第1章 土方工程.ppt
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1、建筑施工技术,Architetural construction,0绪论 0.1建筑施工是?,0.2建筑施工技术课学?,学习建筑产品建造过程的施工工艺和施工方法。,0.3 这门课特点是什么? 最大的特点是实践性极强。它不是高精尖理论,是实践的总结。 源于实践又应用于实践,0.4 如何学? 最主要的是想方设法缩短与实践的距离。,怎么缩短? 自己联系一些工地,周末去看看,将本周学习的内容在现场进行“对号入座”; 利用社会实践等机会到施工现场参与管理; 重视和珍惜现场教学和生产实习的学习; 课堂上认真听老师的讲解; 要有“悟”性。,“不经历风雨,怎么见彩虹” 一切还要靠同学们自己的努力 祝同学们早日
2、成才。,第一章 土方工程,施工技术,常见土方工程有:场地平整、基坑(槽)与管沟的开挖,人防工程及地下建筑物的土方开挖,路基填土及碾压等 土方工程的施工过程有:开挖、运输、填筑、平整和压实等主要施工过程,以及排水、降水和土壁支撑等准备工作与辅助工作。,施工技术,第一节 概述 一、土方工程的施工特点: 工业与民用建筑工程中土方工程一般分为四类: 1.场地平整 2.基坑(槽)及管沟开挖 3.地下工程大型土方开挖 4.土方填筑 土方工程的特点: (1)工程量大,施工工期长,施工条件复杂,劳动强度大; (2)多为露天作业,施工受当地气候条件影响大,且土的种类繁多,成分复杂,工程地质及水文地质变化多,也对
3、施工影响较大。,施工技术,二、土的工程分类 土的分类方法较多,依土的颗粒级配或塑性指数分类;依土的沉积年代分类和土的工程特点分类等。根据土的坚硬程度和开挖的方法将土分为八类土。见表 依次为:松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石等八类。前四类属一般土,后四类属岩石,土的这种八类分类法及其现场鉴别方法见下表,施工技术,三、土的基本性质 (一)土的组成 土由土颗粒(固相)、水(液相)和空气(气相)三部分组成,可用三相图表示。,1土的可松性与可松性系数 天然土经开挖后,其体积因松散而增加,虽经振动夯实,仍不能完全恢复原来,这种现象称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示,即:,
4、最初可松性系数 1.081.5 最后可松性系数 1.011.3 V1 土在自然状态下的体积。 m3 V2 土经开挖后松散状态下的体积。 m3 V3 土经回填压实后的体积。 m3 用途: KS:可估算装运车辆和挖土机械 KS :可估算填方所需挖土的数量,(二)土的物理性质,案例1:要将500m3的普通土开挖后运走,问实际需要运走的土多少?如果需要回填500m3的亚粘土,问需挖方体积是多少?(Ks=1.2, Ks / =1.04) 解:V2=V1Ks=5001.2=600m3 V1=V3Ks / =5001.04=480.8m3,案例 2,某基坑208m3 ,现需回填,用2m3 的装载车从附近运土
5、,问需要多少车次的土? ( KS=1.20 , KS=1.04 ),答:填方用土: V1 = V3/ KS=208/1.04=200m3(原状土) V2 = KS V1 =1.02*200=240m3(松散土) 2m3 的装载车运土需要车次: n=240/2=120车次,原状土经机械压实后的沉降量,经验公式: S=P/C S原状土经机械压实后的沉降量(cm) P机械压实的有效作用力(kg/cm2) C原状土的抗陷系数(kg/cm3),按表取值,施工技术,2土的天然含水量 在天然状态下,土中水的含水量()是土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率表示。即: 100 式中 mw土中水的质量 ms土中
6、固体颗粒经温度为105后的质量 土的含水量测定方法: 把土样称量后放入烘箱内进行烘干(100105C),直至重量不在减少为止,称量。第一次称量为含水状态土的质量M,第二次称量为烘干后土的质量mS,利用公式 可计算出土的含水量。,施工技术,一般土的干湿程度用含水量表示: 含水量5,为干土 在530之间,为潮湿土 30为湿土 在一定含水量的条件下,用同样的机具,可使回填土达到最大的干密度,此含水量称为最佳含水量。 砂土为 812 粉土为 915 粉质粘土 1215 粘土为 1923 工程意义: 含水量对于挖土的难易,施工时边坡稳定及回填土的夯实质量都有影响。,施工技术,3土的天然密度()和干密度(
7、d) 土在天然状态下单位体积的质量,叫土的天然密度。用: 表示 土的干密度是土的固体颗粒质量与总体积的比值。 土的干密度(d)按下式计算:d 土的干密度愈大,表示土愈密实。工程上常把干密度作为评定土体密实程度的标准,以控制填土工程的质量。土的密实度:通常用密实度表示土的紧密程度。同类土在不同状态下(如不同的含水量、不同的压实程度等),其紧密程度也不同。 土的实际干密度可用“环刀法”测定。先用环刀取样,测出土的天然密度(p),并烘干后测出含水量(),施工技术,4.土的空隙比和空隙率: 土的空隙比和空隙率反映了土的密实程度.空隙比和空隙率越小土越密实。 空隙比e是土的空隙体积Vv与固体体积Vs的比
8、值.用下式表示:e=Vv/Vs 空隙率n是土的空隙体积Vv与总体积V的比值, 用百分数表示:n=Vv/V100% 5土的渗透系数 土的透水系数是表示单位时间内水穿透土层的能力。 以m/d表示。它影响施工降水与排水的速度。土的渗透系数 见表,土体被水透过的性质,用渗透系数 K 表示。 K的意义:水力坡度(I=h/L)为1时,单位时间内水穿透土体的速度(V=KI),K的单位:m / d 粘土 0.1, 粗砂5075, 卵石100200 用途:降低水位;回填。,施工技术,第二节 土方工程量的计算及土方调配 一、基坑、基槽土方量计算 按立体几何中的拟柱体体积公式计算,得出: V (A1+4A0+A2)
9、 其中 H基坑深度() A1、A2基坑上、下两底面积() A0基坑中截面面积()。A0( )2,施工技术,如果是基槽、路堤的土方量可以沿长度方向分段后,再用同样的方法计算: V1 (A1+4A0+A2) L1第一段的长度() V1第一段的土方量(3) 其中中截面面积公式A0( )2 将各段土方量相加,即得总土方量: V=V1+V2+V 式中V1、V2、V各分段的土方量(3),施工技术,二、场地平整土方工程量计算 原则是:挖高填低 计算前先要确定场地的设计标高,由设计标高和天然地面的标高之差,得出各点的施工高度。 (一)场地设计标高的确定 考虑因素是:、满足规划、生产工艺和运输的要求; 、充分利
10、用地形,尽量挖填方平衡,以减少 土方量; 、要有一定泄水坡度,满足排水要求; 、考虑最高洪水位的影响。,1、初步计算场地设计标高H0,H0=(H11+H12+H21+H22)/4M H11、 H12、 H21、 H22 一个方格各角点的自然地面标高 M 方格个数。 或: H0=(H1+2H2+3H3+4H4)/4M H1一个方格所仅有角点的标高; H2、H3、H4分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高。,【案例1】某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度 ix =2,iy=3,不考虑土的可松性的影响,确定方格各角点的设计标高。,答:(1)初步计算场地的设计标高H0 H0=(
11、H1+2H2+3H3+4H4)/4M =70.09+71.43+69.10+70.70+2(70.40+70.95+69.71+) +4(70.17+70.70+69.81+70.38) /(49) =70.29(m),70.09,2、场地设计标高的调整 ( Hn ),土具有可松性,必要时应相应的提高Hn,挖方量,填方量,受局部填挖的影响,沟渠,经过经济比较后,认为就近借土或弃土一部分更合理,3、根据要求的泄水坡度计算方格网各角点的设计标高 Hn,单向排水时: Hn H0li 双向排水时,各方格角点设计标高Hn为: 以场地中心点为H0,Hn = H0 Lx ix L yi y,按要求的泄水坡度
12、调整各角点设计标高Hn :,70.09,(3)按泄水坡度调整设计标高Hn :,Hn = H0 Lx ix L yi y,70.32,70.36,70.40,70.44,70.26,70.30,70.34,70.38,70.20,70.24,H070.29,H2 =70.29102+303=70.36,H3 =70.29+102+303=70.40,H1 =70.29302+303=70.32,其它见图,案例2,4、计算场地各角点施工高度 hn,施工高度 指各角点挖方或填方的高度,它等于各角点的实际设计标高和原地形标高之差。,hn= Hn Hn,hn 施工高度,填挖,Hn 设计标高,Hn 原地形
13、标高,案例 3 ( 4)计算各方格角点的施工高度 hn,hn= Hn Hn 即:hn=该角点的设计标高 自然地面标高(m),h1 =70.3270.09 =0.23 (m); 正值为填方高度。,+0.23,-0.04,-0.55,-0.99,+0.55,+0.13,-0.36,-0.84,+0.83,h2 =70.36 70.40 =0.04 (m); 负值为挖方高度,5、确定零线(挖填分界线) 零线 在一个方格网内同时有填方或挖方时,应先算出方格网边上的零点的位置,并标注于方格网上,连接零点即得填方区与挖方区的分界线(即零线)。不填不挖点的连线,是挖方区和填方区的分界线。 方法:插入法、比例
14、法找零点,i,j,hi,hj,Xi-j,a,Xi-j=,施工高度绝对值代入,案例4: ( 5 ) 确定零线(挖填分界线),0,0,Xi-j=,X1-2=,20 *0.23,0.23+ 0.04,=,= 17.04m,1. 四角棱柱体法 (1)方格四个角点全挖或全填:,1.2.2 场地平整土方量的计算,h1 h4 方格角点施工高度的绝对值; a 方格网一个方格的边长; V挖(填)挖方或填方的体积(m3)。,分别按方格求出挖、填方量,再求场地总挖方量、总填方量。,h挖(填) 方格角点挖或填施工高度绝对值之和; h 方格四个角点施工高度绝对值总和。,(2)方格四个角点有填有挖,施工技术,4边坡土方工
15、程量计算 图19是场地边坡的平面示意图,从图中可以看出,边坡的土方量可以划分为两种近似的几何形体进行计算,一种为三角形棱锥体(如图中 )另一种为三角棱柱体(如图中的),施工技术,A、三角形棱锥体边坡体积 图中其体积为 式中:L1边坡的长度(m); F1边坡的端面积(m2); h2角点的挖土高度; m边坡的坡度系数。,施工技术,B、三角棱柱体边坡体积 如图中其体积为 当两端横断面面积相差很大的情况下: L边坡的长度(m); F3、F5、F0边坡的两端及中部横短面面积,场地边坡平面图,施工技术,三、土方调配 (一)土方调配原则 1应力求达到挖、填平衡和运输量最小的原则。 2应考虑近期施工与后期利用
16、相结合的原则。 3尽可能与大型地下建筑物的施工相结合。 4调配区大小的划分应满足主要土方施工机械工作面大小(如铲运机铲土长度)的要求,使土方机械和运输车辆的效率能得到充分发挥。 (二)土方调配区的划分,施工技术,第三节 施工准备与辅助工作 一、施工准备:主要工作有: 1场地清理 拆除房屋,古墓、拆迁或改建通讯,电力线路,上下水道以及其他建筑物,迁移树木,支除耕植土及河糖淤泥等。 2排除地面水 地面水的排除一般采用排水沟,截水沟、挡水坝等。 注:排水沟最好设置在施工区域边缘或道路两旁; 山区的场地平整施工,应在较高一面的山坡开挖截水沟; (3)在低洼地区施工时,必要时修筑挡水土坝,以阻挡雨水流入
17、 3修筑临时设施 道路、供水、供电另外修筑临时住宿及办公房屋,加工棚等。,施工技术,二、土方边坡与土壁支撑 为了防止塌方,保证施工安全,基坑开挖时应做成一定的边坡或加设临时支撑保持土壁稳定。 (一)土方边坡 土方边坡的坡度是以土方挖方深度H与底宽B之比表示.即H:B=1:m,m为边坡系数。 边坡可做成直线型、折线型、阶梯型,施工技术,土方边坡的坡度的大小主要与土质、开挖深度、开挖方法、坡度留置时间的长短、边坡附近的各种荷载状况及排水情况有关。当地质条件良好,土质均匀且地下水位低于基坑地面标高时,挖方边坡可做成直立壁而不加支撑,但深度不超过下列规定: 密实、中密的砂土和碎石类土1.0 硬塑、可塑
18、的粉土及粉质粘土1.25 硬塑、可塑的粘土及碎石类土(填充物为粘性土)1.5 坚硬的粘土2.0,施工技术,施工技术,施工技术,施工技术,(二)土壁支撑 在开挖基坑、沟槽时,为了缩小施工面,减少土方量或因场地限制不能放坡时,可以设置土壁支撑的施工方法。 沟槽采用横撑式支撑根据挡土板的不同,分为水平挡土板和垂直挡土板。,施工技术,垂直挡土板,施工技术,三、土方工程施工排水与降低地下水位 降水方法分明排水法和人工降低地下水位法两类。 (一)明排水法 在开挖基坑周围做排水沟、积水井将地下水用抽水设备抽走的方法。,施工技术,(二)人工降低地下水位法 降水在施工时可能产生流砂现象。 1.产生流砂现象的原因
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