2土方工程.ppt
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1、2土方工程,参考标准,建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002 建筑地基处理技术规范JGJ79-2012 建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012 建筑基坑工程监测技术规范GB50497-2009 型钢水泥土搅拌墙技术规程JGJ/T199-2010,2.1 概述,土方工程是建筑工程的主要工种工程之一 。,一、土方工程内容 由土的开挖、运输、填筑与弃土、平整与压实等主要施工过程以及场地清理、测量放线、施工排水、降水和土壁支护等准备和辅助施工过程。,一、土方工程内容 二、常见土方工程 场地平整;基坑、基槽与管沟的开挖与回填;人防及地下建筑物的土方开挖与回填;地坪填土与压实;路基填
2、筑等。,一、土方工程内容 二、常见土方工程 三、土方工程的施工特点 1. 面广量大,劳动繁重; 2. 施工条件复杂。 露天作业、自然条件影响大; 土为天然物质、成分性质变化大; 工程性质、水文地质条件变化大。,一、土方工程内容 二、常见土方工程 三、土方工程的施工特点 四、土方工程施工组织原则 1.避开雨季; 2.组织机械化施工; 3.少占耕地。,一、土方工程内容 二、常见土方工程 三、土方工程的施工特点 四、土方工程施工组织原则 五、土的工程分类 土力学: 颗粒粒径(分类标准),五、土的工程分类 土力学: 颗粒粒径(分类标准) 岩石、碎石、砂土、粉土、粘 性土、人工填土,五、土的工程分类 土
3、力学: 颗粒粒径(分类标准) 岩石、碎石、砂土、粉土、粘 性土、人工填土 土的施工分类标准?,五、土的工程分类 土力学: 颗粒粒径(分类标准) 岩石、碎石、砂土、粉土、粘 性土、人工填土 土的施工分类标准土体开挖的难 易程度,五、土的工程分类 土的施工分类标准土体开挖的难易程度 土的类别: 一类土(松软土)、二类土(普通土)、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石 分类表见 表2.1 土的工程分类,一、土方工程内容 二、常见土方工程 三、土方工程的施工特点 四、土方工程施工组织原则 五、土的工程分类 六、土的工程性质,六、土的工程性质 影响土方施工的工程性质 1. 土的可松性 天然状态的土
4、,经过开挖以后,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实仍然不能恢复到原来的体积,这种性质称为土的可松性。,土的可松性 表示方法: 土的最初可松性系数Ks : 开挖后土体松散体积( V2)和原自然状态下的体积( V1)之比。 Ks = V2/V1 土的最后可松性系数Ks : 回填压实后体积( V3)和原自然状态下的体积( V1)之比。 Ks = V3/V1,土的可松性 工程应用: 1.影响土方运输工程量Ks V1 ; 2.影响填土的取方量V1 = V3/ Ks,2.土的渗透性,定义: 水流通过土体的难易程度;反映土体透水性的大小。,2.土的渗透性,单位时间水的流量Q=? H L,2.土的渗透性,单
5、位时间水流量Q H 正比 L 反比 A 透水面积 正比 K 土的透水性(例砂石、砂土、 粘土 Q=K* A*H /L 单位时间单位面积水流量V V=K*I I= H /L I水力梯度,2.土的渗透性,工程应用: 影响涌水量的计算、降水设备的选择; 测试方法: 室内渗透试验、现场试验(大型工程应现场试验) 变化规律:表2.2 随着土的粒径的增加,土的渗透性系数加大。,3.土的物理、力学指标,(1) 土的三相组成 固体颗粒、液态水、气态孔隙(回填、压实) (2)土的力学、变形指标 土的承载力、压缩系数、压缩模量、抗剪强度(边坡稳定、基坑支护),3.土的物理、力学指标,(3)持力层、下卧层 持力层位
6、于基础底面以下的土层; 下卧层持力层以下的各层土。 验槽时土层的认定 (4)土的侧压力 土的主动土压力 土的被动土压力 土的静止土压力 影响基坑支护结构计算,3.土的物理、力学指标,(5)土的天然密度、重度 土体在天然状态下单位体积的质量 (6)土的干密度d然、 干重度 d 单位体积中土体固体颗粒的质量 (7)土的含水量w 土中水的质量和固体质量之比 (8)土的压实系数c 土的控制干重度和最大干重度之比 应用:用于土方回填压实质量检查,2.2 土方工程量计算与调配,一、影响场地标高的因素,1.满足工艺要求(化工厂内管道布置); 2.城市规划要求(道路、排水要求、防洪); 3.泄水坡度(大于等于
7、2); 4.利用场内地形,减少土方工程量; 5.场内挖填平衡,减少土方运输费用。,一、影响标高的因素 二、确定方法 “最小二乘法”: 方格网角点的施工高度的平方和最小,满足工程量最小,又能保证挖填平衡;但计算工作量大; “挖填平衡法” 场地内挖方量=填方量,土方总量不变 概念直观、计算简便、精度能 满足施工要求,但不能满足工程量最小。,场地设计标高计算简图 a)地形图上划分方格; b)设计标高示意图 1等高线;2自然地面;3设计标高平面; 4自然地面与设计标高平面的交线(零线),方格网编号,1,2,9,10,7,8,5,4,3,11,12,15,19,13,16,17,20,14,18,6,三
8、、挖填平衡确定场地平整标高,步骤: 1、初步计算场地设计标高H0 计算原则:场地内的土方在平整前和平整后相等而达到挖、填方平衡,即挖方总量等于填方总量。 VW = VT V前 = V后,V前土体体积计算?,已知条件: 地形图平面图、等高线; 计算标高基准平面以上土体体积; 计算单元方格网; 根据地形图划分方格网,方格网 方格边长a?,V前土体体积计算?,方格边长a? 一般为1040m; 根据地形的复杂程度,地面平坦 边长大; 地面高低起伏,边长小; 常用20m;为什么?,V前土体体积计算?,角点高程? 等高线间线性插入法求得方格网角点 标高; 如图所示: 如无地形图,可以在场地上划分方格网,在
9、角点处打入木桩,用水准仪测量角点标高;,计算H0 H0Na2 = H0 =,计算H0 的简便算法 H0=(H1+2H2+3H3+4H4)/4N Hii个方格共有的角点标高;,H0场地是否满足要求?,问题: 1. 土的可松性? 2. 场地排水? 3. 局部调整?,2、场地设计标高的调整 考虑因素及调整方法 (1)考虑土的可松性而使场地设计标高提高。 已知:H0、VW 、AW 、 VT 、AT 、Ks、KS/, 求h。 调整后土方仍应平衡。 VT+AT h = (VW-AW.h.) KS/ , VW = VT , h =,(2)泄水坡度的影响 一般,泄水坡度i应2 ,做成单向泄水或双向泄水。 单向
10、泄水时的计算: HN=H0li 例H52,双向泄水时的计算: HN=H0lxixlyiy H0场内中心点标高。 例H42,(3)设计标高上的各种填方工程使设计标高的降低,或者设计标高以下的各种挖方工程使设计标高提高。 (4)边坡填、挖土方量不等使设计标高增减。 (5)就近取弃土引起场内挖、填土方量变化,导致场地设计标高的增减。,场地设计标高计算简图 a)地形图上划分方格; b)设计标高示意图 1等高线;2自然地面;3设计标高平面; 4自然地面与设计标高平面的交线(零线),3. 土方工程量计算 一、场地平整土方工程量计算方法 方格网法 断面法 方格网法步骤如下: (1)计算各方格角点的施工高度(
11、即填、挖高度) hn = Hn- Hn/ (设计标高-自然标高) “+”为填方,“-”为挖方。,(2)确定“零线”,即挖、填方的分界线 先求零点,之后将零点相连。 零点位置: x1= h2 x2= h1 x1 x2 h1、h2用绝对值,(3)计算各方格土方工程量 分3种情况: 4点同挖(同填): V = *(h1+h2+h3+ h4), 2挖2填(相邻2点为挖,另2点为填): 如1、2点为挖方,则: 挖方量 V12挖= *( ) 填方量 V34填= *( ),2挖2填、3挖1填, 3挖1填(1挖3填): 填方量 V4填 = 挖方量 V123挖= 计算时全用绝对值代入。,4、计算场地边坡土方工程
12、量 边坡土方量可近似按三角棱锥体、三角棱柱体计算。 V锥= , V柱= 当A1、A2相差很大时, V柱= A1、A2 端面积,A0中面积。 基坑、基槽可用上式计算。,边坡土方量计算简图,2.2.3 土方调配,土方调配就是对挖土的利用、堆弃和填土方案进行优化,使土方运输费用小、运程合理、减少重复挖运,方便施工。 土方调配的步骤是:首先划分土方调配区,然后确定各调配区之间土方运输的价格,利用数学“线性规划”中的“运输问题”原理确定土方调配方案,最后绘制土方调配图。,2.3 排水及降低地下水,排除地面水 降低地下水 2.3.1排除地面水 排除场地低洼处积水、场地雨水 常用排水设施 排水沟(疏)平坦场
13、地 截水沟(堵)坡地、 高侧 土堤(挡)低洼处四周,2.3.2 降低地下水 为什么需要降水? 当基础底面低于地下水位以后,地下水向基坑内渗流,产生下列后果: 1. 恶化施工条件; 2. 降低地基承载力; 3. 基坑边坡易塌方。 所以,为了保证施工安全和质量,需降低地下水,降水方法: 集水坑降水法(明排水法) 井点降水法,集水坑降水法是在基坑开挖过程中,在基础范围以外设置集水坑,并沿坑底的周围或中央开挖排水沟,使水流入集水坑中,然后用水泵抽走。,轻型井点系统及滤管构造,井点降水法 又称人工降低地下水,就是在基坑开挖前,预先在基坑周围或基坑内设置一定数量的滤水管(井),利用抽水设备从中抽水,使地下
14、水位降至坑底以下并稳定后再开挖基坑。,适用范围: 集水坑降水法: 基坑开挖较深,四周形成止水帷幕时可采用集水坑降水。 降水开始时间、降水结束时间:一般到基础施工完毕且土方回填后结束。 高层建筑地下室施工时降水结束时间?,1. 集水坑降水法(明排水法),1. 集水坑降水法(明排水法) 1、集水坑设置 构造要求: 集水坑应设置在基础范围以外,地下水的 上游侧,间距20-40m,直径或宽度0.6-0.8m, 低于挖土面0.8-1m,(坑壁可用竹木加固)至 设计标高后低1-2m,底部设碎石滤层30cm,以 防止基坑底的土颗粒随水流失而使土结构受到 破坏。,流砂及其防治 流 砂: 地下水位以下为细砂、粉
15、砂等土质,用集水坑降水时,坑底下的土在水流作用下形成流动状态,随地下水涌入基坑,这种现象称为流砂。即边挖土边冒砂的现象。 流砂危害: 土体丧失承载力、施工条件恶化,工人难以立足,基坑难以挖到设计深度,容易塌方,掏空附近地基引起周围建筑物下沉、倾斜、甚至倒塌。,流砂现象,流砂发生的原因动水压力 动水压力:GD = -T = -IrW (作用方向与 T土对水流的阻力方向相反) 由此可见GD与I、L的关系,GD的作用方向与水 流方向相同。 GD方向:向上,不利;向下,有利。 当GDrs/(土的浸水重度)时,则土粒处于悬 浮状态,土体抗剪强度=0,土粒进入基坑,形 成流砂。,在哪些情况下易发生流砂现象
16、? a、易在粉土、细砂、粉砂、淤泥土中发生。一般下挖超过地下水位0.5m深即要注意。 b、与动水压力GD大小有关,GD大时易发生。,流砂的防治 主要途径: a、减少动水压力GD; b、使动水压力GD方向向下; c、截断地下水流,增加渗流路径。 具体措施: a、枯水期施工; b、抢挖并抛大石块法-用于局部的轻微的流砂,冒砂速度挖土速度的情况; c、设止水帷幕法-渗径L,I,GD,结合基坑支护比较好; d、水下挖土法-如沉井施工、抓铲施工; e、人工降低地下水位法改变GD方向。,2. 井点降水法 一、定义: 井点降水法(人工降低地下水),就是在基坑开挖前,预先在基坑周围或基坑内设置一定数量的滤水管
17、(井),利用抽水设备从中抽水,使地下水位降至坑底以下并稳定后再开挖基坑。,2. 井点降水法 二、 作用: 1. 改善施工条件; 2. 加速土壤固结,提高土体强度, 边坡加陡以减少土方量; 3.可防止流砂; 4. 防止基底隆起,提高工程质量。 副作用: 基坑周围可能产生不均匀沉降。,2. 井点降水法 三、井点类型 轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深井井点。,三、井点类型,A 轻型井点重点内容 在基坑四周每隔一定间距埋设井点管(下部为滤管)至地下水层,将井点管与总管相连,利用抽水设备将地下水从井点管中不断抽出,使地下水位降至基坑底面以下。,轻型井点系统及滤管构造,B 喷射井点 适于弱透水层
18、K=0.1-2 m/d,降水深度 较大6m(可达20m)。一级轻型井点达不 到。 喷射井点的设备主要由喷射井管、高 压水泵和管路系统组成。,C 管井井点 每隔一定距离打一管井,每一管井用一水泵抽水,由管井、吸(出)水管、水泵组成。 适用于渗水量较大处K=20-200 m3/d。 管井间距20-50m,深8-15m,井中降水深可达6-10m,有效降水深3-5m。,各类井点的适用范围(表2.3),四、轻型井点: 在基坑四周埋设井点管至地下水层,将井点管与总管相连,水泵抽水,使水位下降。适用于K=0.1-50m/d降水深3-6m(二级6-12m)。,四、轻型井点: (1)轻型井点设备 管路系统:井点
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