1土方工程5.ppt
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1、1 土方工程,1 土方工程,1.1 土方规划 1.2 土方工程施工的辅助工程 1.3 土方工程机械化施工,1.1 土方规划,1.1.1 土方工程的内容及施工要求 1.1.2 土的工程分类及性质 1.1.3 土方边坡 1.1.4 土方计算的基本方法 1.1.5 场地平整土方量计算 1.1.6 土方调配,1.1.1土方工程的内容及施工要求,1. 土方工程的内容 2. 土方工程的特点 3. 土方工程的施工要求 4. 资料 5. 土方工程施工方案的选择,1.1 土方规划,土料选择、压实方法和密实度检验。,1.土方工程的内容,场地平整,土方开挖,土方回填,土方工程的内容,(三通一平)设计标高的确定;土方
2、量的计算;合理地进行土方调配。,开挖:开挖沟槽、基坑、竖井、隧道、修筑路基、堤坝: 辅助工程:施工排水、降水,土壁边坡和支护结构,2. 土方工程的特点 工程量大,劳动繁重,施工条件复杂。 土方工程施工受气候、水文、地质、地下障碍物等因素的影响大,不确定因素多,施工条件复杂。,3. 土方工程的施工要求 标高、断面准确,土体有足够的强度和稳定性,工程量小,工期短,费用省。,(1)建设单位应向施工单位提供场地实测地形图; (2)原有地下管道、电缆和地下构筑物竣工图; (3)土石方施工图; (4)工程地质、水文、气象等技术资料; (5)平面控制桩和水准点,作为工程测量和验收的依据。,4 .土方工程施工
3、需要的资料,5 .施工方案的选择 (1)根据工程条件,选择适宜的施工方案和效率高、费用低的机械。 (2)合理调配土石方,使工程量最小。 (3)合理组织机械施工,保证机械发挥最大的使用效率。 (4)安排好道路、排水、降水、土壁支撑等准备和辅助工作。 (5)合理安排施工计划,尽量避免雨季施工。 (6)保证工程质量,对施工中可能遇到的问题如流沙、边坡稳定等进行技术分析,并提出解决措施。 (7)有确保施工安全的措施。,1.土的工程分类 2. 土的工程性质,1.1.2 土的工程分类及性质,在土木工程施工和建筑安装工程劳动定额中,按土的开挖难易程度分为八类:,1.1.2 土的工程分类及性质 1. 土的工程
4、分类,1.1.2 土的工程分类及性质 2.土的工程性质,达西定理 V = KI I=H/L K为土的渗透系数(m/d),密度,含水量,渗透性,土的工程性质,天然密度:土在天然状态下单位体积的质量。 干密度:单位体积土中固体颗粒的质量。,土中所含的水与土的固体颗粒间的重量,可松性,最初可松性系数,最后可松性系数,边坡是减少土方量和保证边坡稳定的有效措施。 1、边坡表示方法: 2、边坡形式,1.1.3 土方边坡,(1)土质 (2)开挖深度 (3)开挖方法 (4)开挖后留置时间 (5)坡顶排水及荷载情况,3、影响边坡稳定的因素,1.1.4土方量计算的基本方法,平均高度法,土方量的计算,平均断面法,四
5、方棱柱体法,三角棱柱体法,近似计算,精确计算,累高法,方格全挖全填时:,1.四方棱柱体法,四方棱柱体法:是将施工区域划分为若干边长为a的方格网,分别计算每个四方棱柱体的体积。,方格有挖有填时:,方格全挖全填时:,2.三角棱柱体法,三角棱柱体法:是将每个方格顺地形的等高线,沿对角线划分为两个三角形,分别计算每个三角棱柱体的体积。,方格有挖有填时:,适用于:基坑、基槽、管沟、路堤; 1、近似计算 2、精确计算 3、累高法 (求不规则断面面积),1.1.4.2平均断面法,1.1.5 场地平整土方量计算,1.1.5.1 场地设计标高H0的确定 1.1.5.2 场地设计标高的调整 1.1.5.3 场地土
6、方量计算 1.1.5.4 场地边坡土方量计算,场地设计标高是场地平整和土方量计算的依据,也是总图规划和竖向设计的依据(一般设计文件已规定)。 合理地确定场地的设计标高,有利于减小土方量,加快工程进度。,1.1.5.1 场地设计标高H0的确定,1.H0确定的原则: 1)应满足生产工艺和运输要求。 2)充分利用地形,分区或分台阶布置,分别确定不同的设计标高。 3)使挖填平衡,土方量最少。 4)要有一定的泄水坡度( 2),满足排水要求。 5)要考虑最高洪水位的影响。,1)在地形图上将施工区域划分为边长a为1050m的方格网。,2.H0确定的步骤:,2)确定各方格角点的高程,A.水准仪实测,B.插入法
7、,式中: H0 所计算场地的设计标高(m) a 方格边长1050(m) N 方格数 H11、H12、H21、H22 任一方格的四个角点的标高(m),3)按挖填平衡确定场地设计标高H0,式中: H1 一个方格仅有的角点标高(m) H2 二个方格共有的角点标高(m) H3 三个方格共有的角点标高(m) H4 四个方格共有的角点标高(m),(1)土的可松性的影响 (2)场地内挖填方或借弃土的影响 (3)场地泄水坡度的影响,1.1.5.2 场地设计标高的调整,(1)求出方格角点的施工高度hn Hn、H分别为角点的设计标高和自然标高。,1.1.5.3 场地土方量计算,(2)绘出“零线” 先求出方格网中两
8、端角点施工高度有“+”“-”的边线的“零点”,连接“零点”即为“零线”。 (3)用平均高度法计算场地的挖、填土方量,1.1.5.3 场地土方量计算,(1)标出场地四个角点A、B、C、D的挖、填高度和“零线”位置 (2)确定挖、填边坡坡率m1、m2。 (3)算出四个角点的放坡宽度 (4)绘出边坡图。 (5)计算边坡土方量 正方锥体、三角锥体、平均断端面,1.1.5.4 场地边坡土方量计算,土方调配: 确定挖填方区土方的调配方向和数量,使土方运输量(m3-m)或土方施工成本(元)最小。 土方调配原则:(经济) 挖填平衡、运距最短、费用最省;便于改土造田,支援农业,有利于水土保持;考虑土方的利用,减
9、少重复挖填和运输。,1.1.6 土方调配,1.1.6.1 调配区的划分 1.1.6.2 调配区之间的平均运距 1.1.6.3 最优调配方案的确定,1.1.6 土方调配,(1)调配区的划分应与房屋或构筑物的平面位置相协调,满足工程施工顺序和分期施工的要求。 (2)调配区的大小应满足土方施工主导机械的技术要求,使其功能得到充分发挥; (3)调配区的范围应该和土方的工程量计算用的方格网协调,通常可由若干个方格组成; (4)从经济效益出发,考虑就近借土或弃土。借土区或弃土区可作为一个独立的调配区; (5)调配区的划分尽可能与大型地下建筑物的施工相结合,避免土方重复开挖。,1.1.6.1 调配区的划分,
10、平均运距:即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离; 重心位置: 为简化计算,可用作图法近似求出形心位置以代替重心位置。 重心求出后,标于相应的调配区图上,求出每对调配区的平均运距。(比列尺量出或两点距离公式算出),1.1.6.2 调配区之间的平均运距,Cij = Es/P + E0/V 式中: Cij由挖方区i到填方区j的土方施工单价(元/m3); Es 参加综合施工过程的各土方施工机械的台班费用(元/台班) P 由挖方区i到填方区j的综合施工过程的生产率(m3/台班) E0 参加综合施工过程的所有机械的一次性费用(元) V 该套机械在施工期内应完成的土方量(m3);,土方施工单价,最优调配方
11、案:是以线形规划理论为基础,常用“表上作业法”求解。 “表上作业法”进行调配的步骤: (1)用“最小元素法”编制初始调配方案 (2)最优方案的判别 (3)方案的调整 (4)土方调配图,1.1.6.3 最优调配方案的确定,表1 最小元素法,表2 最小元素法,表3 最小元素法,表4 求位势数,表5求位势数,表6 检验,表7调整路线,表8调整,表9求位势数,表10求位势数,表11检验,将最优方案绘成土方调配图,图上标明填、挖、调配区、调配方向、土方量及平均运距;,(4)土方调配图,小结,1.1 土方规划 1.1.1土方工程的内容及施工要求 1.1.2 土的工程分类及性质 1.1.3 土方边坡 1.1
12、.4 土方计算的基本方法 1.1.5 场地平整土方量计算 1.1.6 土方调配,1.2.1 土壁稳定 1.2.2 施工排水、降水 1.2.3 流砂防治 1.2.4 填土压实,1.2 土方工程施工的辅助工程,1.2.1.1 土壁塌方的原因 1.2.1.2 防治塌方的措施,1.2.1土壁稳定,1.边坡过陡,土体稳定性不够。 2.雨水、地下水渗入基坑,使土体泡软、重量增大及抗剪能力降地低,这是造成塌方的主要原因。 3.基坑上边缘附近大量堆土或停放机具、材料,或由于动荷载的作用,使土体中的剪应力超过土体抗剪强度。 4.施工方案不合理,未遵守“从上往下,分层开挖;开槽支撑,先撑后挖”的原则。,1.2.1
13、.1 土壁塌方的原因,分析边坡稳定的方法 A 弹性,塑性及弹塑性理论确定土体的应力状态; B 假定土体沿着一定的滑动面滑动而进行极限平衡分析;,1.放足边坡(削坡开级) 边坡的留设应符合规范要求,其坡度大小,应根据土壤的性质、水文地质条件、施工方法、开挖深度、工期长短等因素确定。,1.2.1.2 防治塌方的措施,临时性挖方边坡值,深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度,2.设置支撑 (1)一般沟槽的支撑方法 (2)一般基坑的支撑方法 (3)深基坑的支撑方法,1.2.1.2 防治塌方的措施,A 水平挡土板式: 断续式 湿度小的粘性土 H3m 连续式 松散、湿度大 H5m B 垂直挡土板式
14、松散、湿度大 H不限,(1)一般沟槽的支撑方法(横撑式支撑),(2)一般基坑的支撑方法,斜柱支撑,锚拉支撑,临时挡土墙支撑,短柱横隔支撑,(3)深基坑的支撑方法,型钢桩横挡板支撑,钢板桩支撑,钢板桩与钢构架结合支撑,槽钢 抗弯能力较弱,不挡水,H4m, 顶部设一道拉锚或支撑。 热扎锁口钢板桩(U型拉森板桩) 软土地基打设方便,有一定挡水能力,施工迅速。,挡土灌注桩支撑,挡土灌注桩与土层锚杆结合支撑,地下连续墙支护,地下连续墙与土层锚杆结合支护,土层锚杆支护,喷锚网支护法,土层 锚杆 构造,喷锚网支护法,高层建筑深基坑支护结构中,采用大直径灌注护坡桩占72%,其中70%为刚性悬臂桩;22%为护坡
15、桩或地下连续墙、钢板桩墙加锚杆或内支撑。 大直径灌注护坡桩常用直径6001000mm,配筋计算确定,做成排桩挡墙。钢度大,抗弯能力强,变形小,经济效益好。,大直径灌注护坡桩,拱圈挡 土结构,深层搅拌水泥土桩挡墙,深层搅拌水泥土桩挡墙,1.2.2 施工排水,明排水法,施工排水,人工降低地下水位,截:截住水流,疏:疏干积水,抽:水泵,喷射井点,电渗井点,管井井点,轻型井点,1.2.2 施工排水,明排水法,人工降低地下水位,井点降水:在基坑开挖前,预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井),利用抽水设备从中抽水,使地下水位降落到基坑底以下,直至施工结束为止。,人工降低地下水位,(1)可使土保持干燥状态
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