土方工程《建筑施工技術(shù)》.ppt

建筑施工技術(shù),浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 施工教研室 2006.7.1,第1章 土石方工程,1.1概述 1.2土方與土方調(diào)配量計算 1.3土方工程施工要點 1.4土方工程機械化施工 1.5土方填筑與壓實 1.6土方工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與安全技術(shù)要求,1.1 概 述,常見的土方工程包括場地平整；土方的開挖、填筑和運輸 及排水、降水和土壁邊坡和支護結(jié)構(gòu)等；土方回填與壓實。 1.1.1土方工程的施工特點 工程量大，施工工期長，勞動強度大； 施工條件復(fù)雜且多位露天作業(yè) 1.1.2土的工程分類與現(xiàn)場鑒別方法 按土的開挖難易程度分為八類，如表1.1。表中一至四類為 土，五至八類為巖石。,表 1.1 土的工程分類,1.1.3土的基本性質(zhì),(1)土的天然含水量 土的含水量是土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比的百分率，即 式中： 土中水的質(zhì)量 土中固體顆粒的質(zhì)量。 （2）土的天然密度和干密度 土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，稱為土的天然密度。 式中：m土的總質(zhì)量；V土的天然體積 單位體積中土的固體顆粒的質(zhì)量稱為土的干密度。 式中：ms土中固體顆粒的質(zhì)量。,土的干密度越大，表示土越密實。工程上常把土的干密度作為評定土體密實 程度的標(biāo)準(zhǔn)，以控制填土工程的壓實質(zhì)量。土的干密度與土的天然密度之間有如 下關(guān)系： (3)可松性 自然狀態(tài)下的土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增大，以后雖經(jīng)回填壓實，仍不能 恢復(fù)其原來的體積。 土在天然 狀態(tài)下的體積（m3）； 土挖出后在松散狀態(tài)下的體積(m3)； 土經(jīng)回填壓（夯）實后的體積(m3),（4）滲透性 水流通過土中孔隙的難易程度，水在單位時間內(nèi)穿透土層的能力稱為滲透系 數(shù)，用k表示，單位為m/d。 式中： 水在土中的滲透速度，m/d 水力坡度，即兩點水頭差與其水平距離之比； 土的滲透系數(shù)，m/d。,1.2土方與土方調(diào)配量計算,1.2.1 基坑、基槽土方量計算,1.2.2.1場地設(shè)計標(biāo)高的確定,1.2.2場地平整土方量計算,1.2.2.1場地設(shè)計標(biāo)高的確定,1.2.2.2場地土方工程量計算,圖1.13 場地邊坡平面圖,1.2.3土方調(diào)配,1應(yīng)力求達到挖、填平衡和運輸量最小的原則。 2應(yīng)考慮近期施工與后期利用相結(jié)合的原則。 3盡可能與大型地下建筑物的施工相結(jié)合。 4調(diào)配區(qū)大小的劃分應(yīng)滿足主要土方施工機械工作面大小（如鏟運機鏟土長度）的要求，使土方機械和運輸車輛的效率能得到充分發(fā)揮。 1.2.3.2土方調(diào)配區(qū)的劃分,1.2.3.1土方調(diào)配原則,1用“最小元素法”編制初始調(diào)配方案 2最優(yōu)方案判別法 3.方案的調(diào)整,1.2.3.3 用“表上作業(yè)法”求解最優(yōu)調(diào)配方案,1.3土方工程施工要點,兩側(cè)擋土板水平放置,用工具 式或木橫撐借木楔頂緊,挖一層 土,支頂一層 適于能保持立壁的干土或天然 濕度的粘土類土,地下水很少,深 度在2m以內(nèi),1.3.2土方邊坡與土壁支撐,1.3.1施工準(zhǔn)備,擋土板水平放置,中間留出間隔,并在兩 側(cè)同時對稱立豎枋木,再用工具式或木橫撐 上下頂緊。適于能保持直立壁的干土或天 然濕度的粘土類土,地下水很少,深度在3m 以內(nèi)。,擋土板水平連續(xù)放置,不留間隙,然后兩 側(cè)同時對稱立豎枋木,上下各頂一根撐木, 端頭加木楔頂緊；適用于較松散的干土或 天然濕度的粘土類土,地下水很少,深度為 35m,擋土板垂直放置,連續(xù)或留適當(dāng)間隙,然后每側(cè)上下各水平頂一根枋木,再用橫撐頂緊；適于土質(zhì)較松散或濕度很高的土,地下水較少,深度不限,溝槽上部設(shè)連續(xù)或水平支撐,下部設(shè) 連續(xù)或垂直支撐； 適于溝槽深度較大,下部有含水土層情況,不沿擋土位置預(yù)先打入鋼軌、工字鋼或H 型鋼樁,間距11.5m,然后邊挖方,邊將3 6cm厚的擋土板塞進鋼樁之間擋土,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 適于地下水位較低,深度不很大的一般粘 性或砂土層中應(yīng)用,在開挖基坑的周圍打鋼板樁或鋼筋 混凝土板樁,板樁入土深度及懸臂長度 應(yīng)經(jīng)計算確定,如基坑寬度很大,可加 水平支撐；適于一般地下水、深度和 寬度不很大的粘性或砂土層中應(yīng)用,在開挖的基坑周圍打鋼板樁,在柱位置 上打入暫設(shè)的鋼柱,在基坑中挖土,每下挖 34m,裝上一層構(gòu)架支撐體系,挖土在鋼 構(gòu)架網(wǎng)格中進行,亦可不預(yù)先打入鋼柱,隨 挖隨接長支柱 適于在飽和軟弱土層中開挖較大、較 深基坑,鋼板樁剛度不夠時采用,在開挖基坑的周圍,用鉆機鉆孔,現(xiàn)場灌注鋼筋混凝土樁,達到強度后,在基坑中間用機械或人工挖土,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適于開挖較大、較深(6m)基坑,臨近有建筑物,不允許支護,背面地基有下沉、位移時采用。,同擋土灌注樁支撐,但在樁頂不設(shè)錨樁錨桿, 而是挖至一定深度,每隔一定距離向樁背面斜 下方用錨桿鉆機打孔,安放鋼筋錨桿,用水泥壓 力灌漿,達到強度后,安上橫撐,拉緊固定,在樁 中間進行挖土,直至設(shè)計深度。如設(shè)23層錨 桿,可挖一層土,裝設(shè)一次錨桿 適于大型較深基坑,施工期較長,鄰近有高 層建筑,不允許支護,鄰近地基不允許有任何下 沉位移時采用,系將擋土灌注樁在平面布置上由單排樁改為雙 排樁,呈對應(yīng)或梅花式排列,樁數(shù)保持不變,雙排樁 的樁徑d一般為400600mm,排距L為(1.53)d,在 雙排樁頂部設(shè)圈梁使其成為整體剛架結(jié)構(gòu)。亦可 在基坑每側(cè)中段設(shè)雙排樁,而在四角仍采用單排 樁。采用雙排樁支護可使支護整體剛度增大,樁的 內(nèi)力和水平位移減小,提高護坡效果.適于基坑較深 ,采用單排混凝土灌注樁擋土,強度和剛度均不能勝 任時使用,在開挖的基坑周圍,先建造混凝土或鋼筋混凝土 地下連續(xù)墻,達到強度后,在墻中間用機械或人工挖 土,直至要求深度。對跨度、深度很大時,可在內(nèi)部 加設(shè)水平支撐及支柱。用于逆作法施工,每下挖一 層,把下一層梁、板、柱澆筑完成,以此作為地下連 續(xù)墻的水平框架支撐,如此循環(huán)作業(yè),直到地下室的 底層全部挖完土,澆筑完成。 適于開挖較大、較深(10m)、有地下水、周圍 有建筑物、公路的基坑,作為地下結(jié)構(gòu)的外墻一部 分,或用于高層建筑的逆作法施工,作為地下室結(jié)構(gòu) 的部分外墻。,在開挖基坑的周圍先建造地下連續(xù)墻支護,在 墻中部用機械配合人工開挖土方至錨桿部位,用錨 桿鉆機在要求位置鉆孔,放入錨桿,進行灌漿,待達 到強度,裝上錨桿橫梁,或錨頭墊座,然后繼續(xù)下挖 至要求深度,如設(shè)23層錨桿,每挖一層裝一層,采 用快凝砂漿灌漿。 適于開挖較大、較深(10m)、有地下水的大型 基坑,周圍有高層建筑,不允許支護有變形、采用機 械挖方、要求有較大空間、不允許內(nèi)部設(shè)支撐時 采用。,在基坑周圍打板樁或設(shè)擋土灌注樁,在內(nèi) 側(cè)放坡挖中間部分土方到坑底,先施工中間 部分結(jié)構(gòu)至地面,然后再利用此結(jié)構(gòu)作支承 向板樁(灌注樁)支水平橫頂撐,挖除放坡部分 土方,每挖一層支一層水平橫頂撐,直到設(shè)計 深度,最后再建該部分結(jié)構(gòu)。 適于開挖較大、較深的基坑,支護樁剛 度不夠,又不允許設(shè)置過多支撐時用 。,在基坑周圍打板樁或設(shè)擋土灌注樁 ,在內(nèi)側(cè)放坡挖中間部分土方到坑底, 并先施工好中間部分基礎(chǔ),再從基礎(chǔ)向 樁上方支斜頂撐,然后再把放坡的土方 挖除,每挖一層,支一層斜撐,直至坑底, 最后建該部分結(jié)構(gòu)。 適于開挖較大、較深基坑、支護樁 剛度不夠、坑內(nèi)不允許設(shè)置過多支撐 時用。,深層攪拌水泥土樁是加固飽和軟土的一種新方法，最早用于加固軟土地 基，近年來發(fā)展作為防滲墻及淺基坑的擋土支護樁。它由攪拌樁機將水泥和土 強行攪拌，形成柱狀的攪拌水泥土樁，水泥土柱狀加固體連續(xù)搭接形成密封擋 墻；兼具隔水作用的擋土支護樁通常布置成格柵式要求相鄰樁搭接不小于 20cm，格柵的截面置換率（加固土面積與總面積之比）為0.60.8。它適用于 46m深的沿海地區(qū)如滬、江浙、閩、粵等的軟土地基基坑，采取卸荷方法最 大可達7m。,利用深層攪拌水泥土樁的良好止水性能作帷幕，與灌注樁（鉆孔灌注樁、沉 管灌注樁或人工挖孔灌注樁）的擋土性能結(jié)合起來，可以支護較深的基坑。同時 基坑四周地下水被封閉，僅在基坑內(nèi)降水排水，即可開挖土方。 深層攪拌水泥土樁與擋土灌注樁結(jié)合支護是軟土、普通粘土及地下水位較高 地區(qū)深基坑支護的主要方法，其應(yīng)用是止水擋土支護結(jié)構(gòu)中較廣泛的。它有懸臂 樁和有錨樁兩類，前者一般適用深度7m以下的基坑，后者則可達18m的基坑深 度。有錨樁是在樁后設(shè)柔性系桿（如鋼索、土錨桿等）或在樁前設(shè)剛性支撐（如 鋼筋混凝土大梁、型鋼、鋼管）加以固定。,鋼板樁是一種較老的基坑支護，適用于軟土、淤泥質(zhì)土、松散砂土及地下 水多地區(qū)。鋼板樁的種類很多，基本上分為平板與波浪形板樁兩類，每類中 又有多種形式。平板樁(圖1.26槽鋼和圖1.27a一字型截面)承受軸向應(yīng)力的性 能良好，易打入地下，但長軸方向抗彎強度較小，常用于4m以下深度的較淺 基坑或基槽，一般采用懸臂式板樁即依靠入土部分的土壓力來維持板樁的穩(wěn) 定或頂部設(shè)一道支撐或拉錨。,圖1.26 槽鋼鋼板樁截面型式,圖1.27 常用鎖口的鋼板樁截面型式(a) 一字型截面,波浪式板樁，尤其是“拉森”式鋼板樁(圖1.27b)抗彎性能都較好，施工應(yīng)用較 多。它有懸臂式板樁和有錨板樁兩類，前者一般適用深度10m以下的基坑，后者 則可達16m的基坑深度。有錨板樁是在板樁墻后設(shè)柔性系桿（如鋼索、土錨桿 等）或在板樁墻前設(shè)剛性支撐（如大型型鋼、鋼管）加以固定。當(dāng)基坑特別寬大 或基坑內(nèi)不允許有剛性支撐阻攔時，則可設(shè)置柔性系桿。,圖1.27 常用鎖口的鋼板樁截面型式 (b) U型截面,在基坑開挖坡面，用機械鉆孔或洛陽鏟成， 孔內(nèi)放鋼筋并注漿，在坡面安裝鋼筋網(wǎng)，噴射 C20厚80200mm厚的混凝土，使土體、鋼筋與 噴射混凝土面板結(jié)合，成為深基坑土釘支護，如 圖1.30所示，基坑坡面可以豎直90，也可是 80左右，土釘長度按計算確定。 適宜于地下水位以上或經(jīng)降水措施后的雜填 土、普通粘土或非松散性的砂土，在我國北方、 南方應(yīng)用都較普遍?；由疃纫话阍?5m以下， 國內(nèi)資料表明土釘支護已做到18m。,圖1.30 土釘實例,1.3.3施工排水與降水,1.3.3.1集水井降水,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；,1.3.3.2井點降水,圖1.24 輕型井點降低地下水位全貌圖,水下挖土法; 打板樁法; 搶挖法; 地下連續(xù)墻法 ; 枯水期施工法;,當(dāng)基坑或溝槽寬度小于6m， 且降水深度不超過5m時，可用單 排線狀井點,布置在地下水流的上 游一側(cè)，兩端延伸長度不小于坑 槽寬度。 如寬度大于6m或土質(zhì)不良， 則用雙排線狀井點,位于地下水流 上游一排井點管的間距應(yīng)小些， 下游一排井點管的間距可大些。 面積較大的基坑宜用環(huán)狀井點 有時亦可布置成U形，以利挖土 機和運土車輛出入基坑。井點管 距離基坑壁一般可取0.71.2m， 以防局部發(fā)生漏氣。井點管間距 一般為0.8m、1.2m、1.6m或 2.0m、2.4m,由計算或經(jīng)驗確定。 井點管在總管四角部位適當(dāng)加 密。,井點管埋設(shè)面至基坑底 面的距離； 降低后的地下水位至基坑 中心底面的距離，一般取0.5 1.0m。 水力坡度，實測 單排井點1/41/5，雙排井點1/7，環(huán)狀井點1/101/12； 基坑短邊方向井點管至基坑中心的 水平距離。,圖1.34 環(huán)狀井點系統(tǒng)涌水量計算簡圖 (a)無壓完整井； (b)無壓非完整井,對于無壓完整井(圖1.34a)的環(huán)狀井點系統(tǒng)，涌水量計算公式為：,輕型井點系統(tǒng)設(shè)計實例,圖1.36 井點管的埋設(shè) (a)沖孔 (b)埋管,圖1.37 回灌井點布置 (a)回灌井點布置 (b)回灌井點水位圖 1降水井點2回灌井點3原水位線4基坑內(nèi)降低后的水位線5回灌后水位線,1.4 土方工程的機械化施工,(1)推土機,圖1.41 液壓式推土機外形圖,1.4.1常用土方施工機械,圖1.42 下坡推土法,圖1.43 槽形推土,圖1.44 并列推土,圖1.45 分批集中一次推送,(2)鏟運機,圖1.46 G6-2.5型拖式鏟運機外形圖,圖1.47 CL7型自行式鏟運機外形圖,圖1.49 跨鏟法,圖 1.50 推土機助鏟,圖1.51 雙聯(lián)鏟運法,(3) 挖土機,圖1.52 正鏟挖土機開挖方式 (a)側(cè)向開挖；（b）正向開挖 1正鏟挖土機；2自卸汽車,圖1.53 正鏟一層通道多次開挖基坑 、為通道斷面及開挖順序,圖1.56 履帶式機械傳動反鏟挖土機 圖 1.57 液壓反鏟挖土機工作尺寸,圖1.58 反鏟挖土機開挖方式 （a）溝端開挖； (b) 溝側(cè)開挖 1反鏟挖土機；2自卸汽車；3棄土堆,圖1.60 履帶式拉鏟挖土機 圖1.61 履帶式抓鏟挖土機,圖1.63 1坡道； 2枕木垛,圖1.62 接力式挖土示意,1.4.2 土方挖運機械選擇和機械挖土的注意事項,圖 1.64 基坑挖土方式 （a）放坡開挖（b）直立壁無支撐開挖（c）直立壁內(nèi)支撐開挖（d）直立壁土錨開挖,1.4.3基坑土方開挖方式,盆式開挖順序,圖1.66 島式開挖及支撐的施工順序示意圖,表1.14 基坑監(jiān)控項目表,1.4.4基坑支護工程的現(xiàn)場監(jiān)測,表1.15 基坑變形的監(jiān)控值（單位：cm),1.5土方填筑與壓實,對填方土料應(yīng)按設(shè)計要求驗收后方可填入。 如設(shè)計無要求，按施工手冊要求如下： 碎石類土、砂土（使用細、粉砂時應(yīng)取得設(shè)計單位同意）和爆破石碴可用作表層以下的填料；含水量符合壓實要求的粘性土，可用作各層填料；碎塊草皮和有機質(zhì)含量大于8%的土，僅用于無壓實要求的填方。含有大量有機物的土，容易降解變形而降低承載能力；含水溶性硫酸鹽大于5%的土，在地下水的作用下，硫酸鹽會逐漸溶解消失，形成孔洞影響密實性；因此前述兩種土以及淤泥和淤泥質(zhì)土、凍土、膨脹土等均不應(yīng)作為填土。,1.5.1土料選擇與填筑要求,(1)碾壓法,圖1.69 羊足碾,圖1.67 光輪壓路機 （a）兩軸兩輪；（b）兩軸三輪,1.5.2填土壓實方法,圖1.70 輪胎壓路機,圖1.71 蛙式打夯機 1夯頭；2夯架； 3三角膠帶；4底盤,(1)壓實功的影響 (2)含水量的影響,圖1.73 土的干密度與含水量關(guān)系,圖1.72 土的密度與壓實功的關(guān)系,1.5.3填土壓實質(zhì)量的影響因素,圖1.74 壓實作用沿深度的變化,1.6土方工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與安全技術(shù)要求,1.6.1土方開挖、回填質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),1.7工程實踐案例,【案例1.7.1】 杭州天工藝苑工程地下室圍護綜合施工實錄,A-A,圖1.76 攪拌樁連接方法,圖1.75 地下室圍護結(jié)構(gòu)平面圖,【案例1.7.2】某工程基坑支護事故,圖 1.78 支護樁設(shè)計和實際施工的開挖剖面及樁身、壓頂配筋圖,