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1、土木工程施工,江苏大学理学院土木工程系,第一章 土方工程,一、土方工程的内容、特点与施工要求 1、土方工程的内容 (1)场地平整。 (2)基坑、隧道开挖,路基修筑。 (3)土方回填与压实,第一节 土方规划(概述),2、土方工程施工的特点 (1)面广量大、劳动繁重。 (2)施工条件复杂。,总的来说土方工程包括一切土的挖掘、填筑和运输等过程以及排水、降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。 最常见的土方工程包括 场地平整、基坑(槽)开挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填土等。,3、组织土方工程施工的要求 (1)在条件允许的情况下应尽可能采用机械化施工; (2)要合理安排施工计划,尽量避开冬、雨期施工; (
2、3)为了降低土石方工程施工费用,减少运输量和占用农田,要对土方进行合理调配、统筹安排。 (4)在施工前要做好调查研究, 拟定合理的施工方案和技术措施,以保证工程质量和安全,加快施工进度。,二、土的工程分类及性质 * (一)土的工程分类 土的分类方法较多,在施工中按开挖的难易程度将土分为八类。 (二)土的工程性质 1、土的质量密度分天然密度和干密度。土的天然密度,是指土在天然状态下单位体积的质量,用表示,它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。土的干密度,是指单位体积土中固体颗粒的质量,用d表示,它是检验填土压实质量的控制指标。,2、土的含水量,土的含水量W是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比
3、,以百分数表示:,(1-1),式中,土的含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的质量。,土的渗透性是指水在土体中渗流的性能,一般以渗透系数K表示。 达西地下水流动速度公式: v =KI (1-2) 式中:v水在土中的渗流速度。 K土的渗透系数。,3、土的渗透性,4、土的可松性* 土具有可松性,即自然状态下的土,经过开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍不能恢复其原来的体积。,例11:某场地平整有4000m3的填方量需从附近取土填筑,其土质为密实的砂粘土,试计算:(1)填土的挖方量;(2)已知运输工具的斗容量为2 m3,需运多少车次?,三、土方边坡,土木工程中,在结构施工时一
4、般都需要进行基坑开挖,土壁失稳塌方是基坑开挖中必须注意的问题。 当基坑周围场地较大,且周边环境简单,基坑开挖宜采用放坡形式,即可不必做成直壁式。常见的边坡可做成直线形、折线形或踏步形。,图11 边坡坡度示意,边坡坡度应根据不同的挖填高度、土的性质及工程的特点而定,要保证土体的稳定和施工安全,又要节省土方。,四、预备知识:土方量的计算方法,图12 场地平整,图13 基坑开挖,1、平均高度法,1)、四方棱柱体法,a)、全挖全填格,式中: V挖方或填方的土方量(m); h1,h2,h3,h4方格四个角点的挖填高度,以绝对值代人(m)。,图13 全挖(或全填),b)、部分挖部分填格,图14 两挖和两填
5、的方格,图15 三挖一填方格,图16 三角形网格,2)、三角棱柱体法,a)、全挖全填,图17 全挖全填网格,b)、有挖有填,图18 有挖有填网格,式中: a 方格边长(m); hl,h2,h3三角形各角点的施工高度(m),用绝对值代人。,2、平均断面法,1)、近似公式,基坑、基槽、路堤、场地平整的土方量计算,均可采用平均断面法。,2)、精确公式,式中:,当断面不规则时:,图110 不规则断面,各个断面面积求出后,设各断面面积分别为F1,F2,Fn,相邻两断面间的距离依次为l1,l2,ln,则所求的土方体积为 :,在上述土方量计算基本方法中,由于计算公式不同,其计算的精度亦有所不同。一般来说,在
6、地形平坦地区可将方格尺寸划分得大一些,采用四方棱柱体计算即可。而在地形起伏较大的地区,则应将方格尺寸划分得小些,亦采用三角棱柱体计算土方量。,五、场地平整的计算*,场地平整就是将自然地面改造成人们所要求的平面。场地设计标高应满足规划、生产工艺及运输、排水等要求。,1、场地设计标高H0的确定,场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据。合理确定场地设计标高,对减少土方量和加速工程进度均具有重要的经济意义。,如场地设计标高无其他特殊要求时,可根据挖填平衡的原则加以确定。其步骤如下: 1)、在地形图上将施工区域划分为边长a为1050m(一般采用20m或40m)若干个方格网。,2)、确定各小方格角点
7、的高程。可用水准仪测量,或根据地形图上相邻两等高线的高程,用插入法求得。 3)、按照挖填平衡的原则确定设计标高H0。,1)、初步设计标高,式中:N 方格网数; Hij 方格网中任意一个角点的高程。,式中:H1 一个方格仅有的角点标高; H2 两个方格共有的角点标高; H4 四个方格共有的角点标高。,2、场地设计标高的调整,1)、土的可松性影响,由于土有可松性,一般填土会有多余,需相应提高设计标高。,假设: VW , VT 按理论设计标高计算出的总挖方、总填方体积; FW , FT 按理论设计标高计算出的挖方区、填方区总面积; Ks土的最终可松性系数。,实际总挖方体积为:,实际总填方体积为:,整
8、理简化得:,此时,填方区的标高也应与挖方区一样,提高h ,即:,故考虑土的可松性后,场地设计标高调整为:,2)、场地泄水坡度的影响*,a)、单向泄水时各方格角点的设计标高,图113 单向泄水坡度示意图,式中: H0 根据挖填平衡原则确定的场地中任意网格角 点的设计标高; l 该网格角点至场地中心线的距离; i 场地泄水坡度。,b)、双向泄水时各方格角点的设计标高,图114 双向泄水坡度示意图,式中: H0 根据挖填平衡原则确定的场地中任意网格角 点的设计标高; lx,ly 该网格角点沿XX、YY方向至场地中心线的距离; ix,iy 场地沿XX、YY方向的泄水坡度。,3)、场内挖方和填方的影响,
9、有时从经济角度出发,会将部分挖方就近弃于场外,或将部分填方就近取土于场外等,此时,也会导致挖填土方量的变化。必要时,亦需调整设计标高。可采用如下近似公式计算。,式中: Q就近场外取土量或弃土量。就近取土时取“”,就近弃土时取“”。,式中: hn 该角点的挖、填高度,以“”为填方高度,以“”为挖方高度(m); Hn 该角点的设计标高(m); H 该角点的自然地面标高(m)。,3、场地土方量计算步骤,1)、计算场地各方格角点的施工高度 各方格角点的施工高度(即挖、填方高度) hn,式中: h1,h2 相邻两角点挖、填方施工高度(以绝对值代入); a 方格边长; x 零点距角点A的距离。,图115
10、零点位置计算,2)、绘出“零线” 方格线上的零点位置见图115,可按下式计算:,3)、计算场地挖、填土方量 零线求出后,也就划出了场地的挖方区和填方区,便可按平均高度法分别计算出挖、填区各方格的挖、填土方量。,例题:,某工程场地平整,方格网(20m 20m)如图所示,不考虑泄水坡度、土的可松性影响,试求场地设计标高H0 ,定性标出零线位置。,解:,零线位置如下图所示:,第二节 土方工程施工要点,土方工程的施工要点,主要应解决土壁稳定、施工排水、流砂防治和填土压实等四个问题。,一、土壁稳定*,基坑开挖后,土体缺少内摩擦阻力和粘聚力来保持平衡,容易引起塌方,这不仅会造成人身安全事故,同时亦会影响工
11、期,甚至会危及附近的建筑物。,1、土壁塌方的原因,1)、边坡过陡,使得土体的稳定性不够,尤其在土质差、开挖深度大的坑槽中。 2)、雨水、地下水渗入基坑,使得土体抗剪强度降低,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的抗剪强度。 4)、土方开挖顺序、方法未遵守“从上往下,分层开挖;开槽支撑,先撑后挖”的原则。,2、防治塌方的措施,边坡的留设应符合规范的规定,其坡度大小应根据土壤的性质、施工方法、开挖深度、工期的长短等因素确定。例如,粘性土的边坡可以陡一点,砂性土则应平缓些。,2)、设置支撑,为了缩小施工面、减少土方,或受
12、场地限制不能放坡时,则可设置土壁支撑。,1)、放足边坡,市政工程施工时,常需在地下铺设管沟,因此需开挖沟槽。开挖较窄的沟槽,多用横撑式土壁支撑。,a)、基槽支护,b)、基坑支护,基坑支护结构一般根据地质条件、基坑开挖深度以及对周边环境保护要求采取重力式水泥土墙、板式支护结构、土钉墙等形式。,重力式水泥土墙,板式支护结构,(1)、型钢横挡板挡墙,(2) 钢板桩挡墙,钢板桩施工现场,(3) 板墙式挡墙,土钉墙,土钉墙的施工顺序为:按设计要求自上而下分段、分层开挖工作面,修整坡面埋设喷射混凝土厚度控制标志,喷射第一层混凝土钻孔,安设土钉钢筋注浆,安设连接件绑扎钢筋网,喷射第二层混凝土设置坡顶、坡面和
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