《土方工程施工》土方工程-ppt课件.ppt
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- 土方工程施工 土方工程 施工 ppt 课件
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1、 建筑工程施工中主要的分部工程之一,常见的土方工程有场地平整、基坑 (槽)与管沟开挖、路基开挖、人防工程开挖、地坪填土,路基填筑以及基坑回填等。 何谓土方工程?何谓土方工程?1.1 土方工程的分类及工程技术土方工程的分类及工程技术1.2 场地平整场地平整1.3 基坑工程基坑工程1.4 土方回填与压实土方回填与压实1.5 爆破技术爆破技术 土的种类繁多,其分类方法各异。土方工程施工中,按土的开挖难易程度分为八类,如下表。 土的主要工程性质有:土的可松性、渗透性、密实度、抗剪强度和土压力等。1土的天然含水量土的天然含水量 土的含水量是土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率,即 式中:mw 土中水的
2、质量 ms 土中固体颗粒的质量2土的天然密度和干密度土的天然密度和干密度 土在天然状态下单位体积的质量,称为土的天然密度。土的天然密度用表示: 式中: m 土的总质量 V 土的天然体积 单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度,土的干密度用d表示: 式中:ms 土中固体颗粒的质量 V 土的天然体积3土的可松性土的可松性 土具有可松性,即自然状态下的土经开挖后,其体积因松散而增大,以后虽经回填压实,仍不能恢复其原来的体积。土的可松性程度用可松性系数Ks或Ks表示,即式中:Ks 土的最初可松性系数 K s 土的最后可松性系数 V 原状 土在天然状态下的体积(m3) V 松散土开挖后在松散状态下的
3、体积(m3) V 压实土经回填压(夯)实后的体积(m3)4土的渗透性土的渗透性 土的渗透性指水流通过土中孔隙的难易程度,水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系数,用k表示,单位为m/d。土的渗透系数k应经试验确定。k值的大小反映土体透水性的强弱,影响施工降水与排水的速度。 土方工程是建筑工程施工的主要工程之一,具有以下施工特点: 工程量巨大、施工工期长、劳动强度大、施工范围广; 施工条件复杂; 施工有一定的危险性。1场地设计标高的确定场地设计标高的确定 遵循原则:遵循原则:1)满足生产工艺和运输的要求;2)充分利用地形,尽量减少挖、填土方量;3)争取施工场区内的挖填土方量的平衡,以降低土方运输
4、费;4)要有一定的泄水坡度,以满足排水要求;5)考虑历史最高洪水位的影响等。 如果原地形比较平缓,对场地设计标高无特殊要求时,可按填挖土方量平衡的原则确定。首先在地形图上将施工区域划分为若干个方格网,然后根据地形图将每个方格的角点标高标注在图上,角点标高可采用实地测量或利用地形图上等高线用插入法求得,见图。 按照挖填方量相等的原则,场地设计标高H0可按下式计算: (1-7) 因此 (1-8)式中N 方格网数 A 方格边长(m) H11,H22 任一个方格的4个角点的标高(m)式(1-8)可改写成以下形式 (1-9)式中 H1 一个方格独有的角点标高(m) H2 两个方格共有的角点标高(m) H
5、3 三个方格共有的角点标高(m) H4 四个方格共有的角点标高(m)2场地设计标高的调整场地设计标高的调整 式(1-9)所计算的标高纯系理论数值,实际上还需考虑以下因素进行调整: 土的可松性影响 场内挖方和填方的影响 场地泄水坡度的影响用于地形平缓或台阶跨度较大的地段。计算方法较为复杂,但精度较高。计算步骤如下:(1)划分横断面、画横断面图形(2)计算横断面面积(3)计算土方量及汇总土方量横断横断面法面法方格方格网法网法将要计算的场地划分为若干个相互平行的横断面,然后依据横断面逐段计算土方量,最后将各段汇总,得出场地总挖、填土方量。 方格网的画法与前面确定场地标高相同,在确定了场地各个角点的设
6、计标高后,就可求得需平整场地各角点的填挖高度(施工高度),进而根据每个方格角点的施工高度算出填挖土方量,并求得整个场地的总填挖土方量。其具体步骤如下: (1)计算场地各方格角点的施工高度 (2)确定“零线” (3)计算场地方格挖填土方量 (4)计算场地边坡土方量 土方调配是土方规划设计的一项重要内容,其目的是使土方运输量或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,从而达到缩短工期和提高经济效益的目的。其步骤是:(1)划分调配区;(2)计算土方调配区之间的平均运距;(3)确定土方最优调配方案;(4)绘制土方调配图表。 由于土方开挖与填筑工程量巨大,因此尽量采用机械化施工,以减轻繁
7、重的体力劳动、提高劳动生产率。常用的施工机械有:1.推土机推土机 2铲运机铲运机 铲运机是一种能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、整平的土方机械。 3挖掘机挖掘机 挖掘机按传动方式分为机械传动和液压传动两种;按行走方式有履带式和轮胎式两种;按工作装置不同分为正铲挖掘机、反铲挖掘机、拉铲挖掘机,如图所示。(1)正铲挖掘机 (2)反铲挖掘机 (3)拉铲挖掘机(4)抓铲挖掘机 抓铲挖掘机是在挖掘机的悬臂端用钢丝绳悬吊一个抓斗而组成,其外形见图。 基坑支护、降水、土方开挖和运输、土方回填等工程的总称。 地下水控制包括“降水”和“截水”。基坑降低地下水位的方法,通常有集水井降水法和井点降水法。1集水井降水
8、法集水井降水法 集水井降水法是在基坑开挖过程中,沿坑底四周设置排水沟和集水坑,使水流入集水井中,然后用水泵抽走,可应用于除细砂、淤泥外的各种土质的场合,主要适用于面积较小、降水深度不大的基坑开挖工程,其装置如下图: 2流砂现象与防治流砂现象与防治(1)流砂现象及危害)流砂现象及危害 采用集水坑降水,如果土质为细砂或粉砂,当基坑挖到地下水位0.5m以下时,坑底下的土有时会成流动状态,随地下水一起涌入坑内,这种现象称为流砂。 发生流砂现象时,土壤完全丧失承载力,工人难以立足,施工条件恶化;土边挖边冒,很难达到设计深度;流砂严重时会引起基坑边坡塌方,若附近有建筑物,会因地基被掏空而下沉、倾斜甚至倒塌
9、。因此,流砂现象对土方施工和附近建筑物都有很大危害。(2)流砂)流砂防治防治 防治流砂的途径主要有三个方面:一是减小或平衡动水压力;二是截住地下水流;三是改变动水压力的方向。具体措施见表。 3.井点降水井点降水 井点降水是在基坑开挖前,预先在基坑四周埋设一定数量滤水管,利用抽水设备抽水,使地下水位降低到坑底以下,直至基础工程施工完毕。它能防止坑底管涌和流砂现象,稳定基坑边坡,加速土的固结,增加地基土承载能力。按系统的设置、吸水方法和原理不同,井点降水方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等。(1)轻型井点)轻型井点 轻型井点是沿基坑四周,将井管埋入地下蓄水层内,井点管上端经弯联
10、管与总管相连接,利用抽水设备将地下水从井点管内抽出,使原有地下水位降至开挖基坑坑底以下,如图所示。(2)轻型井点轻型井点的施工:的施工: 轻型井点的施工包括准备工作、井点系统的安装、使用及拆除等过程。 准备工作包括井点设备、动力、水源及必要材料的准备,开挖排水沟,降水影响范围内建筑物、管线等沉降观测点设置以及制订防止附近建筑物、管线沉降的措施等。轻型井点系统安装程序为:排放总管,埋设井点管,用弯联管将井点管和总管连接起来,最后再安装抽水设备。 利用粘土的电渗现象和电泳作用特性,对透水性差的土起到疏干作用,使软土地基排水得到解决,其示意图如下: 在土方工程施工中,基坑(槽)的土壁必须保证稳定。否
11、则,土体在外力作用下失去平衡,土壁会产生塌方,不仅影响工程施工,甚至会造成人员伤亡,危及附近建筑物、道路及地下设施的安全,产生严重的后果。因此,要根据不同的地质条件和深度,在挖方或填方的边缘,需要做成一定坡度的边坡。 土方边坡的稳定,主要是由于土体内土颗粒间存在摩阻力和内聚力,从而使土体具有一定的抗剪强度。因此,为防止边坡塌方,应采取措施保证施工安全。在条件允许情况下放足边坡,及时排除雨水、地面水,并合理安排土方运输车辆行走路线及弃土地点,防止坡顶集中卸载及振动。必要时应根据土质情况和实际条件采取保护措施。 1基坑土方机械与开挖基坑土方机械与开挖 首先,根据土方工程的类型及规模、地质、水文及气
12、候条件、机械设备条件及工期要求来选取土方机械,然后确定挖掘机数量,并 减少车辆的调头、等待和装土时间,装土场地必须考虑调头方法及停车位置等措施通过提高挖掘机的成产率。 2支护结构的类型、选型及其施工支护结构的类型、选型及其施工 要根据施工现场的条件和施工要求的不同,选取相应的支护方式来施工。 1)横撑式支护)横撑式支护 水平挡土板支撑 垂直挡土板支撑 2)水泥土桩墙支护结构)水泥土桩墙支护结构 水泥土桩墙按施工工艺不同分为深层水泥土搅拌桩和高压旋喷桩。搅拌桩成桩工艺可采用“一次喷浆、二次搅拌” 工艺,其施工工艺流程如图所示。 3)钢板钢板支护结构支护结构 钢板桩支护结构施工速度快,可重复使用,
13、但价格昂贵一次投资性高,适用于柔软地基及地下水位较高的深基坑支护。 根据不同的需要选取不同的钢板桩打设方式,其中围檩插桩法需用围檩支架作板桩打设导向装置。施工中可以采用封闭打入法和分段复打法,其中分段复打法如图所示。 4)钢筋混凝土灌注桩支护结构)钢筋混凝土灌注桩支护结构 灌注桩按施工工艺有钻孔灌注桩和人工挖孔灌注桩两种,下图为钻孔灌注桩排围护墙。 5)土钉墙支护结构)土钉墙支护结构 土钉墙是由被加固土和放置于原位土体中细长金属件(土钉)及附着于坡面的混凝土面板组成其构造如图所示。 6)锚杆支护结构)锚杆支护结构 土层锚杆又称拉锚,一端与支护结构连接,另一端锚固在土体中,将支护结构所受荷载,通
14、过拉杆传递到土层中。 在水中开挖基坑时,通常需预先修筑临时性的挡水结构物(称为围堰),围堰的结构形式和材料要根据水深、流速、地质情况、基础形式以及通航要求等条件确定。 常用的围堰形式包括土石围堰、土袋围堰、木(竹)笼围堰、钢板桩围堰等。基础土方回填土方回填碾压 建筑工程的回填土主要有地基、基坑、室内地坪、室外场地、管沟、散水等土的回天。回填土是一项重要的工作,一般要求回填土应有一定的密实性,使回填土不致产生较大的沉陷。一些建筑物沉降过大,室内地坪和散水大面积开裂,主要原因之一就是由于回填压实未达到设计规范要求的缘故。 土方回填过程中,应注意选取回填土料。须注意的是,填方应尽量采用同类土填筑,含
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