 撐桿 5 司機(jī)室 6 平衡重 7 底盤 樁架在選擇時(shí)應(yīng)考慮下列因素 樁的材料 材質(zhì)和截面形狀 尺寸 是單節(jié)樁或多節(jié)樁 樁的連接形式與數(shù)量 施工場(chǎng)地條件 作業(yè)環(huán)境和空間 選定的錘型 錘質(zhì)量和尺寸 施工進(jìn)度要求等 樁架的高度H應(yīng)滿足 H h1 h2 h3 h4式中h1 樁長(zhǎng) h2 滑車組高度 h3 樁錘高度 h4 起錘所需的工作富余高度 1 2m 3 打樁施工 1 打樁順序 由于打樁對(duì)土體的擠密作用 使先打的樁因受水平推擠而造成偏移和變位 或被垂直擠拔造成浮樁 而后打入的樁因土體擠密 難以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高或入土深度 或造成土體隆起和擠壓 截樁過大 因此 進(jìn)行群樁打入施工時(shí) 為了保證打樁工程質(zhì)量 防止周圍建筑物受土體擠壓的影響 打樁前應(yīng)根據(jù)樁的密集程度 樁的規(guī)格 長(zhǎng)短和樁架的移動(dòng)方便等因素來正確選擇打樁順序 當(dāng)樁較稀疏時(shí) 樁中心距大于4倍樁邊長(zhǎng)或樁徑 可采用上述兩種打樁順序 也可采用由一側(cè)向另一側(cè)單一方向施打的方式 即逐排打設(shè) 或由兩側(cè)同時(shí)向中間施打 如圖 a b 所示 在采用逐排打設(shè)時(shí) 樁架單方向移動(dòng) 打樁效率高 但打樁前進(jìn)方向一側(cè)不宜有防側(cè)移 防振動(dòng)的建筑物 構(gòu)筑物 地下管線等 以防止受土體擠壓破壞 a 逐排打設(shè) b 從兩側(cè)向中間打設(shè) c 自中部向四周打設(shè) d 由中間向兩側(cè)打設(shè) 當(dāng)樁較密集時(shí) 樁中心距小于或等于4倍樁邊長(zhǎng)或樁徑 應(yīng)由中間向兩側(cè)對(duì)稱施打或由中間向四周施打 如圖 c d 所示 這樣 打樁時(shí)土體由中間向兩側(cè)或四周均勻擠壓 易于保證施工質(zhì)量 當(dāng)樁數(shù)較多時(shí) 也可采用分區(qū)段施打 當(dāng)樁規(guī)格 埋深 長(zhǎng)度不同時(shí) 宜按先大后小 先深后淺 先長(zhǎng)后短的方式進(jìn)行施打 在實(shí)際施工過程中 不僅要考慮打樁順序 還要考慮樁架的移動(dòng)是否方便 如果自然地面標(biāo)高接近樁頂?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)高 而持力層的標(biāo)高不盡相同 預(yù)制樁不可能根據(jù)持力層標(biāo)高的不同而設(shè)計(jì)各種尺寸和長(zhǎng)度的樁 這樣 打樁完畢后 其樁頂會(huì)高于地面 當(dāng)樁頂高于樁架底面高度時(shí) 樁架不能向前移動(dòng)到下一個(gè)樁位繼續(xù)打樁 只能后退打樁 這就是所謂的 退打 此時(shí) 樁不能預(yù)先布置在場(chǎng)內(nèi) 只能采用隨打隨運(yùn) 在打樁后 樁頂標(biāo)高低于樁架底面高度 樁架可以向前移動(dòng)來打樁 稱為 頂打 此時(shí) 只要場(chǎng)地允許 預(yù)制樁可以預(yù)先布置在場(chǎng)地內(nèi)以便施工 同時(shí)可避免樁的二次搬運(yùn) 2 吊樁就位 按既定的打樁順序 先將樁架移動(dòng)至設(shè)計(jì)所定的樁位處并用纜風(fēng)繩等穩(wěn)定 然后將樁運(yùn)至樁架下 用樁架上的滑輪組 由卷揚(yáng)機(jī)將樁提升為直立狀態(tài) 對(duì)準(zhǔn)樁位中心 緩緩放下插入土中 樁插入時(shí)垂直度偏差不得超過0 5 樁就位后 在樁頂安上樁帽 然后放下樁錘輕輕壓住樁帽 樁錘 樁帽和樁身 中心線應(yīng)在同一垂直線上 在樁的自重和錘重的壓力下 樁便會(huì)沉入一定深度 等樁下沉達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后 再一次檢查其平面位置和垂直度 校正符合要求后 即可進(jìn)行打樁 為了防止擊碎樁頂 應(yīng)在混凝土樁的樁頂和樁帽之間 樁錘與樁帽之間放上硬木 麻袋等彈性襯墊作緩沖層 3 打樁 1 打樁開始時(shí) 應(yīng)先采用小落距 0 5 0 8m 輕擊樁頂 使樁正常沉入土中1 2m后 檢查樁身垂直度以及樁尖偏移 當(dāng)符合要求后 再逐漸增大至規(guī)定落距 直至將樁沉到設(shè)計(jì)要求的深度 2 打樁的方法有重錘低擊和輕錘高擊兩種 輕錘高擊所獲得的動(dòng)量小 沖擊力大 其回彈也大 樁頭易損壞 在實(shí)際工程中一般不用 重錘低擊獲得的動(dòng)量大 樁錘對(duì)樁頂?shù)臎_擊小 其回彈也小 樁頭不易損壞 大部分能量都用以克服樁周邊土壤的摩阻力而使樁下沉 正因?yàn)闃跺N落距小 頻率高 對(duì)于較密實(shí)的土層 如砂土或粘土也能容易穿過 一般在工程中采用重錘低擊 其落距為 落錘小于1 0m 單動(dòng)汽錘小于0 6m 柴油錘小于1 5m 4 接樁 1 方法 當(dāng)設(shè)計(jì)的樁較長(zhǎng) 但由于打樁機(jī)高度有限或預(yù)制 運(yùn)輸?shù)纫蛩?只能采用分段預(yù)制 分段打入的方法 需在打樁現(xiàn)場(chǎng)的打入過程中將樁接長(zhǎng) 接長(zhǎng)預(yù)制鋼筋混凝土樁的方法有焊接法 法蘭盤連接法和漿錨法三種 a 焊接法接頭有角鋼綁焊接頭 圖 a 和鋼板對(duì)焊接頭 圖 b 其連接強(qiáng)度容易保證 接頭承載力大 能適用于各種土層 但焊接時(shí)間長(zhǎng) 沉樁效率低 接樁時(shí) 必須在上下節(jié)樁對(duì)準(zhǔn)并垂直無誤后 用點(diǎn)焊將拼接角鋼連接固定 再次檢查位置正確后 才進(jìn)行焊接 預(yù)埋鐵件表面應(yīng)保持清潔 上下節(jié)樁之間的間隙應(yīng)用鐵片填實(shí)焊牢 采用對(duì)角對(duì)稱施焊以減少節(jié)點(diǎn)不均勻焊接變形 焊縫要連續(xù)飽滿 a 角鋼綁焊接頭 b 鋼板對(duì)焊接頭 c 法蘭盤接頭 d 漿錨法接頭鋼筋混凝土預(yù)制樁接頭 b 法蘭盤接頭主要是在兩節(jié)樁分別預(yù)埋法蘭盤 用螺栓連接 圖 c 上下節(jié)樁之間宜用石棉或紙板襯墊 螺栓擰緊后應(yīng)錘擊數(shù)次 再擰緊一次 使上下兩節(jié)樁端部緊密結(jié)合 并將螺帽焊牢 這種方法操作時(shí)間短 接樁沉樁效率高 但耗鋼量大 c 漿錨法 圖 d 常用硫磺膠泥錨固接頭 上節(jié)樁下端伸出4根錨筋 長(zhǎng)度為錨筋直徑的15倍 布置在樁的四角 錨筋直徑在錘擊沉樁時(shí)為22 25mm 靜力壓樁時(shí)為16 18mm 下節(jié)樁頂部預(yù)留錨筋孔 錨筋孔呈螺紋狀 孔徑為錨筋直徑的2 5倍 一般內(nèi)徑為50mm 孔深應(yīng)比錨筋長(zhǎng)50mm 錨筋和錨筋孔的間隙填滿硫磺膠泥 接樁時(shí) 首先對(duì)下節(jié)樁的錨筋孔進(jìn)行清洗 除去孔內(nèi)雜物 油污和積水 吊運(yùn)上節(jié)樁對(duì)準(zhǔn)下節(jié)樁 使4根錨筋插入錨筋孔 下落上節(jié)樁身 使其結(jié)合緊密 然后將樁上提約20mm 安設(shè)施工夾箍 由4塊木板 內(nèi)側(cè)用人造革包裹40mm厚的樹脂海綿塊而成 將熔化的硫磺膠泥 溫度控制在145 左右 注滿錨筋孔和接頭平面上 灌注時(shí)間不得超過2min 然后將上節(jié)樁下落 當(dāng)硫磺膠泥冷卻并拆除施工夾箍后 即可繼續(xù)沉樁施工 漿錨法接樁可節(jié)約鋼材 操作簡(jiǎn)便 接樁時(shí)間比焊接法大為縮短 但不宜用于堅(jiān)硬土層中 硫磺膠泥冷卻時(shí)間的要求見表 硫磺膠泥冷卻時(shí)間的要求 4 質(zhì)量要求沉樁的質(zhì)量主要是看能否滿足貫入度或設(shè)計(jì)標(biāo)高的要求以及打入后樁的偏差是否在規(guī)定的范圍內(nèi) 質(zhì)量控制的原則是 1 樁尖位于堅(jiān)硬 硬塑的粘性土 碎石土 中密以上的沙土或風(fēng)化巖等持力層時(shí) 以貫入度控制為主 以樁尖進(jìn)入持力層的深度或樁尖標(biāo)高作為參考 2 貫入度已達(dá)到要求而樁尖標(biāo)高未達(dá)到要求時(shí) 應(yīng)繼續(xù)錘擊三陣 其每陣10擊的平均貫入度不應(yīng)大于規(guī)定的數(shù)值 3 樁尖位于其他軟土層時(shí) 以樁尖設(shè)計(jì)標(biāo)高為主 貫入度作為參考 4 打樁時(shí) 如控制指標(biāo)已符合要求 而其他指標(biāo)與要求相差較大時(shí) 應(yīng)會(huì)同有關(guān)單位研究處理 5 貫入度應(yīng)通過試樁確定 或做打樁試驗(yàn)與有關(guān)單位確定 二 靜力壓樁1 靜力壓樁是利用靜壓力將預(yù)制樁壓入土中的一種沉樁工藝 靜力壓樁機(jī)工作原理是在預(yù)制樁的壓入過程中 以樁機(jī)重力 自重和配重 作為作用力 克服壓樁過程中樁身周圍的摩擦力和樁尖阻力 將樁壓入土中 靜力壓樁適用于軟土地區(qū)的樁基施工 2 特點(diǎn) 靜力壓樁法與錘擊沉樁法相比 具有如下的特點(diǎn) 1 錘擊沉樁需要在樁頂產(chǎn)生很大的錘擊應(yīng)力 才能使樁身克服各種摩阻力而沉入土中 因而在預(yù)制樁時(shí) 其混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30 在使用過程中 混凝土強(qiáng)度等級(jí)不需要C30 有部分材料不能充分發(fā)揮其作用 靜力壓樁 免去錘擊應(yīng)力 只需要滿足吊樁彎矩 壓樁和使用期間的受力要求 因此 其截面尺寸 混凝土強(qiáng)度等級(jí)及配筋量都可以減少 可節(jié)省鋼材 混凝土量和降低施工成本 2 使用靜力壓樁無噪音 無振動(dòng) 對(duì)周圍環(huán)境的干擾和影響較小 特別適用于對(duì)噪音 振動(dòng)有特殊要求的區(qū)域施工 如擴(kuò)建工程 市區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)工程 精密儀器車間的擴(kuò)建 改建工程 3 錘擊沉樁時(shí) 樁頂要承受錘擊應(yīng)力 因此樁頂 樁身容易被打碎 產(chǎn)生質(zhì)量事故 當(dāng)打樁順序不合理時(shí) 土體會(huì)水平擠動(dòng) 其表面嚴(yán)重隆起 嚴(yán)重影響樁基質(zhì)量 靜力壓樁 樁頂不會(huì)承受錘擊應(yīng)力 可以避免樁頂破碎和樁身開裂 同時(shí) 壓入樁所引起 的樁周圍土體隆起和水平位移比沉樁小得多 因而對(duì)土體結(jié)構(gòu)的破壞程度和破壞范圍要比錘擊沉樁小 可以確保施工質(zhì)量 提高施工速度 4 由于靜力壓樁的摩阻力與樁的承載力有線性關(guān)系 因此 不需要做試驗(yàn)試樁便可得出單樁承載力 靜力壓樁施工中 一般是采用分段預(yù)制 分段壓入 逐段接長(zhǎng)的方法 其操作程序見圖 圖中 a b c d e 分別為準(zhǔn)備壓第一段樁 接第二段樁 接第三段樁 整根樁壓平入地面 采用送樁壓樁到設(shè)計(jì)標(biāo)高 a b c d e 壓樁程序示意圖 1 第一段樁 2 第二段樁 2 第二段樁 3 第三段樁 4 送樁 5 接樁結(jié)點(diǎn) 三 水沖沉樁1 水沖沉樁是在樁旁插入一根與之平行的射水管 利用高壓水流沖刷樁尖下的土體 以減少樁表面與土體間的摩阻力和樁尖下端土的阻力 使樁在自重或錘擊作用下沉入土中 水沖法適用于砂土 礫石或其他較堅(jiān)硬土層 特別適于沉入較重的鋼筋混凝土方樁 但在附近有建筑物或構(gòu)筑物時(shí) 由于水的沖刷將會(huì)引起它們的沉陷 在未采取有效措施前不得采用此法 施工中常用水沖法與錘擊或振動(dòng)法聯(lián)合使用 2 水沖沉樁的設(shè)備除樁架 樁錘外 還需要高壓水泵和射水管 施工時(shí) 應(yīng)使射水管的末端處于樁尖下0 3 0 4m處 射水管射出的壓力為0 4MPa 當(dāng)樁沉到接近設(shè)計(jì)標(biāo)高 至少1 0m 時(shí) 應(yīng)停止射水 并將射水管拔出 并用錘擊或振動(dòng)將樁沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高 否則 樁尖土質(zhì)被壓力水沖松后 會(huì)影響樁的承載力 水沖沉樁 1 樁錘 2 樁帽 3 樁 4 卡具 5 射水管 6 高壓軟管 7 軌道 第三章砌筑工程 砌筑工程是指普通粘土磚 硅酸鹽類磚 石塊和各種砌塊的施工 磚石建筑歷史悠久 當(dāng)前在建筑工程中仍占有相當(dāng)?shù)谋戎?這種結(jié)構(gòu)雖然取材方便 施工簡(jiǎn)單 成本低廉 但它的施工仍以手工操作為主 勞動(dòng)強(qiáng)度大 生產(chǎn)率低 而且燒制粘土磚占用大量農(nóng)田 因而采用新型砌體材料 改善砌體施工工藝是磚筑工程改革的重點(diǎn) 第一節(jié)砌筑材料 一 砌筑用磚1 分類 1 磚砌體用磚 從使用原料的不同可分為普通粘土磚 粉煤灰磚 爐渣磚等 2 從構(gòu)造形式的不同又可分為實(shí)心磚 空心磚等 2 要求 磚的品種 強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)符合要求 規(guī)格一致 無翹曲 斷裂現(xiàn)象 用于清水墻 柱表面的磚 應(yīng)邊角整齊 色澤均勻 有凍脹環(huán)境和條件的地區(qū) 地面以下或防潮層以下的砌體 不宜采用多孔磚 1 普通粘土磚 普通粘土磚的規(guī)格為240mm 115mm 53mm 燒結(jié)普通粘土磚按力學(xué)性能分為MU7 5 MU10 MU15和MU20四個(gè)強(qiáng)度等級(jí) 普通粘土磚根據(jù)強(qiáng)度等級(jí) 耐久性和外觀質(zhì)量分為特等品 一等品和二等品 2 燒結(jié)粘土空心磚 燒結(jié)粘土空心磚的長(zhǎng)度有190 240 290mm 寬度有140 180 190mm 高度有90 115 190mm 粘土空心磚按力學(xué)性能分為MU5 MU3和MU2三個(gè)強(qiáng)度等級(jí) 粘土空心磚根據(jù)密度分為800 900 1100三個(gè)密度等級(jí) 粘土空心磚根據(jù)孔洞及其排數(shù) 尺寸偏差 外觀質(zhì)量分為優(yōu)等品 一等品和合格品 3 粉煤灰磚 粉煤灰磚是以粉煤灰 石灰為主要原料 摻和適量石膏和骨料 壓制而成的實(shí)心磚 粉煤灰磚的規(guī)格為240mm 115mm 53mm 粉煤灰磚按其力學(xué)性能分為MU20 MU15 MU10和MU7 5四個(gè)強(qiáng)度等級(jí) 4 小型砌塊 砌塊按形狀分有實(shí)心砌塊和空心砌塊兩種 按制作材料分為混凝土砌塊 加氣混凝土砌塊 粉煤灰砌塊 輕骨料砌塊等 二 砌筑砂漿1 分類 砌筑砂漿按材料組成不同分為水泥砂漿 水泥 砂 水 混合砂漿 水泥 砂 石灰膏 水 石灰砂漿 石灰膏 砂 水 石灰粘土砂漿 石灰膏 粘土 砂 水 粘土砂漿 粘土 水 微沫砂漿 水泥 砂 石灰膏 微沫劑 等 1 水泥砂漿可用于潮濕環(huán)境中的砌體 其他砂漿宜用于干燥環(huán)境中的砌體 2 砌筑砂漿所用水泥應(yīng)保持干燥 出廠日期超過3個(gè)月 快硬硅酸鹽水泥超過1個(gè)月 時(shí)應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)鑒定后方可使用 不同品種的水泥 不得混合使用 砂宜用中砂 并應(yīng)過篩 不得含有草根等雜物 3 生石灰熟化成石灰膏時(shí) 應(yīng)用孔洞不大于3mm 3mm濾網(wǎng)過濾 熟化時(shí)間不得少于7d 嚴(yán)禁使用脫水硬化的石灰膏 4 砂漿的配料應(yīng)準(zhǔn)確 水泥 微沫劑的配料精確度應(yīng)控制在 2 以內(nèi) 其他材料的配料的精確度應(yīng)控制在 5 以內(nèi) 在水泥砂漿和混合砂漿中摻用微沫劑時(shí) 其用量應(yīng)通過試驗(yàn)確定 一般為泥用量的0 5 10000 1 10000 微沫劑宜用不低于70 的水稀釋至5 10 的濃度 5 砂漿應(yīng)用機(jī)械攪拌 且應(yīng)攪拌均勻 拌合時(shí)間 自投料完算起 應(yīng)符合下列規(guī)定 1 水泥砂漿和水泥混合砂漿不得少于2min 2 水泥粉煤灰砂漿和摻用外加劑的砂漿不得少于3min 3 摻用有機(jī)塑化劑的砂漿 應(yīng)為3 5min 6 砂漿應(yīng)隨拌隨用 水泥砂漿和水泥混合砂漿應(yīng)分別在3h和4h內(nèi)使用完畢 當(dāng)施工期間最高氣溫超過30 時(shí) 應(yīng)分別在拌成后2h和3h內(nèi)使用完畢 對(duì)摻用緩凝劑的砂漿 其使用時(shí)間可根據(jù)具體情況延長(zhǎng) 砂漿經(jīng)運(yùn)輸 儲(chǔ)放后如有泌水現(xiàn)象 就應(yīng)砌筑前再次拌和 7 砂漿的強(qiáng)度等級(jí)是以體積為7 07cm 7 07cm 7 07cm的試塊 在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 溫度20 3 及正常濕度條件下的室內(nèi)不通風(fēng)處 條件下養(yǎng)護(hù)28d的試塊平均抗壓強(qiáng)度為準(zhǔn) 砂漿強(qiáng)度等級(jí)分為M15 M10 M7 5 M5 M2 5 M1和M0 4七個(gè)等級(jí) 各強(qiáng)度等級(jí)相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度值應(yīng)符合表5 1的規(guī)定 砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)表5 1 砂漿試塊應(yīng)在攪拌機(jī)出料口隨機(jī)取樣 制作 一組試樣應(yīng)在同一盤砂漿中取樣 同盤砂漿只能制作一組試樣 一組試樣取6塊 砂漿的抽樣頻率應(yīng)符合下列規(guī)定 1 每一工作班每臺(tái)攪拌機(jī)取樣不得少于一組 2 每一樓層的每一分項(xiàng)工程取樣不得少于一組 3 每一幢樓或250m3砌體中同強(qiáng)度等級(jí)和品種的砂漿取樣不得少于3組 基礎(chǔ)砌體可按一個(gè)樓層計(jì) 同品種 同標(biāo)號(hào)砂漿各組試塊的強(qiáng)度平均值應(yīng)大于或等于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào) 任意一組試塊的強(qiáng)度應(yīng)大于或