工程管理系-建筑施工技术课件.ppt
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1、,建 筑 施 工 技 术,管理学院,第一章 土 方 工 程,本章内容:,本章学习要求: 了解土的分类,掌握土的基本物理性质。 了解土方工程的内容及施工特点,掌握土方量计算的方法、场地设计标高确定的方法和用表上作业法进行土方调配。 能了解识别基槽、深浅基坑的各种支护方法并了解其适用范围和基坑监测项目。 理解流沙产生的原因,并了解其防治方法;掌握轻型井点设计并了解喷射井点、电渗井点和深井井点的适用范围。 掌握填土压实的方法和影响填土压实质量的影响因素。 了解常用土方机械的性能及适用范围并能正确合理地选用。,按 土 的 基 本 物 质 组 成,按坚固性,硬质岩石和软质岩石,第一节 概述,一、土的分类
2、与现场鉴别方法,按风化程度,微风化、中等风化、强风化、全风化和残积土,漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾,砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂,黏土、粉质黏土,坚硬黏土、硬塑黏土、可塑黏土、软塑黏土、流塑黏土,松散砂土、稍密砂土、中密砂土、密实砂土,按密实度,按状态,按土开挖的难易程度 分为:松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。 松土和普通土可直接用铁锹开挖,或用铲运机、推土机、挖土机施工; 坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖,或预先松土,部分用爆破的方法施工; 次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。 土的工程分类与现场鉴别方法见表1.1所示。,表1.1 土的工
3、程分类与现场鉴别方法,二、土的基本性质,1、土的可松性 天然土经开挖后,其体积因松散而增加,虽经振动夯实,仍然不能完全复原,土的这种性质称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示,即,式中 KS、KS土的最初、最终可松性系数; V1土在天然状态下的体积,m3; V2土挖出后在松散状态下的体积,m3; V3土经压(夯)实后的体积,m3。,土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数; 土的最终可松性系数Ks是计算填方所需挖土工程量的主要参数。 各类土的可松性系数见表1.1所示。,2、土的透水性,土的透水性(渗透性):指土体被水透过的性质,用渗透系数表示。 渗透系数:表示单位时
4、间内水穿透土层的能力,以m/d(米/天)表示;它同土的颗粒级配、密实程度等有关,是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。一般应通过室内渗透试验或现场抽水试验确定。 一般土的渗透系数见表1.2所示。,表1.2 土的渗透系数参考表,3、土的含水量,土的含水量:土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。,式中:m湿 含水状态土的质量,kg; m干 烘干后土的质量,kg; mW 土中水的质量,kg; mS 固体颗粒经温度105烘干后的质量,kg。,土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化,对挖土的难易、边坡坡度、回填压实程度等有直接的影响。,4、土的天然密度和干密度,土的天然密度: 指在天然状
5、态下,单位体积土的质量。 干密度: 指土的固体颗粒质量与总体积的比值。,式中 、d 土的天然密度和干密度,kg/m3; m 土的总质量,kg; mS 固体颗粒质量,kg; V 土的体积,m3。,在一定程度上,土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度。土的干密度愈大,表示土愈密实。土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制。,三、土方工程的内容及施工特点,1、土方工程的内容 常见的土方工程有:场地平整、基坑(槽)的开挖、土方填筑、运输、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与辅助工作。 2、土方工程的施工特点 土石方施工工程量大、面广。 施工条件极为复杂
6、,多为露天作业 ,易受地区气候条件影响 劳动强度较大 。,四、土方工程施工准备,1、场地清理 包括:拆除房屋、古墓,拆迁或改建通信、电力线路以及上下水道或其他建筑物,迁移树木,去除耕植土及河塘淤泥等工作。 2、排除地面水 场地内低洼地区的积水必须排除,同时应注意雨水的排除,使场地保持干燥,便于土方施工。 地面水的排除一般采用排水沟、截水沟、挡水土坝等措施。 3、修筑临时设施 包括修筑临时道路、供水,供电及停机棚与修理间等临时设施。,第二节 场地平整,场地平整:就是将自然地面改造为工程所要求的设计平面。对于在地形起伏的场地,主要是削凸填凹,移挖方作填方。 场地挖填土方量计算有方格网法和横截面法两
7、种。 横截面法:是将要计算的场地划分成若干横截面后,用横截面计算公式逐段计算,最后将逐段计算结果汇总。横截面法计算精度较低,可用于地形起伏变化较大地区。 对于地形较平坦地区,一般采用方格网法。 方格网法步骤: 确定场地设计标高 计算场地各点的施工高度 场地挖填土方量。,方格网法计算场地平整土方量,一、场地设计标高确定 确定场地设计标高时应考虑的因素: 满足生产工艺和运输的要求。 尽量利用地形,减少挖填方的数量。 争取在场地内挖填平衡,降低运输费。 有一定的泄水坡度,满足排水要求。 如果设计文件对场地设计标高无明确规定和特殊要求,可按照下述步骤和方法确定。,a)地形图上划分方格; b)设计标高示
8、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),图1-1 场地设计标高计算简图,原则:场地内挖填平衡,即场地内挖方总量等于填方总量。 (1)在地形图上将施工区域划分成边长为1040m的若干个方格网.,1、初步计算场地设计标高H0,(2)确定各小方格角点的高程,方法: 1)可用水准仪测量; 2)可根据地形图上相邻两等高线的高程,用插入法求得. 3)可用一条透明纸带,在上面画6根等距离的平行线,把该透明纸带放到标有方格网的地形图上,将6根平行线的最外两根分别对准A点和B点,这时6根等距离的平行线将A、B之间的0.5m或1m(等高线的高差)分成五等分,于是便可直接
9、读角点的地面标高。,图1-2 插入法计算标高简图,图1-3 插入法的图解法,h=0.5X/L, H4=44.0+ h,H4=44.34,因为场地平整前后,土方量相等,式中: H0场地设计标高的初步计算值(m); a方格边长(m); N方格个数; H11H22任一方格的四个角点的标高。,从图11中可知,H11系一个方格的角点标高,H12和H21均系两个方格公共角点,它们分别在上式中要加一次、二次、因此,上式直接可改写成下列形式 :,式中: H11个方格仅有的角点标高(m); H22个方格共有的角点标高(m); H33个方格共有的角点标高(m); H44个方格共有的角点标高(m),2、场地设计标高
10、H0的调整,原计划所得的场地设计标高H0仅为一理论值,实际上,还需考虑以下因素进行调整。 (1) 土的可松性影响。 由于土具有可松性,一般填土会有多余,需相应地提高设计标高。设h为土的可松性引起设计标高的增加值,则设计标高调整后应为:,H0 = H0+ h,图1-4 设计标高调整示意图 (a)理论设计标高 (b)调整设计标高,(2) 借土和弃土的影响。,由于场地内大型基坑挖出的土方、修筑路堤填高的土方,以及从经济观点出发,将部分挖方就近弃于场外,将部分填方就近取土于场外等,均会引起挖填土方量的变化。必要时亦需调整设计标高。 Q-假定按初步场地设计标高H0平整后多余或不足的土方量(m3); n-
11、场地方格数; a-方格边长(m)。,(3)泄水坡度的影响。,当按调整后的同一设计标高进行场地平整时,则整个地表面均处于同一水平面;但实际由于排水的要求,场地表面需有一定的泄水坡度。因此,还得根据场地泄水坡度的要求(单面泄水或双面泄水),计算出场地内各方格角点实际施工所用的设计标高。,图1-5 单向泄水坡度的场地 Hn=H0 li,图1-6 双向泄水坡度的场地 Hn=H0lxix lyiy,式中:Hn 场地内任一点的设计标高;l 该点至H0-H0中心线的距离(m);i场地单向泄水坡度; lx 、ly该点沿x-x、y-y方向至场地中心线的距离;iy 、ix该点沿x-x、y-y方向的泄水坡度。,二、
12、场地平整土方量计算,1、计算场地各个角点的施工高度 施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差,是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度。各方格角点的施工高度按下式计算:,式中 hn角点施工高度即填挖高度(m),以“+”为填,“-”为 挖; Hn角点的设计标高(若无调整,即为场地的设计标高); n 方格的角点编号(自然数列1,2,3,n)。,2、计算“零点”位置,确定零线,方格边线一端施工高程为“+”,若另一端为“-”,则沿其边线必然有一不挖不填的点,即为“零点”。零点位置按下式计算:,图1.7,式中 x1、x2角点至零点的距离,m; h1、h2相邻两角点的施工高度(m),均用绝对值;
13、a方格网的边长(m)。,确定零点的办法也可以用图解法,方法是用尺在各角点上标出挖填施工高度相应比例,用尺相连,与方格相交点即为零点位置。将相邻的零点连接起来,即为零线。它是确定方格中挖方与填方的分界线。,图1.7,3、计算方格挖填土方量,(1) 四方棱柱体法。 按 方格底面积 计算,公式如表1.3所列。 按拟柱体计算 时(假设两端为两个平行面)则,(a)角点全填或全挖,(b) 角点二填或二挖,(c)角点一填(挖)或三挖(填),填方部分: 挖方部分:,表1.3 常用方格网点计算公式,(2)三角棱柱体法。 三角棱柱体法,是将每一个方格顺地形的等高线沿对角线划分成两个三角形,然后分别计算每一个三角棱
14、柱体的土方量。,(,当三角形为全挖或全填时图18(a):,当三角形有填有挖时图18(b),则其零线将三角形分成两部分:,底面为四边形的楔体:,底面为三角形的锥体:,4、计算土方总量 将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总,即得该场地挖方和填方的总土方量。,三、土方调配,1、土方调配目的 是在使土方运输量或土方运输成本最低的条件下,确定填、挖方区土方的调配方向和数量,已达到缩短工期和提高经济效益的目的。 2、土方调配原则 1)挖填方基本平衡,减少重复倒运; 2)挖填方量与运距的乘积之和尽可能最小,即总土方运输量或运输费用最小; 3)好土应用在回填密实度要求较高的地区; 4)取土
15、或弃土应尽量不占或少占农田; 5)分区调配应与全场调配相协调,避免只顾局部平衡、任意挖填而破坏全局平衡; 6)调配应与地下构筑物的施工相结合,地下设施的填土应留土后填; 7)选择恰当的调配方向、运输路线,土方运输无对流和乱流现象并便于极具调配、机械化施工。,3、土方调配方案的编制,任务及步骤: 划分调配区 计算各调配区的土方量 计算每对挖、填方区之间的平均运距 确定挖方各调配区的土方调配方案 绘制土方调配图,(1)划分土方调配区,在场地平面图上先划出挖、填区的分界线(零线),然后在挖方区和填方区适当地分别划出若干个调配区。划分时应注意以下几点: 划分应与建筑物的平面位置相协调,并考虑开工顺序、
16、分期开工顺序。 调配区的大小应满足土方机械的施工要求。 调配区范围应与场地土方量计算的方格网相协调,一般可由若干个方格组成一个调配区。 当土方运距较大或场地范围内土方调配不能达到平衡时,可考虑就近借土或弃土,一个借土区或一个弃土区可作为一个独立的调配区。 (2) 计算各调配区的土方量,并将它标注于图上。 ( 3) 求出每对调配区之间的平均运距 平均运距即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离。因此,求平均运距,需先求出每个调配区的土方重心。其方法如下:,所有填挖方调配区之间的平均运距均需一一计算,并将计算结果列于土方平衡与运距表内。 当填、挖方调配区之间的距离较远,采用自行式铲运机或其他运土工具
17、沿现场道路或规定路线运土时,其运距应按实际情况进行计算。 (4)用“表上作业法”求解最优调配方案 最优调配方案的确定,是以线性规划为理论基础,常用“表上作业法”求解。 (5)绘制土方调配图 调配方案确定后,绘制土方调配图(如图1.9)。在土方调配图上要注明挖填调配区、调配方向、土方数量和每对挖填之间的平均运距。图中的土方调配,仅考虑场内挖方、填方平衡。W为挖方,T为填方。,图 1.9,第三节 基坑(槽)工程,一、土方开挖 (一)定位与放线 1、房屋定位 在基础施工之前根据建筑总平面图设计要求,将拟建房屋的平面位置和零点标高在地面上固定下来。 定位一般用经纬仪、水准仪和钢尺等测量仪器,根据主轴线
18、控制点,将外墙轴线的四个交点用木桩测设在地面上(图1.10、图1.11)。 房屋外墙轴线测定后,根据建筑平面图将内部纵横的所有轴线都一一测出,并用木桩及桩顶面小钉标识出来。,图1.10 建筑物定位示意图,图1.11 建筑物定位施工图,2、放线 1)基槽(坑)放线 房屋定位后,根据基础的宽度、土质情况、基础埋置深度及施工方法,计算确定基槽(坑)上口开挖宽度,拉通线后用石灰在地面上画出基槽(坑)开挖的上口边线即放线(图1.12)。,图1.12 基槽(坑)放线示意图,2)柱基放线 在基坑开挖前,从设计图纸上查对基础的纵横轴线编号和基础施工详图,根据柱子的纵横轴线,用经纬仪在矩形控制网上测定基础中心线
19、,同时在每个柱基中心线上,测定基础定位桩,每个基础的中心线上设置四个定位桩,其桩位离基础开挖线的距离为0.51.0m。若基础之间的距离不大,可每隔12个或几个基础打一定位桩,但两个定位桩的间距不超过20m为宜,以便拉线恢复中间柱基的中线。桩顶上钉一钉子,标明中心线的位置。然后按施工图上柱基的尺寸和按边坡系数确定的挖土边线的尺寸,放出基坑上口挖土灰线,标出挖土范围(如图1.13)。 3)大开挖 大基坑开挖,根据房屋控制点用经纬仪放出基坑四周的挖土边线,图1.13 柱基 放线示意图,3、基槽开挖宽度的计算:,1)不放坡,不加挡土板支撑 2) 不放坡,但要留工作面 一般,当基槽(坑)底在地下水位以上
20、时,每边要留出工作面宽度(图1.14),则基槽放灰线尺寸为:,式中 d基础放灰线宽,mm; a基础底宽,mm; c工作面宽(一般砖基础为:200mm;浆砌毛石、条石基础为150mm; 混凝土基础支模为:300mm;基础垂直面做防水层:800mm(防水面层)。),图 1.14,3) 留工作面并加支撑 当基础埋置较深,场地又狭窄不能放坡时,为防止土壁坍塌,必须设置支撑。此时,放灰线尺寸除考虑基础底宽、工作面宽外,还需加上支撑所需尺寸(一般为100mm)。,4) 放坡 如果基槽深度超过土方和爆破工程施工及验收规范的规定时,即使土质良好且无地下水,亦需根据挖土深度和土质情况,参照表1.5放坡。放灰线尺
21、寸为(图1.15):,式中 b 放坡宽度,b=mh; m 坡度系数; h 基槽开挖深度。,图 1.15,(二)土方边坡与土壁支撑 土壁的稳定,主要是由土体内摩擦阻力和粘结力来保持平衡,一旦土体失去平衡,土体就会塌方,这不仅会造成人身安全事故。同时会影响工期,有时还会危及附近的建筑物。 造成土壁塌方的原因主要有: 边坡过陡,使土体的稳定性不足导致塌方;尤其是在土质差,开挖深度大的坑槽中。 雨水、地下水渗入土中泡软土体,从而增加土的自重同时降低土的抗剪强度,这是造成塌方的常见原因。 基坑上口边缘附近大量堆土或停放机具、材料,或由于行车等动荷载,使土体中的剪应力超过土体的抗剪强度。 土壁支撑强度破坏
22、失效或刚度不足导致塌方。 为了防止塌方,保证施工安全,在基坑(槽)开挖时,可采取放坡和做土壁支撑的措施,1、土方边坡,土方边坡的坡度以挖方深度(或填方深度) h与底宽b之比表示(图1.16),即 土方边坡坡度= h/b=1/(b/h)=1m 式中m=b/h称为边坡系数。,图 1.16,放坡规定: 1)当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时,其挖土深度不超过(表1-4)中的规定的允许深度是,挖方边坡可做成直立壁不加支撑。,表1.4 基坑(槽)或管沟不加支撑时的允许深度,2)当地质条件良好,土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时,挖方深度在5m以内且不加支撑的边
23、坡的最陡坡度应符合表1.5规定。,表1.5 深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度(不加支撑),3) 永久性挖方边坡坡度应按设计要求放坡。使用时间较长的临时性挖方的边坡值应符合表1.6的规定。,表1.6 使用时间较长临时性挖方边坡值,2、土壁支护 基坑(槽)开挖,若受土质与周围场地条件限制不能按规定放坡或放坡开挖所增加的土方量太大,则可采用直立边坡加支护的施工方法。 (1)基槽支护 土壁支撑根据基坑(槽)及其深度和平面宽度大小可采用不同的形式。在开挖较窄的沟槽时,多用木挡板横撑式土壁支撑,由挡土板、楞木和工具式横撑组成(图1.17)。,挡 土 板 放 置 方 式 不 同,水平挡土板,垂直
24、挡土板,断续式,连续式,用于较潮湿的或散粒的黏土,地下水很少,深度为35m,用于松散的和湿度很高的土,地下水较少,挖土深度不限。,混合式挡土板,用于沟槽深度较大、下部有含水层的情况,适于能保持立壁的干土或天然湿度的黏土类土,地下水很少、深度在3m以内,图 1.17,(2)基坑支护 作用:确保支护结构能起挡土作用,基坑边坡保持稳定; 确保相邻的建(构)筑物、道路、地下管线的安全,不因土 体的变形、沉陷、坍塌受到危害;满足 本工程地下结构施工的要求。 按受力分类: 重力式支护结构: 深层搅拌水泥土围护墙、高压旋喷桩墙、SWM工法围护墙 非重力支护结构:型钢横挡板围护墙、刚板桩、钢筋混凝土桩、地下连
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