土木工程施工技術(shù)01.ppt

第1章 土方工程,1.1 概 述,1.1.1 土的工程分類,八大類（16個(gè)級(jí)別）：松軟土、普通土、堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土、 軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石、特堅(jiān)石。,1.1.2 土的工程性質(zhì),1.土的可松性：,自然狀態(tài)下的土，經(jīng)開挖，其體積因松散而增 加，雖經(jīng)回填壓實(shí)，仍不能恢復(fù)成原來的體積。,最終可松性系數(shù),最初可松性系數(shù),2土的密度：,天然密度：,指土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量（kg/m3）。,土的干密度：,指單位體積土中固體顆粒的質(zhì)量，即土體孔隙中無水時(shí)的單位土重（kg/m3） 。,指土中水的質(zhì)量與土的固體顆粒質(zhì)量之比。,3土的含水量：,4土的滲透性：,指水流通過土中孔隙的難易程度。,5原狀土經(jīng)機(jī)械壓實(shí)后的沉降量：,根據(jù)不同土質(zhì)，其沉降量一般在：330cm之間。,式中：P機(jī)械壓實(shí)的有效作用力（MPa） C原狀土的抗陷系數(shù)（MPa）,當(dāng)水力坡度 時(shí)，地下水在土中滲流 的速度，稱滲透系數(shù)K。,1.2 土方機(jī)械化施工 主要土方施工機(jī)械: 推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、單斗挖土機(jī)、壓實(shí)機(jī)械等。 1.6.1 主要土方機(jī)械的特點(diǎn)與施工方法 （1）推土機(jī) 特點(diǎn)切土、推土和卸土； 分類 行走裝置：履帶式和輪式推土機(jī) 操作方式：機(jī)械式和液壓式操縱。 鏟刀安裝方式：固定式推土機(jī)和回轉(zhuǎn)式推土機(jī)。,輪胎式推土機(jī),履帶式推土機(jī),直鏟推土機(jī)的固定式推土鏟,回轉(zhuǎn)式鏟刀 （a）鏟刀平斜 （b）鏟刀側(cè)傾,（2）鏟運(yùn)機(jī) 特點(diǎn)挖土、運(yùn)土、卸土和平土； 分類 運(yùn)行方式：拖式和自行式 操作方式：鋼絲繩操縱式和液壓式操縱。 卸土方式：強(qiáng)制式、半強(qiáng)制式和自由卸土。,拖式鏟運(yùn)機(jī),自行式鏟運(yùn)機(jī),（3）單斗挖土機(jī),反鏟挖掘機(jī),（4）壓實(shí)機(jī)械,輪胎式壓路機(jī),輪胎驅(qū)動(dòng)鋼輪振動(dòng)壓路機(jī),振動(dòng)沖擊夯,電動(dòng)蛙式打夯機(jī),1.3 土方填筑與壓實(shí),1.3.1 土料的選擇和填筑方法,1土料的選擇：,碎石類土、砂土、爆破石渣，可作表層以下的填料； 含水量符合壓實(shí)要求的粘性土，可作各層填料。,不能選用的幾種土：,含水量大的土； 淤泥、凍土、膨脹性土及有機(jī)物含量8%的土； 硫酸鹽含量5%的土。 在道路工程中，粘性土不是理想的路基填料。,2填筑方法：,接近水平的分層填土、分層壓實(shí)； 采用兩種回填土?xí)r，應(yīng)分層填筑，不得混雜使用。,1.3.2 填土壓實(shí)的方法：,碾壓法,大面積填筑工程。滾輪壓力。壓路機(jī)、平碾、羊足碾,夯實(shí)法,小面積填筑工程。沖擊力。蛙式夯、柴油夯、人工夯,振動(dòng)壓實(shí)法,非粘性土填筑。顆粒失重、排列填充。振動(dòng)夯、平板振搗器,1.3.3 影響填土壓實(shí)質(zhì)量的因素,土的含水量、鋪土厚度、壓實(shí)功。,1土的含水量：,最優(yōu)含水量：使填土壓實(shí)獲得最大密實(shí)度時(shí)的含水量。,2鋪土厚度：,填方每層鋪土厚度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、壓實(shí)的密實(shí)度要求和壓實(shí)機(jī)械的性能確定。,一般H取：200mm300mm。,3壓實(shí)功：,不同機(jī)械有效影響深度不同。,小則不粘結(jié)、摩阻大，大則橡皮土； 應(yīng)為最優(yōu)含水量,壓實(shí)遍數(shù),1.3.4 填土壓實(shí)的質(zhì)量檢查,1質(zhì)量要求：,壓實(shí)系數(shù)（c）：是土的施工控制干密度和土的最大干密度的比值。,P42表1-23填土壓實(shí)系數(shù),2檢查方法：,采用“環(huán)刀法”按規(guī)定取樣。,（一般場(chǎng)地平整0.9，填土作地基0.930.96）,土的最優(yōu)含水量和最大干密度參考表,1.4 基坑施工,1.3.1 土方邊坡及其穩(wěn)定：,m=B/H，m坡度系數(shù),m的物理意義：當(dāng)基坑深為1米時(shí)，邊坡寬度的大小。,邊坡可以做成：直線形、折線形、踏步形。,1., 土質(zhì)； 挖土深度； 施工期間邊坡上的荷載； 土的含水率及排水情況； 邊坡的留置時(shí)間。,*土含水量增加，對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響： 土含水量增加，將增大土的自重，從 而使剪應(yīng)力增加； 土含水量增加，土顆粒間粘結(jié)力減小， 土的抗剪強(qiáng)度降低。,1.3.2 土壁支護(hù)：,三種類型：加固型支護(hù)、支擋型支護(hù)、混合型支護(hù)。,1.加固型支護(hù)：是對(duì)基坑邊坡滑動(dòng)棱體范圍及其附近土體進(jìn)行加固，改善其物理力學(xué)性能，使其成為具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性的土體結(jié)構(gòu)，從而保證土體結(jié)構(gòu)，并兼有抗?jié)B作用。,按施工方法分： 深層攪拌水泥土樁墻支護(hù)； 高壓噴射旋噴樁支護(hù)。,2.支擋型支護(hù)：是利用設(shè)置在基坑土壁上的支擋構(gòu)件承受土壁的側(cè)壓力及其他荷載，保持土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。,按施工方法分： 土釘支護(hù)（土釘墻）； 土層錨桿支護(hù)； 排樁式支護(hù)； 板樁支護(hù)； 鋼木支撐。,*若按受力狀態(tài)分： 橫撐式支撐、板樁式支護(hù)結(jié)構(gòu)（懸臂式、支撐式）、重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)（如：地下砼連續(xù)墻）。,重力式水泥土墻： 水泥土墻是通過攪拌樁機(jī)將水泥與土進(jìn)行攪拌，形成柱狀的水泥加固土（攪拌樁），而構(gòu)成重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)。,重力式水泥土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括： 整體穩(wěn)定； 抗傾覆穩(wěn)定； 抗滑移穩(wěn)定； 位移； 其他：驗(yàn)算抗?jié)B、墻體應(yīng)力、地基強(qiáng)度。,板樁：,1板樁設(shè)計(jì)的五要素：,板樁工程事故失敗的主要原因：, 入土深度不夠，在土壓力的作用下， 板 樁的入土部分走動(dòng)而出現(xiàn)坑壁滑坡；, 板樁本身剛度不夠，在土壓力作用下失 穩(wěn)彎曲；, 支撐或拉錨的強(qiáng)度不夠；, 拉錨長(zhǎng)度不足，錨碇失去作用而使土體 滑動(dòng)；, 板樁位移過大，造成周邊環(huán)境的破壞。, 入土深度； 截面彎矩； 支點(diǎn)反力； 拉錨長(zhǎng)度； 板樁位移。,2“等值梁法“計(jì)算原理：,單支點(diǎn)板樁的計(jì)算原理（分：自由支撐和嵌固支撐）,自由支撐單支點(diǎn)板樁：,計(jì)算Mmax，選擇板樁截面。,嵌固支撐單支點(diǎn)板樁：,用等值梁法計(jì)算嵌固支撐單支點(diǎn)板樁內(nèi)力：,計(jì)算作用于板樁上的主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力； 計(jì)算板樁上土壓力強(qiáng)度為零的點(diǎn)C至地面的距離； 將板樁在C點(diǎn)截?cái)?，利用X=0，M=0，計(jì)算等值梁AC 段的支座反力Rc和支撐反力Ra； 計(jì)算板樁的入土深度； 根據(jù)“等值梁”的受力圖，求得Mmax；選擇板樁截面。,1.3.3 基坑、基槽土方工程量計(jì)算,1基坑：,2基槽： 條形基礎(chǔ)的基槽在某一段長(zhǎng)度內(nèi)，基槽截面形狀、尺寸不變時(shí)：,管溝土方量計(jì)算：,1.3.4 降水,降水方法：,集水坑降水法、井點(diǎn)降水法。,1集水坑降水法：,是在基坑開挖過程中，沿坑底周圍或中央開挖有一定坡度的排水溝，在坑底每隔一定距離設(shè)一個(gè)集水坑，地下水通過排水溝流入集水坑中，然后用水泵抽走。,適用范圍：面積較小、土質(zhì)較好、粗顆粒土層或粘性土層、降水深度不大的基坑（槽）開挖工程。, 集水坑的設(shè)置：, 抽水設(shè)備：,離心泵、潛水泵、軟軸水泵。,流砂的產(chǎn)生與防治：, 產(chǎn)生的原因：, 防治方法：, 改變動(dòng)水壓力方向；, 減小動(dòng)水壓力，增大滲流路徑。,2井點(diǎn)降水法：,3輕型井點(diǎn)：, 輕型井點(diǎn)設(shè)備：,管路系統(tǒng)：濾管、井點(diǎn)管、彎聯(lián)管、總管。,抽水設(shè)備：真空泵、射流泵、隔膜泵。, 輕型井點(diǎn)布置：,平面布置：,單排線狀布置：B6m 雙排線狀布置； 環(huán)狀布置。, 高程布置：, 高程布置：,式中：HA井點(diǎn)管的埋設(shè)深度（m）； H1井點(diǎn)管埋設(shè)面至基坑底面的距離； h1基坑底面至降低后的地下水位的距離； 取0.51m。 I水力坡度；單排：1/4；雙排：1/10。 L井點(diǎn)管至基坑中心的水平距離。（當(dāng)井點(diǎn)管為 單排布置時(shí)，為井點(diǎn)管至對(duì)邊坡腳的水平距離）,示例：基坑底寬1.8m，深3m，地下水位距地面1.2m，土方邊坡1：0.5， 采用輕型井點(diǎn)降水。 試確定： 平面布置類型； 井點(diǎn)管最小埋深及要求的降水深度； 當(dāng)采用6m長(zhǎng)井點(diǎn)管時(shí)，其實(shí)際埋深及降水深度。,最小降水深度S：基坑中心的降水深度, 計(jì)算基槽上口寬度：, 采用單排線狀布置。, 最小埋深HA及降水深度S：, 若采用6m井點(diǎn)管，確定HA和S：,【解】, 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量計(jì)算：, 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的類型：,無壓完整井、無壓非完整井； 承壓完整井、承壓非完整井。,地下含水構(gòu)造的種類,式中：Q涌水量（m3/d）； K滲透系數(shù)（m/d）； H含水層厚度（m）； S水位降低值（m）； R抽水影響半徑（m）；,x0假想半徑（m）；,F井點(diǎn)管包圍的面積（m2）。,適用條件：矩形基坑的長(zhǎng)寬比5； 基坑寬度2R。,無壓完整井涌水量計(jì)算：, 涌水量計(jì)算：,無壓非完整井涌水量計(jì)算：,H0抽水影響深度（m）。,H0的取值：,承壓完整井涌水量：,M承壓含水層厚度。,間距：,設(shè)備基礎(chǔ)施工，基坑底寬8米，長(zhǎng)12米，深4米，土方邊坡1：0.5，不透水層距地面9米，地下水位距地面1.5米，K=5，井點(diǎn)管長(zhǎng)6米，直徑50毫米，濾管長(zhǎng)1米。 試進(jìn)行輕型井點(diǎn)設(shè)計(jì)。,示例：, 井點(diǎn)管的數(shù)量及間距：,數(shù)量：,式中：q單根井點(diǎn)管的最大出水量（m3/d）； d濾管直徑（m）； l濾管長(zhǎng)度（m）；,【解】,井點(diǎn)管布置：,根據(jù)基坑尺寸，采用環(huán)狀井點(diǎn)。,而, 滿足要求。,判斷井點(diǎn)管類型：,屬無壓非完整井。,滿足條件。,計(jì)算涌水量：,而含水層深度：,又：,井點(diǎn)管布置：,數(shù)量：,井距：,場(chǎng)地平整,基坑工程,填筑壓實(shí),機(jī)械化施工,總結(jié),1.1 土的可松性在工程中有哪些應(yīng)用？,1.2 場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定方法有幾種？它們有何區(qū)別？ 1.3 試述影響邊坡穩(wěn)定的因素有哪些？并說明原因。 1.4 土壁支護(hù)有哪些形式？ 1.5 試述“相當(dāng)梁法”的計(jì)算原理。 1.6 水泥土墻設(shè)計(jì)應(yīng)考慮哪些因素？ 1.7 降水方法有哪些？其適用范圍有哪些？ 1.8 簡(jiǎn)述流砂產(chǎn)生的原因及防治措施？ 1.9 輕型井點(diǎn)的設(shè)備包括哪些？ 1.1