建筑施工技术课件 第二章土方工程

第二章土方工程主要内容：土的分类及工程性质、土方量计算、施工辅助工作、土方机械化施工及土方工程质量验收；学习重点：土的工程性质及其对施工的影响，土壁支护与边坡，以及降低地下水位的方法。 1、土方工程的种类常见土方工程的种类有平整场地、挖基坑、挖基槽、挖土方、回填土等。2、土方工程的特点土石方工程的工程量大，施工工期长，劳动强度大。土方工程施工条件复杂，又多为露天作业，受地区气候条件、地质和水文条件的影响很大，难以确定的因素较多。第一节概述一.土方工程种类与特点 按土开挖的难易程度将土分为：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。土的工程分类与现场鉴别方法见表2.1所示。二.土的工程分类与现场鉴别方法 表2.1土的工程分类与现场鉴别方法土的分类土的名称可松性系数现场鉴别方法KSK’s一类土(松软土)砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土，泥炭(淤泥)1.08～1.171.01～1.03能用锹、锄头挖掘二类土(普通土)亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土及亚砂土1.14～1.281.02～1.05用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土(坚土)软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、亚粘土，压实的填筑土1.24～1.301.04～1.07要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍四类土(砂砾坚土)重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石1.26～1.321.06～1.09整个用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用楔子及大锤 土的分类土的名称可松性系数现场鉴别方法KSK’s五类土(软石)硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石炭岩1.30～1.451.10～1.20用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土(次坚石)泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩，泥灰岩，密实的石灰岩，风化花岗岩，片麻岩1.30～1.451.10～1.20用爆破方法开挖,部分用风镐七类土(坚石)大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩1.30～1.451.10～1.20用爆破方法开挖八类土(特坚硬石))安山岩，玄武岩，花岗片麻岩，坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩1.45～1.501.20～1.30用爆破方法开挖 三.土的工程性质1.土的天然密度和干密度土的天然密度:在天然状态下，单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。土的天然密度按下式计算： 干密度:土的固体颗粒质量与总体积的比值，用下式表示：2.土的天然含水量土的天然含水量：天然状态下，土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。 3.土的可松性系数土的可松性：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 4.土的渗透性土的渗透性：指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透系数表示。渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力，以m/d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。 第二节土方工程量计算与调配一.基坑与基槽土方量计算1.边坡坡度2.基槽土方量计算基槽开挖时，两边留有一定的工作面，分放坡开挖和不放坡开挖两种情形。当基槽不放坡时：当基槽放坡时： 3.基坑方量计算基坑开挖时，四边留有一定的工作面，分放坡开挖和不放坡开挖两种情形。当基坑不放坡时：当基坑放坡时： 二.场地平整土方计算（一）场地设计标高的确定1、划分方格网2、计算或测量各方格角点的自然标高3、初步计算场地设计标高4、场地设计标高的调整5、考虑泄水坡度对角点设计标高的影响 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：（二）场地土方量的计算 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” 3.计算方格土方工程量按方格底面积图形和表2.5所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量。4.边坡土方量计算场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡，以保证挖方土壁和填方区的稳定。边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算，一种为三角棱锥体，另一种为三角棱柱体。 表2.5常用方格网点计算公式项目图式计算公式一点填方或挖方(三角形)两点填方或挖方(梯形)三点填方或挖方(五角形)四点填方或挖方(正方形) 三角棱柱体边坡体积两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积三角棱锥体边坡体积 5.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。 （一）土方调配的原则：1、应力求达到挖方与填方基本平衡和就近调配、运距最短。2、土方调配应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。3、应考虑分区与全场相结合的原则。4、合理布置挖、填方分区线.5、好土用在回填质量要求高的地区。三.土方调配 （二）土方调配区的划分（三）土方调配图表的编制1、划分调配区2、计算土方量3、计算调配区之间的平均运距4、进行土方调配5、绘制土方调配图、土方调配平衡表 土壁稳定，主要是由土体内摩阻力和粘结力保持平衡，一旦失去平衡，土壁就会塌方。第三节土方边坡与深基坑支护一.土方边坡及其稳定1、场地永久边坡挖方边坡应根据使用时间（临时或永久性）、土的种类、物理力学性质（内摩擦角、粘聚力、密度、湿度）、水文情况等确定。 2.基坑（槽）临时放坡当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定：密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)：1.0m；硬塑、可塑的粉土及粉质粘土：1.25m；硬塑、可塑的粘土和碎石类土：1.5m；坚硬的粘土：2m。 二.浅基坑（槽）支撑横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成，用于宽度不大、深度较小沟槽开挖的土壁支撑。根据挡土板放置方式不同，分为水平挡土板和垂直挡土板两类。（一）横撑式支撑 （二）其他支撑1.斜柱支撑2.锚拉支撑3.短桩横隔板支撑4.临时挡土墙支撑 （一）重力式支护结构二、深基坑支护结构常用的重力式支护结构是深层搅拌水泥土桩挡墙1.深层搅拌水泥土桩挡墙施工要点2.深层搅拌水泥土桩挡墙支护的特点具有挡土挡水双重功能，坑内无支撑，便于机械化挖土作业；施工机具相对较简单，成桩速度快；使用材料单一，节省三材，造价较低。 1.型钢桩横挡板支护2.挡土灌注桩支护3.排桩内支撑支护4.挡土灌注桩与深层搅拌水泥土桩组合支护5.钢板桩支护（二）非重力式支护结构 1.土层锚杆的分类土层锚杆的种类：有一般灌浆锚杆、扩孔灌浆锚杆、压力灌浆锚杆、预应力锚杆、重复灌浆锚杆、二次高压灌浆锚杆等多种.最常用的是前四种。（三）土层锚杆支护结构 2.土层锚杆的构造与布置（1）土层锚杆的构造土层锚杆的构造为：由锚头、支护结构、拉杆、锚固体等部分组成。土层锚杆根据主动滑动面，分为自由段(非锚固段)和锚固段。（2）土层锚杆的布置土层锚杆布置包括确定锚杆的尺寸、埋置深度、锚杆层数、锚杆的垂直间距和水平间距、锚杆的倾角等。 3.土层锚杆施工要点（1）成孔常用的土层锚杆钻孔方法有：螺旋钻孔干作业法、压水钻进成孔法、潜钻成孔法。（2）安放拉杆（3）锚杆灌浆灌浆方法分一次灌浆法和二次灌浆法两种（4）张拉与锚固土层锚杆灌浆后，待锚固体强度达到80%设计强度以上，便可对锚杆进行张拉和锚固。 1.土钉支护的构造土钉支护一般由土钉、面层和排水系统组成。（1）土钉常见土钉的类型有：钻孔注浆钉、击入钉、注浆击入钉、高压喷射注浆击入钉、气动射击钉。(2）支护面层临时性土钉支护的面层通常是喷射混凝土面层，并配置钢筋网。(3）排水系统土钉支护在一般情况下都必须有良好的排水系统，在坡顶和坡脚应设排水设施。（四）土钉墙支护结构 2.施工工艺方法(1）土钉墙的施工顺序(2）钻孔方法与土层锚杆基本相同。(3）土钉钢筋置入孔中后，可采用重力、低压、或高压方法注浆填孔。(4）喷射混凝土面层，喷射混凝土的强度等级不宜低于C20。(5）喷射混凝土面层中的钢筋网，应在喷射第一层混凝土后铺设。 第四节土方施工排水一、地面排水地面水的排除通常采用设置排水沟、截水沟或修筑土堤等设施来进行。应尽量利用自然地形来设置排水沟，以便将水直接排至场外，或流入低洼处再用水泵抽走。 1.集水井设置施工方法是，开挖基坑或沟槽过程中，遇到地下水或地表水时，在基础范围以外地下水流的上游，沿坑底的周围开挖排水沟，设置集水井，使水经排水沟流入井内，然后用水泵抽出坑外。二.集水井降水 流砂：当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时，如果采用集水井法降水开挖，当挖至地下水位以下时，坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂。2.流砂产生及防治 其防治方法有：如条件许可，尽量安排枯水期施工，使最高地下水位不高于坑底0.5m；水中挖土时，不抽水或减少抽水，保持坑内水压与地下水压基本平衡；采用井点降水法、打板桩法、地下连续墙法防止流砂产生。 井点降水：基坑开挖前，在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管(井)，在基坑开挖前和开挖过程中，利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基础工程施工结束为止。井点降水有两类：一类为轻型井点(包括电渗井点与喷射井点)；另一类为管井点(深井泵)。三.井点降水法 表2-10降水类型及适用条件适合条件降水类型渗透系数(cm/s)可能降低的水位深度(m)轻型井点多级轻型井点10-2～10-53～66～12喷射井点10-3～10-68～20电渗井点＜10-6宜配合其他形式降水使用深井井管≥10-5＞10 （一）轻型井点1.轻型井点设备轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括滤管、井点管、弯联管及总管等。 2.轻型井点的布置（1）平面布置单排线状井点双排井点环状井点（2）高程布置在考虑到抽水设备的水头损失以后，井点降水深度一般不超过6m。 当一级井点系统达不到降水深度时，可采用二级井点。 3.井点施工工艺程序4、轻型井点的计算5、抽水设备的选择6、井点管的安装埋设7、轻型井点的使用 一.推土机施工（一）推土机特点操纵灵活，运转方便，工作面较小、行驶速度快、易于转移，能爬30°左右的缓坡。第五节土方机械化施工 （二）作业方法1、下坡推土法2、槽形推土法3、并列推土法4、分堆集中，一次推送法（三）生产率计算 二.铲运机按行走方式分为牵引式铲运机和自行式铲运机；按铲斗操纵系统分，有液压操纵和机械操纵两种。（一）铲运机特点铲运机的特点是能综合完成铲土、运土、平土或填土等全部土方施工工序。适宜于铲运含水量不大于27%的松土和普通土，不适于在砾石层和冻土地带及沼泽区工作。 （二）开行路线1、小环形开行路线2、大环行开行路线3、“8”字形开行路线4、锯齿形开行路线（三）作业方法1、下坡铲士法2、跨铲法3、交错铲土法4、助铲法5、双联铲运法 三.单斗挖土机单斗挖土机按工作装置不同，可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种。 （一）正铲挖土机1.正铲挖土机工作性能适用于开挖含水量不大于27%的一至三类土，且与自卸汽车配合完成整个挖掘运输作业；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。2.正铲挖土机的开挖方式正向挖土，侧向卸土正向挖土，反向卸土 3.作业方法（1）分层挖土法（2）多层挖土法（3）中心开挖法（4）上下轮换开挖法 （二）反铲挖土机1.反铲挖土机的工作性能用于开挖停机面以下的一至三类土，适用于挖掘深度不大于4m的基坑、基槽、管沟，也适用湿土、含水量较大的及地下水位以下的土壤开挖。2.反铲挖土机作业方法沟端开挖沟侧开挖多层接力开挖法 （三）拉铲挖土机1.工作性能拉铲挖土机靠自重切土，可以开挖一、二类土壤的基坑、基槽和管沟等地面以下的挖土工程，特别适用于含水量大的水下松软土和普通土的挖掘。2.开挖方式沟端开挖沟侧开挖。 3.作业方法（1）分段挖土法（2）分层挖土法（3）顺序挖土法（四）抓铲挖土机抓铲挖土机主要用于开挖土质比较松软，施工面比较狭窄的基坑、沟槽、沉井等工程，特别适于水下挖土。土质坚硬时不能用抓铲施工。 1.4.2.1土方机械选择的要点土方机械化开挖应根据基础形式、工程规模、开挖深度、地质、地下水情况、土方量、运距、现场和机具设备条件、工期要求以及土方机械的特点等合理选择挖方机械。四.土方机械的选择 二.土方机械选择的原则1.土的含水量较小，可结合运距长短、挖掘深浅，分别采用推土机、铲运机或正铲挖土机配合自卸汽车进行施工。2.如地下水位较高，又不采用降水措施，或土质松软，可能造成正铲挖土机和铲运机陷车时，则采用反铲，拉铲或抓铲挖土机配合自卸汽车较为合适。 第六节土方填土与压实一.填筑要求1.土料要求。填方土料应符合设计要求，保证填方的强度和稳定性2、应分层回填压实。 二.填土的压实方法1.碾压法适用于大面积填土工程。碾压机械有平碾(压路机)、羊足碾、振动碾和汽胎碾。2.夯实方法适用于小面积填土的压实。夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机等。3、振动压实法振动压实法用于振实非粘性土效果较好 三.填土压实的要求1、密实度要求2、一般要求（1）填土应尽量采用同类土填筑。（2）填土应从最低处开始。（3）在地形起伏之处，应做好接搓。（4）填土应预留一定的下沉高度。 四.填土压实的影响因素1.压实功的影响2.含水量的影响3.铺土厚度的影响 查勘施工现场、熟悉和审查图纸、编制施工方案、清除现场障碍物、平整施工场地、进行地下墓探、作好排水设施、设置测量控制、修建临时设施、修筑临时道路、准备机具、进行施工组织等。第七节土方开挖一.土方开挖准备工作 1.基槽放线2.柱基放线3.大基坑开挖根据房屋的控制点，按基础施工图上的尺寸和按边坡系数及工作面确定的挖土边线的尺寸，放出基坑四周的挖土边线。二.定位放线 三.基槽(坑)土方开挖1.开挖基坑（槽）规定2、基坑开挖程序基坑开挖程序一般是：测量放线→切线分层开挖→排降水→修坡→整平→留足预留土层等.四.深基坑土方开挖深基坑土方开挖方法主要有分层挖土、分段挖土、盆式挖土、中心岛式挖土 五.地基验槽基槽(坑)开挖完毕并清理好以后，在垫层施工以前，施工单位应会同勘察、设计单位、监理单位、建设单位一起进行现场检查并验收基槽，通常称为验槽。1.表面检查验槽法2.钎探检查验槽法3.洛阳铲探验槽法 一.场地积水二.填方出现沉陷现象三.边坡塌方四.填方出现橡皮土第八节土方工程常见的质量事故 第九节土方工程质量标准及安全技术一.土方工程质量标准1.土质必须符合设计要求。2.填方的基底处理，必须符合设计要求或施工规范规定。3.填方土料必须符合设计要求和施工规范。4.填土施工过程中应检查排水措施、每层填筑厚度、含水量控制和压实程度。5.按规定分层夯压密实。 二.安全技术1.基坑开挖时，挖土应由上而下，逐层进行。2.基坑开挖应严格按要求放坡。3.坑内操作人员应立即离开吊点的垂直下方，起吊设备距坑边一般不得少于1.5m，坑内人员应戴安全帽。4.用手推车运土，应先铺好道路。5.深基坑上下应先挖好阶梯或设置靠梯，或开斜坡道。6.支撑应经常检查是否有松动变形等不安全的迹象。 第十节深基坑信息化施工简介深基坑信息化施工的监测目的和内容基坑工程信息化施工的监测项目测点布置检测设备