建筑施工課件-第02章土方工程

第02章土方工程建筑施工2011.91、土的工程性質(zhì)及其對施工的影響；2、土壁支護(hù)與邊坡；3、填土壓實。內(nèi)容提要主要內(nèi)容：學(xué)習(xí)重點：1、土的分類及工程性質(zhì)；2、基坑邊坡及支護(hù)；3、土方機(jī)械化施工及土方工程質(zhì)量驗收。2011.92-1概述2011.9一、土方工程的施工特點1、特點工程量大；勞動強(qiáng)度大、工期長；施工受場地及氣候限制，施工條件復(fù)雜。采用機(jī)械化施工做好施工組織設(shè)計合理安排施工計劃，盡可能避開雨季施工2、對策2011.9二、土的分類與鑒別松軟土、普通土、堅土、砂礫堅土、軟石、次堅石、堅石、特堅硬石按土開挖的難易程度將土分為八類：1、松土和普通土可直接用鐵鍬開挖，或用鏟運機(jī)、推土機(jī)、挖土機(jī)施工；2、堅土、砂礫堅土和軟石用鎬、撬棍開挖，或預(yù)先松土，部分用爆破的方法施工；3、次堅石、堅石和特堅硬石一般要用爆破方法施工。2011.9土的分類土的名稱可松性系數(shù)現(xiàn)場鑒別方法KSK’s一類土(松軟土)砂，亞砂土，沖積砂土層，種植土，泥炭(淤泥)1.08～1.171.01～1.03能用鍬、鋤頭挖掘二類土(普通土)亞粘土，潮濕的黃土，夾有碎石、卵石的砂，種植土，填筑土及亞砂土1.14～1.281.02～1.05用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松三類土(堅土)軟及中等密實粘土，重亞粘土，粗礫石，干黃土及含碎石、卵石的黃土、亞粘土，壓實的填筑土1.24～1.301.04～1.07要用鎬，少許用鍬、鋤頭挖掘，部分用撬棍四類土(砂礫堅土)重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密實的黃土，天然級配砂石，軟泥灰?guī)r及蛋白石1.26～1.321.06～1.09整個用鎬、撬棍，然后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘2011.9五類土(軟石)硬石炭紀(jì)粘土，中等密實的頁巖、泥灰?guī)r、白堊土，膠結(jié)不緊的礫巖，軟的石炭巖1.30～1.451.10～1.20用鎬或撬棍、大錘挖掘，部分使用爆破方法六類土(次堅石)泥巖，砂巖，礫巖，堅實的頁巖，泥灰?guī)r，密實的石灰?guī)r，風(fēng)化花崗巖，片麻巖1.30～1.451.10～1.20用爆破方法開挖,部分用風(fēng)鎬七類土(堅石)大理巖，輝綠巖，玢巖，粗、中?；◢弾r，堅實的白云巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r，風(fēng)化痕跡的安山巖、玄武巖1.30～1.451.10～1.20用爆破方法開挖八類土(特堅硬石))安山巖，玄武巖，花崗片麻巖，堅實的細(xì)?；◢弾r、閃長巖、石英巖、輝長巖、輝綠巖、玢巖1.45～1.501.20～1.30用爆破方法開挖2011.9三、土的工程性質(zhì)1、土的工程性質(zhì)的意義土方施工方法的選擇；勞動量和機(jī)械臺班的消耗及工程費用。2、土的工程性質(zhì)土的組成；土的含水量；土的天然密度和干密度；土的可松性系數(shù)；土的滲透性；土的壓實性。2011.91）土的組成土的三相示意圖土由土顆粒﹑水﹑空氣三部分組成。2011.9土的含水量隨氣候條件、雨雪和地下水的影響而變化，對土方邊坡的穩(wěn)定性及填方密實程度有直接的影響。土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比的百分率。2.土的含水量工程意義：2011.93.土的天然密度和干密度土的天然密度

在天然狀態(tài)下，單位體積土的質(zhì)量。它與土的密實程度和含水量有關(guān)。干密度

土的固體顆粒質(zhì)量與總體積的比值。在一定程度上，土的干密度反映了土的顆粒排列緊密程度。土的干密度愈大，表示土愈密實。土的密實程度主要通過檢驗填方土的干密度和含水量來控制。2011.94.土的可松性天然土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增加，雖經(jīng)振動夯實，仍然不能完全復(fù)原，土的這種性質(zhì)。指標(biāo)：可松性系數(shù)計算車輛裝運土方體積及挖土機(jī)械的主要參數(shù)計算填方所需挖土工程量的主要參數(shù)2011.95.土的滲透性土體被水透過的性質(zhì)。指標(biāo)：滲透系數(shù)（見下頁表）單位時間內(nèi)水穿透土層的能力，以m/d表示2011.9土的名稱滲透系數(shù)(m/d)土的名稱滲透系數(shù)(m/d)粘土＜0.005中砂5.00～20.00亞粘土0.005～0.10均質(zhì)中砂35～50輕亞粘土0.10～0.50粗砂20～50黃土0.25～0.50圓礫石50～100粉砂0.50～1.00卵石100～500細(xì)砂1.00～5.00土的滲透系數(shù)參考表2011.96.土的壓實性表示土的緊密程度。指標(biāo)：壓實系數(shù)意義：

在考慮土方邊坡穩(wěn)定、進(jìn)行填土壓實等情況時，要考慮到土的密實度，進(jìn)而考慮到天然密度、干密度及含水量。

λc＝ρd/ρmax

ρd－土的實際干密度

ρmax－土的最大干密度2011.92-2基坑排水、降水2011.9當(dāng)基坑挖至接近地下水位時，在坑底設(shè)置集水坑，并在坑底四周開挖具有一定坡度的排水溝，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——排水溝2——集水井3——水泵一、集水井（坑）降水（明排水）2011.9集水坑的設(shè)置要求：數(shù)量：每隔20—40m一個直徑（寬度）：0.6—0.8m深度：保持低于挖土面0.7—1.0m簡單、經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用較廣；易產(chǎn)生流砂、管涌、邊坡塌方等問題。集水坑降水法的優(yōu)缺點：流砂：

當(dāng)基坑挖至地下水位以下，且采用集水坑降水時，如果坑底、坑壁的土顆粒形成流動狀態(tài)隨地下水的滲流不斷涌入基坑的現(xiàn)象。2011.9a）水在土中滲流時的力學(xué)現(xiàn)象b）動水壓力對對地基土的影響動水壓力原理圖關(guān)鍵因素：動水壓力的大小和方向2011.9

在基坑開挖前，先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的井點管和濾水管，挖方前和挖方過程中利用抽水設(shè)備，通過井點管抽出地下水，使地下水位降至坑底以下，避免產(chǎn)生坑內(nèi)涌水、塌方和坑底隆起現(xiàn)象，保證土方開挖正常進(jìn)行。二、井點降水2011.9類型：管井井點、噴射井點、電滲井點、輕型井點適用：項次井點類別土的滲透系數(shù)（m/d）降低水位深度（m）1單級輕型井點0.1～503～62多級輕型井點0.1～506～123電滲井點<0.1根據(jù)選用的井點確定4管井井點20～2003～55噴射井點0.1～28～206深井井點10～250>152011.9組成輕型井點1）當(dāng)基槽寬度小于6m，且降水深度不超過5m時可采用單排點，布置在地下水流的上游一側(cè)；2）溝槽寬>6m,土質(zhì)不良時采用雙排井點；3）當(dāng)基坑面積較大時則應(yīng)采用環(huán)形井點；4）當(dāng)土方施工機(jī)械需要進(jìn)出基坑時，可采用U形井點。管路系統(tǒng)：濾管、井點管、彎管、總管抽水設(shè)備：真空泵、離心泵平面布置（見下頁圖）2011.9輕型井點的平面布置U形井點雙排井點單排井點環(huán)狀井點2011.9輕型井點的降水深度，從理論上講可達(dá)10.3m，但由于管路系統(tǒng)的水頭損失，其實際的降水深度一般不宜超過6m（否則要用二級井點，如右圖所示）。式中：H1——井點管埋設(shè)面至坑底面的距離；h——降低后的地下水位到基坑中心底面的距離，一般為0.5～1m；I——地下水降落坡度，環(huán)形井點為1／10，單排井點為1／5（下頁圖）；L——井點管至基坑中心的水平距離。二級輕型井點

1—第一級井點管2—第二級井點管高程布置：H≥H1＋h＋I(xiàn)L2011.9環(huán)形井點的布置圖單排線狀井點的布置圖2011.91）輕型井點使用時，一般應(yīng)連續(xù)抽水（特別是開始階段）。2）正常的出水規(guī)律是“先大后小，先混后清”。3）在抽水過程中，還應(yīng)檢查有無堵塞“死井”（工作正常的井管，用手觸摸時，應(yīng)有冬暖夏涼的感覺，或從彎聯(lián)管上的透明閥門）觀察。輕型井點的施工：1）安裝程序：總管→井點管→彎聯(lián)管把井點總管聯(lián)接→抽水設(shè)備。2）井水管的埋設(shè)方法：沖水管沖孔、鉆孔、水沖法及振動水沖法。降水施工要點：2011.9降水的影響：1）產(chǎn)生較大的地面沉降2）使周圍建筑基礎(chǔ)下沉或房屋開裂防止的措施：1）設(shè)置止水帷幕2）回灌井點補充地下水3）減緩降水速度法2011.9

水井種類

a)無壓完整井b)無壓非完整井c)承壓完整井d)承壓非完整井2011.9

環(huán)形井點涌水量計算簡圖

a）無壓完整井b）無壓非完整井2011.9

管井井點

a）鋼管管井b）混凝土管管井1—沉砂管2—鋼筋焊接骨架3—濾網(wǎng)4—管身5—吸水管6—離心泵7—小礫石過濾層8—粘土封口9—混凝土實管10—混凝土過濾管11—潛水泵12—出水管2011.9

電滲井點布置示意

1—陽極2—陰極3—用扁鋼、螺栓或電線將陰極連通4—用鋼筋或電線將陽極連通5—陽極與發(fā)電機(jī)連接電線6—陰極與發(fā)電機(jī)連接電線7—直流發(fā)電機(jī)（或直流電焊機(jī)）8—水泵9—基坑10—原有水位線11—降水后的水位線2011.9

輕型井點降低地下水位全貌圖

1—井點管2—濾管3—總管4—彎聯(lián)管5—水泵房6—原有地下水位線7—降低后地下水位線2011.9

濾管構(gòu)造

1—鋼管2—管壁上小孔3—纏繞的鐵絲4—細(xì)濾網(wǎng)5—粗濾網(wǎng)6—粗鐵絲保護(hù)網(wǎng)7—井點管8—鑄鐵頭2011.9

噴射井點設(shè)備及平面布置簡圖

1—噴射井管2—濾管3—進(jìn)水總管4—排水總管5—高壓水泵6—水池7—水泵8—內(nèi)管9—外管10—噴嘴11—混合室12—擴(kuò)散管13—壓力表2011.92-3土方機(jī)械化施工2011.9一、推土機(jī)1、類型：索式借助本身自重切土（深度較小）油壓式強(qiáng)制切土（深度較大）2011.9

1）下坡推土借助機(jī)械本身自重作用，提高效率30%2）并列推土增大推土量、減少土的散失3）多鏟集運多次鏟土、分批集中、一次推送4）槽形推土增加推土量10%—30%運輸距離宜在100m內(nèi)，以40-60m效率最高2、推土機(jī)的施工方法：3、適用情況：多用于地形起伏不大的場地平整，開挖深度在1.5m以內(nèi)的基坑、回填基坑與溝槽，推筑高度在1.5m以內(nèi)的路基、堤壩。2011.91、類型：拖式自行式行走方式油壓式索式操作機(jī)構(gòu)2、作用：

鏟土、運土、卸土、填筑、整平二、鏟運機(jī)2011.93、適用：

適用于含水量不大的一至三類土地直接挖運。不適于在礫石層、凍土地帶和沼澤區(qū)施工。4、經(jīng)濟(jì)運距：

自行式800—1500m拖式

200—350m2011.91）環(huán)形路線2）“8”字形路線環(huán)形路線“8”字形路線減少拐彎次數(shù)與空車行駛距離5、運行路線：2011.91、種類：1）按行走裝置：履帶式、輪胎式2）按工作裝置：正鏟、反鏟、拉鏟、抓鏟3）按操作機(jī)構(gòu)：機(jī)械式、液壓式三、單斗挖掘機(jī)（a）正鏟（b）反鏟（c）拉鏟（d）抓鏟單斗挖土機(jī)工作裝置的類型2011.91）正鏟特點：向前向上、強(qiáng)制切土作業(yè)方式（見下頁圖）正向挖土、側(cè)向卸土正向挖土、后方卸土適用：開挖深度4m左右的基坑、基槽和管溝2、特點及適用情況：2011.9

a)正向挖土、側(cè)向卸土b)正向挖土、后方卸土1—正鏟挖土機(jī)2—自卸汽車

正鏟挖土機(jī)作業(yè)方式2011.92011.92）反鏟特點：后退向下、強(qiáng)制切土作業(yè)方式（見下頁圖）溝端開挖溝側(cè)開挖適用：開挖深度4m左右的基坑、基槽和管溝，最大開挖深度可達(dá)4-6.8m。2011.9

a）溝端開挖b）溝側(cè)開挖

1—反鏟挖土機(jī)2—自卸汽車3—棄土堆反鏟挖土機(jī)作業(yè)方式2011.93）拉鏟特點：后退向下、自重切土作業(yè)方式：（見下頁圖）溝端開挖溝側(cè)開挖適用：開挖大型基坑及水下挖土，填筑路基，修筑堤壩。2011.9

a）溝側(cè)開行b）溝端開行拉鏟挖土機(jī)作業(yè)方式2011.94）抓鏟特點：直上直下、自重切土適用：開挖大型基坑及水下沉井。抓鏟挖土機(jī)2011.92-4土方邊坡與支護(hù)2011.9一、土方邊坡放坡開挖1、放坡土方挖成上口大、下口小、留出一定的坡度，靠土的自穩(wěn)保證土壁穩(wěn)定的措施。放坡大小與土質(zhì)、開挖深度、開挖方法、邊坡留置時間長短、排水情況及附近堆土等有關(guān)?；樱ú郏┓牌麻_挖往往比較經(jīng)濟(jì)，但在場地狹小地段施工不允許放坡時，一般可采用支撐護(hù)坡。2011.9以挖方深度(或填方深度)h與底寬b之比表示，即土方邊坡坡度=h/b=1/(b/h)=1∶m

式中：m=b/h稱為邊坡系數(shù)。2、土方邊坡的坡度2011.9當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好、土質(zhì)均勻且地下水位低于基坑(槽)或管溝底面標(biāo)高時，挖方邊坡可做成直立壁不加支撐，但深度不宜超過下列規(guī)定：土的類別挖方深度/m密實、中密的砂土和碎石類土1.0m硬塑、可塑的輕亞粘土及亞粘土1.25m硬塑、可塑的粘土忽然碎石類土1.5m堅硬的粘土2.0m直立壁不加支撐挖方深度2011.9當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好，土質(zhì)均勻且地下水位低于基坑(槽)或管溝底面標(biāo)高時，挖方深度在5m以內(nèi)且不加支撐的邊坡的最陡坡度。土的類別

邊坡坡度(高∶寬)坡頂無荷載坡頂有靜載坡頂有動載中密的砂土1∶1.001：1.251：1.50中密的碎石類土(充填物為砂土)1：0.751：1.001：1.25硬塑的粉土1：0.671：0.751：1.00中密的碎石類土(充填物為粘性土)1：0.501：0.671：0.75硬塑的粉質(zhì)粘土、粘土1：0.331：0.501：0.67老黃土1：0.101：0.251：0.33軟土(經(jīng)井點降水后)1：1.00----2011.9二、土壁支護(hù)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。1、土壁穩(wěn)定土體內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力保持平衡。土壁塌方的主要原因2011.9231354(a)(b)（a）

斷續(xù)式水平擋土板支撐；（b）垂直擋土板支撐橫撐式支撐1——水平擋土板；2——垂直支撐；3——工具式支撐；4——垂直擋土板；5——水平支撐2、基槽支護(hù)結(jié)構(gòu)2011.93、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)作用：在基坑施工期間擋土、擋水，以保證基坑開挖和基礎(chǔ)施工的安全和順利。類型：按受力：重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)邊坡穩(wěn)定式支護(hù)結(jié)構(gòu)按材料：鋼板樁、鋼筋混凝土灌注樁、地下連續(xù)墻、深層攪拌水泥土樁、旋噴樁、土釘墻。2011.9固化劑：水泥或石灰特點：施工無震動、噪音、無廢水泥漿；坑內(nèi)無需支撐拉錨，優(yōu)良的抗?jié)B特性；1）重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)深層攪拌水泥土樁擋墻利用一種特殊的攪拌頭或鉆頭，鉆進(jìn)地基至一定深度后，噴出固化劑，與地基土強(qiáng)行拌和而形成的加固土樁體。2011.9適用于加固淤泥質(zhì)土、粘土；國外最大深度60m，國內(nèi)12－18m；支擋高度國內(nèi)最深9m。2011.92011.9鉆孔后將鉆桿從地基土深處逐漸上提，同時利用插入鉆桿端部的旋轉(zhuǎn)噴嘴，將水泥漿固化劑噴入地基土中形成水泥土樁。高壓旋噴樁擋墻2011.9適用于：地下水位較低,深度不很大的一般粘性或砂土層中。2）非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)H型鋼支柱擋板支護(hù)擋墻沿?fù)跬廖恢妙A(yù)先打入鋼軌、工字鋼或H型鋼樁,間距1～1.5m,然后邊挖方,邊將3～6cm厚的擋土板塞進(jìn)鋼樁之間擋土,并在橫向擋板與型鋼樁之間打入楔子,使橫板與土體緊密接觸。2011.9形式：平板樁和波浪式板樁。（見下頁圖）鋼板樁挖土之前在基坑的周圍打入鋼板樁或鋼筋混凝土板樁，板樁入土深度及懸臂長度應(yīng)經(jīng)計算確定，如基坑深度較大，可加水平支撐。適用于：一般地下水位較高的粘性或砂土層。2011.92011.92011.9鋼板樁單獨打入法：適用于樁長小于10m，且工程要求不高的鋼板樁支撐施工。雙層圍檁插樁法：在樁的軸線兩側(cè)先安裝雙層圍檁(一定高度的鋼制柵欄)支架后，將鋼板樁依次鎖口咬合全部插入雙層圍檁間。鋼板樁的施工：鋼板樁打入法：單獨打入法、雙層圍檁插樁法和分段復(fù)打法。2011.9分段復(fù)打法：在板樁軸線一側(cè)安裝好單層圍檁支架，將10～20塊鋼板樁拼裝組成施工段插入土中一定深度，形成一段鋼板樁墻，即屏風(fēng)墻。2011.9在開挖的基坑周圍，現(xiàn)場灌注鋼筋混凝土樁，達(dá)到強(qiáng)度后，在基坑中間用機(jī)械或人工挖土，下挖1m左右裝上橫撐，在樁背面裝上拉桿與已設(shè)錨樁拉緊，然后繼續(xù)挖土至要求深度。在樁間土方挖成外拱形，使之起土拱作用。如基坑深度小于6m，或鄰近有建筑物，亦可不設(shè)錨拉桿，采取加密樁距或加大樁徑處理。鋼筋混凝土灌注樁排樁擋墻適用于：開挖較大、較深（>6m）基坑，臨近有建筑物、不允許支護(hù)，背面地基有下沉、位移時采用。2011.92011.9SMW擋土墻是先施工水泥土擋墻，最后按一定的形式在其中插入型鋼（如H鋼），即形成一種勁性復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)。SMW擋土墻適用：SMW適宜的基坑深度為6～10m，國外開挖深度已達(dá)20m。特點：止水好，剛度大，構(gòu)造簡單，型鋼插入深度一般小于攪拌深度，型鋼可回收重復(fù)使用，成本較低。2011.9（a）全位“滿堂”；（b）全位“1隔1”（c）全位“1隔2”；（d）半位“滿堂”；（e）半位“1隔1”2011.9優(yōu)點：結(jié)構(gòu)整體性好，剛度大，可作防滲墻，形狀靈活。地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻已是目前深基坑的主要支護(hù)結(jié)構(gòu)之一。對地下結(jié)構(gòu)層數(shù)