土方準(zhǔn)備與輔助

1.3土方工程量的計(jì)算與調(diào)配

1.掌握場地平整計(jì)算土方量的方法；

2.

掌握確定基坑（槽）土方量的方法：擬柱體法3.掌握土方調(diào)配的方法“表上作業(yè)法”編制初始調(diào)配方案最優(yōu)方案判別四方棱柱體法三角棱柱體法1.4土方工程的準(zhǔn)備與輔助工作預(yù)備知識:1.土壓力理論；

2.邊坡穩(wěn)定條分法計(jì)算教學(xué)要求：

1.掌握影響土方邊坡穩(wěn)定的因素

2.熟悉基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)方式及土壓力分布；

3.熟悉水泥土攪拌樁的施工工藝。4.掌握板樁(單錨板樁)支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及相當(dāng)梁法計(jì)算方法；1.4.1土方工程施工前的準(zhǔn)備工作1.場地清理2.排除地面水3.修筑好臨時(shí)道路及供水、供電等臨時(shí)設(shè)施4.材料、機(jī)具及施工機(jī)械的進(jìn)場工作5.土方工程測量、放線工作6.輔助工作如邊坡穩(wěn)定、基坑(槽)支護(hù)、降低地下水等“三通一平”土方邊坡的形式直壁放坡

斜坡、折線坡、踏步(臺階)式土方邊坡坡度=HB1B/H==1：mHB1：m1.4.2土方邊坡及其穩(wěn)定

當(dāng)?shù)叵滤坏陀诨?，在濕度正常土層中開挖基坑或管溝，如敞露時(shí)間不長，在一定限度內(nèi)可挖成直壁不加支撐。直壁(不加支撐)的允許深度：密實(shí)、中密的砂土和砂填碎石土：1.00m；

硬塑、可塑的輕亞粘土及亞粘土：1.25m；

硬塑、可塑的粘土和粘填碎石土：1.50m；

堅(jiān)硬的粘土：2m。

土方放坡坡度應(yīng)考慮土質(zhì)、開挖深度、施工工期、地下水水位、坡頂荷載及氣候條件因素。深度在5m內(nèi)的基坑、基槽、管溝邊坡的最陡坡度1：m下滑力（增大）土體抗剪強(qiáng)度（降低）引起下滑力增加的因素主要有：坡頂上堆物、行車等荷載；雨水或地面水滲入土中而使土的自重增加；地下水滲流產(chǎn)生一定的動(dòng)水壓力；引起土體抗剪強(qiáng)度降低的因素主要是：氣候的影響使土質(zhì)松軟；土體內(nèi)含水量增加而產(chǎn)生潤滑作用；飽和的細(xì)砂、粉砂受振動(dòng)而液化等。

邊坡穩(wěn)定條件與因素土坡的滑動(dòng)：土方邊坡在一定范圍內(nèi)整體地沿某一滑動(dòng)面向下和向外移動(dòng)而喪失其穩(wěn)定性造成土壁塌方的主要原因有：

(1)邊坡過陡，使土體本身穩(wěn)定性不夠，尤其是在土質(zhì)差、開挖深度大的坑槽中，常引起塌方。

(2)雨水、地下水滲入基坑，使土體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)邊緣附近大量堆土，或停放機(jī)具、材料，或由于動(dòng)荷載的作用，使土體產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過土體的抗剪強(qiáng)度.邊坡護(hù)面措施：

覆蓋法，掛網(wǎng)法，掛網(wǎng)抹面法，土袋、砌磚壓坡法[見圖]

2.放坡開挖的適用條件場地允許（鄰近無重要建筑物和管線）土質(zhì)為一般粘性土或粉土以及碎石土、風(fēng)化巖石等良好土質(zhì)地下水位降至坑底1：m1.4.3土壁支護(hù)當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件和周圍環(huán)境不允許放坡時(shí)使用如下特殊支護(hù)結(jié)構(gòu)：基槽：橫撐式支撐基坑

：土釘墻、重力式水泥土墻、板式支護(hù)結(jié)構(gòu)等1.4.3.1基槽支護(hù)水平式支撐：間斷或連續(xù)的擋土板水平放置。間斷式：適于能保持直立壁的干土或天然濕度的粘土，深度在3m以內(nèi)。連續(xù)式：適于較潮濕的或散粒的土，深度在5m以內(nèi)。垂直式支撐：間斷或連續(xù)的擋土板垂直放置。適于土質(zhì)較松散或濕度很高土，地下水較少，深度不限。1.4.3.2.基坑支護(hù)1.重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)水泥土墻（水泥土攪拌樁）通過攪拌樁機(jī)將水泥與土進(jìn)行攪拌，形成柱狀的水泥加固土（攪拌樁）主動(dòng)土壓力是指擋土墻在土作用下發(fā)生負(fù)位移，或繞墻踵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。郎肯土壓力理論

無粘性土:主動(dòng)土壓力σ=γzKa取決于土的重度和深度，呈三角形分布。Ea=γKah212粘性土：由于土的粘聚力的因素,起到降低土壓力的作用（故為負(fù)值），呈矩形分布。2c√Ka

主動(dòng)土壓力為：γ

H

KaHHγ

H

Ka

√Ka2Cγ2c√Ka

=γz0KaZ0=Ep1Ep2常將滑動(dòng)土體分成若干豎直土條，求各土條對滑動(dòng)圓心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩，各取其總和，計(jì)算安全系數(shù)，這即為條分法的基本原理。深層攪拌樁機(jī)的組成由深層攪拌機(jī)（主機(jī)）、機(jī)架及灰漿攪拌機(jī)、灰漿泵等配套機(jī)械組成。深層攪拌樁機(jī)機(jī)組

1—主機(jī)；2—機(jī)架；3—灰漿拌制機(jī)；4—集料斗；5—灰漿泵；6—貯水池；

7—冷卻水泵；8—道軌；9—導(dǎo)向管；10—電纜；11—輸漿管；12—水管施工工藝

攪拌樁成樁工藝主要依據(jù)水泥摻入比及土質(zhì)情況而定“一次噴漿、二次攪拌”：水泥摻量較小，土質(zhì)較松時(shí)“二次噴漿、三次攪拌”a)

定位；b)預(yù)埋下沉；c)提升噴漿攪拌；d)重復(fù)下沉攪拌；e)重復(fù)提升攪拌；f)成樁結(jié)束圖1-32“一次噴漿、二次攪拌”施工流程邊噴漿邊提升2.板式支護(hù)結(jié)構(gòu)由兩大系統(tǒng)組成：擋墻系統(tǒng)和支撐(或拉錨)系統(tǒng)23頁圖懸臂式板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)則不設(shè)支撐(或拉錨)?；虞^淺，擋墻具有一定剛度時(shí)

擋墻系統(tǒng)常用的材料有槽鋼、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、灌注樁及地下連續(xù)墻等。鋼板樁鋼板樁之間通過鎖口互相連接，形成一道連續(xù)的擋墻。由于鎖口的連接，使鋼板樁連接牢固，形成整體，同時(shí)也具有較好的隔水能力。鋼板樁截面積小，易于打入。在基礎(chǔ)施工完畢后還可拔出重復(fù)使用。破壞形式總結(jié)板樁的工程事故，其失敗的原因主要有五方面：①

板樁的入土深度不夠，在土壓力作用下，板樁的入土部分走動(dòng)而出現(xiàn)坑壁滑坡(圖a)；②

支撐或拉錨的強(qiáng)度不夠(圖b、c)；③

拉錨長度不足，錨碇失去作用而使土體滑動(dòng)(圖d)；④

板樁本身剛度不夠，在土壓力作用下失穩(wěn)彎曲(圖e)；⑤

板樁位移過大，造成周邊環(huán)境的破壞(圖f)。為此，板樁的入土深度、截面彎矩、支點(diǎn)反力、拉錨長度及板樁位移稱為板樁的設(shè)計(jì)五大要素。a）荷載圖；b）彎矩圖；c）撓曲線；d）等值梁板式支護(hù)結(jié)構(gòu)圖1-27嵌固支承板樁等值梁計(jì)算簡圖

用等值梁法計(jì)算嵌固支承單支點(diǎn)板樁的步驟如下：

①分析作用于板樁上主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力；

②確定反彎點(diǎn)C（C至地面的距離hc1；板樁上土壓力強(qiáng)度為零的點(diǎn)）

即③將板樁在C點(diǎn)截?cái)?，利用ΣX＝0，ΣM＝0計(jì)算等值梁AC的支座反力RC和支撐或錨桿反力Tc1；

④計(jì)算板樁入土深度hd：RCR’ChC1h0例1-7計(jì)算單錨板樁的支撐反力及入土深度?；娱_挖深度為5.5m，設(shè)一道拉錨位于板樁頂端。已知土的重度γ＝18kN/m3，土的等效摩擦角φ＝30o。

Ka=tan2(45o-φ/2)=tan230o=0.33

Kp=tan2(45o+φ/2)=tan260o=3由∑X=0，∑Mc=0得：

Tc1=37.8kNRc=64.3kN

R’c=Rc=64.3kNhd=hc1+1.2h0=0.69+1.2×2.83=4.09m,入土深度為4.09米。拉錨的最小長度按下列兩式計(jì)算，取其中大值：

L＝L1＋L2

鋼板樁板樁墻的施工鋼板樁：三種打樁方法(1)單獨(dú)打入法

(2)圍檁插樁法

(3)分段復(fù)打樁

鋼板樁施工工藝過程：攪拌樁帷幕→挖土→噴射混凝土→打孔→插筋、注漿→鋪放、壓固鋼筋網(wǎng)→噴射混凝土→挖下層土板式支護(hù)結(jié)構(gòu)3.地下連續(xù)墻工藝過程：作導(dǎo)槽→鉆槽孔→放鋼筋籠→水下灌注混凝土→基坑開挖與支撐。鉆抓法中山市東河水利樞紐工程是在河中20多米厚的流塑性淤泥地質(zhì)上采用大型鋼板樁圍堰施工（1）內(nèi)支撐內(nèi)支撐鋼結(jié)構(gòu)支撐：鋼管（ф609）、型鋼（H型鋼）鋼筋混凝土支撐內(nèi)支撐圍檁1.3.2.2支撐外拉錨圍檁2）外拉錨擋墻頂部拉錨土錨桿拉錨外拉錨支架臺座墊板錨具拉桿橫梁套管拉桿錨固體擋墻遠(yuǎn)洋大廈擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造泛利大廈擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造3）斜撐式基坑土方開挖1.掌握基坑土方開挖的基本原則；

2.熟悉不同基坑開挖方法的選擇；

3.掌握各種開挖方法的施工流程。開挖基本原則

基坑工程開挖常用的方法有直接分層開挖、有內(nèi)支撐分層開挖、盆式開挖、島式開挖及逆作法開挖等，工程中可根據(jù)具體條件選用。在無內(nèi)支撐的基坑中，土方開挖中應(yīng)遵循“土方分層開挖、墊層隨挖隨澆”的原則；在有支撐的基坑中，應(yīng)遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，墊層也應(yīng)隨挖隨澆。此外，土方開挖的順序、方法必須與設(shè)計(jì)工況相一致。基坑(槽)土方開挖時(shí)應(yīng)對支護(hù)結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境進(jìn)行觀察和監(jiān)測，如出現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)處理，待恢復(fù)正常后方可繼續(xù)施工。直接分層開挖直接分層開挖包括放坡開挖及無支撐的基坑開挖。放坡開挖適合于基坑四周空曠、有足夠的放坡場地，周圍沒有建筑設(shè)施或地下管線的情況，在軟弱地基條件下，不宜挖深過大，一般控制在6~7m左右，在堅(jiān)硬土中，則不受此限制。放坡開挖施工方便，挖土機(jī)作業(yè)時(shí)沒有障礙，工效高，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求分層開挖或一次挖至坑底；基坑開挖后主體結(jié)構(gòu)施工作業(yè)空間大，施工工期短。無內(nèi)支撐支護(hù)可分為懸臂式（a）、拉錨式（圖b、c）、重力式（圖d）、土釘墻（圖e）等幾種。無內(nèi)支撐支護(hù)的土壁可垂直向下開挖，因此，不需在基坑邊留出很大的場地，便于在基坑邊較狹小、土質(zhì)又較差的條件下施工。同時(shí)，在地下結(jié)構(gòu)完成后，其坑邊回填土方工作量小。

a）懸臂式；b）拉錨式；c）土錨桿；d）重力式；e）土釘墻有內(nèi)支撐支護(hù)的基坑開挖在基坑較深、土質(zhì)較差的情況下，一般支護(hù)結(jié)構(gòu)需在基坑內(nèi)設(shè)置支撐。有內(nèi)支撐支護(hù)的基坑土方開挖比較困難，其土方分層開挖主要考慮與支撐施工相協(xié)調(diào)。a)

淺層挖土、設(shè)置第一層支撐；b)第二層挖土；c)設(shè)置第二層支撐；d)開挖第三層土

盆式開挖——基坑面積大、支撐或拉錨作業(yè)困難且無法放坡的基坑。開挖過程：先開挖基坑中央部分，形成盆式此時(shí)可利用留位的土坡來保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，此時(shí)的土坡相當(dāng)于“土支撐”。隨后再施工中央?yún)^(qū)域內(nèi)的基礎(chǔ)底板及地下室結(jié)構(gòu)形成“中心島”。在地下室結(jié)構(gòu)達(dá)到一定強(qiáng)度后開挖留坡部位的土方，并按“隨挖隨撐，先撐后挖”的原則，在支護(hù)結(jié)構(gòu)與“中心島”之間設(shè)置支撐最后再施工邊緣部位的地下室結(jié)構(gòu)。

優(yōu)點(diǎn)：盆式開挖方法支撐用量小、費(fèi)用低、盆式部位土方開挖方便，這在基坑面積很大的情況下尤顯出優(yōu)越性，因此，在大面積基坑施工中非常適用。缺點(diǎn)：但這種施工方法對地下結(jié)構(gòu)需設(shè)置后澆帶或在施工中留設(shè)施工縫，將地下結(jié)構(gòu)分兩階段施工，對結(jié)構(gòu)整體性及防水性亦有一定的影響。盆式開挖盆式開挖島式開挖當(dāng)基坑面積較大，而且地下室底板設(shè)計(jì)有后澆帶或可以留設(shè)施工縫時(shí)，還可采用島式開挖的方法這種方法與盆式開挖類似，但先開挖邊緣部分的土方，將基坑中央的土方暫時(shí)留置，該土方具有反壓作用，可有效地防止坑底土的隆起，有利支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。必要時(shí)還可以在留土區(qū)與擋土墻之間架設(shè)支撐。在邊緣土方開挖到基底以后，先澆筑該區(qū)域的底板，以形成底部支撐，然后再開挖中央部分的土方。

島式開挖2．開挖注意問題

（1）挖前先驗(yàn)線；（2）連續(xù)開挖盡快完，防止水流入；（3）坑邊堆土防坍塌：及時(shí)清運(yùn)；堆土0.8m以外，高≯1.5m；（4）嚴(yán)禁擾動(dòng)基底土，加強(qiáng)測量防超挖：預(yù)留層，保護(hù)層，抄平清底打木樁；（5）發(fā)現(xiàn)文物，古墓停挖、上報(bào)、待處理；（6）注意安全，雨后復(fù)工先檢查?；庸?/p>