oA第一章土方工程课件.ppt

1、包括一切土的挖掘、填包括一切土的挖掘、填筑和运输等过程以及排筑和运输等过程以及排水、降水、土壁支撑等水、降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。准备工作和辅助工程。土颗粒、水、土颗粒、水、空气三部分空气三部分组成组成 协调处理挖土的利用、协调处理挖土的利用、堆弃和填土取得三者之堆弃和填土取得三者之间的关系。间的关系。（二）土方边坡及其稳定：（二）土方边坡及其稳定：m=B/Hm=B/H，m m坡度系数坡度系数m m的物理意义：当基坑深为的物理意义：当基坑深为1 1米时，边坡宽度的大小。米时，边坡宽度的大小。边坡可以做成：直线形、折线形、踏步形。边坡可以做成：直线形、折线形、踏步形。土方边坡坡度：土方

2、边坡坡度：集水井降水法集水井降水法井点降水法井点降水法1 1集水井降水法：集水井降水法：是在基坑开挖过程中，沿坑底周围或中央开挖有一定是在基坑开挖过程中，沿坑底周围或中央开挖有一定坡度的排水沟，再在沟底设置集水井，使基坑内的水经排坡度的排水沟，再在沟底设置集水井，使基坑内的水经排水沟流入集水井中，然后用水泵抽走。水沟流入集水井中，然后用水泵抽走。(1)(1)适用范围：适用范围：面积较小、土质较好、面积较小、土质较好、粗颗粒土层粗颗粒土层或粘性土层、或粘性土层、降水深度不大的基坑（槽降水深度不大的基坑（槽）开挖工程。）开挖工程。1 1排水沟排水沟2 2、集水坑、集水坑3 3、水泵、水泵(3)(3

3、)流砂的产生与防治：流砂的产生与防治：产生的原因：产生的原因：WDiG Q F GDhh1 1F Fhh2 2F Fh h1 1L Lh h2 2TLFTLF地下水的渗流对单地下水的渗流对单位体积内土颗粒产位体积内土颗粒产生的压力。生的压力。防治方法：防治方法：改变动水压力方向；改变动水压力方向；减小动水压力，增大渗流路径。减小动水压力，增大渗流路径。颗粒细、均匀、松散、饱和的非黏性土容易发生流砂现颗粒细、均匀、松散、饱和的非黏性土容易发生流砂现象，但是否出现流砂现象的重要条件是象，但是否出现流砂现象的重要条件是动水压力动水压力G GD D的大小和的大小和方向方向。2 2人工降低地下水位人工降

4、低地下水位（1 1）轻型井点：）轻型井点：轻型井点设备：轻型井点设备：管路系统：滤管、井点管、弯联管、总管。管路系统：滤管、井点管、弯联管、总管。抽水设备：真空泵、射流泵、隔膜泵。抽水设备：真空泵、射流泵、隔膜泵。在基坑开挖前，预先在基坑四在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备从中抽水，使地下水利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落在坑底以下，直至施工结束位降落在坑底以下，直至施工结束为止。为止。方法有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深水泵等方法有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深水泵等。n 轻型井点布置：轻型井点布

5、置：平面布置：平面布置：单排线状布置：单排线状布置：B B6m6m双排线状布置；双排线状布置；环状布置。环状布置。高程布置：高程布置：L LLIhHHA 11式中：式中：H HA A井点管的埋设深度（井点管的埋设深度（m m）；）；H H1 1井点管埋设面至基坑底面的距离；井点管埋设面至基坑底面的距离；h h1 1基坑底面至降低后的地下水位的距离；取基坑底面至降低后的地下水位的距离；取0.51m0.51m。I I水力坡度；单排：水力坡度；单排：1/41/4；环状：；环状：1/101/10。L L井点管至基坑中心的水平距离。（当井点管为井点管至基坑中心的水平距离。（当井点管为 单排布置时，为井点

6、管至对边坡脚的水平距离）单排布置时，为井点管至对边坡脚的水平距离）示例：示例：基坑底宽基坑底宽1.8m1.8m，深，深3m3m，地下水位距地面，地下水位距地面1.2m1.2m，土方边坡土方边坡1 1：0.50.5，采用轻型井点降水。，采用轻型井点降水。试确定：试确定：平面布置类型；平面布置类型；井点管最小埋深及要求的降水深度；井点管最小埋深及要求的降水深度；当采用当采用6m6m长井点管时，其实际埋深及降长井点管时，其实际埋深及降水深度。水深度。计算基槽上口宽度计算基槽上口宽度：采用单排线状布置采用单排线状布置。最小埋深最小埋深H HA A及降水深度及降水深度S S：若采用若采用6m6m井点管，

7、确定井点管，确定H HA A和和S S：【解【解】1.821.82 0.5 34.86BmHmm 1111130.5(1.80.5 3 1.0)4.5841.230.5 1.22.3AHHhILmSHhm 6.00.25.82.3(5.84.58)3.52AHmSm井点管数量：井点管数量：轻型井点系统涌水量计算：轻型井点系统涌水量计算：轻型井点系统的类型：轻型井点系统的类型：无压完整井、无压非完整井；无压完整井、无压非完整井；承压完整井、承压非完整井。承压完整井、承压非完整井。图图1-18 水井的分类水井的分类（a）无压完整井；（）无压完整井；（b）无压非完整井（）无压非完整井（c）承压完整井

8、（）承压完整井（d）承压非完整井）承压非完整井式中：式中：Q Q涌水量（涌水量（m m3 3/d/d）；K K渗透系数（渗透系数（m/dm/d）；）；H H含水层厚度（含水层厚度（m m）；S S水位降低值水位降低值（m m）；R R抽水影响半径抽水影响半径（m m）；x x0 0假想半径（假想半径（m m）；）；F F井点管包围的面积（井点管包围的面积（m m2 2）。）。适用条件：适用条件：矩形基坑的长宽比矩形基坑的长宽比5 5；基坑宽度基坑宽度2R2R。无压完整井涌水量计算：无压完整井涌水量计算：1 1）涌水量计算：）涌水量计算：0lglg)2(366.1xRSSHKQ0Fx1.95RS

9、HK无压非完整井涌水量计算：无压非完整井涌水量计算：H H0 0抽水影响深度（抽水影响深度（m m）。）。H H0 0的取值：的取值：0023661XRSSHKQlglg)(.ssl)(.ls 31)(.ls 51)(.ls 71)(.ls 851承压完整井涌水量：承压完整井涌水量：0732XRMSKQlglg.M M承压含水层厚度。承压含水层厚度。承压水位承压水位不透水层不透水层含水层含水层不透水层不透水层hsHMR2 2）间距：）间距：设备基础施工，基坑底宽设备基础施工，基坑底宽8 8米，长米，长1212米，深米，深4 4米，土方边米，土方边坡坡1 1：0.50.5，不透水层距地面，不透水

10、层距地面9 9米，地下水位距地面米，地下水位距地面1.51.5米米，K K=5=5，井点管长，井点管长6 6米，直径米，直径5050毫米，滤管长毫米，滤管长1 1米。米。试进行轻型井点设计。试进行轻型井点设计。示例：示例：井点管的数量及间距：井点管的数量及间距：1 1）数量：）数量：式中：式中：q q单根井点管的最大出水量（单根井点管的最大出水量（m m3 3/d/d）；）；d d滤管直径（滤管直径（m m）；）；l l滤管长度（滤管长度（m m）；）；365qdl K1.1QnqLDn【解【解】井点管布置：井点管布置：根据基坑尺寸，采用环状井点。根据基坑尺寸，采用环状井点。ILhHHA 11

11、140.5(40.5 4 1.0)5.210AHm 40.5 1.53.0Sm6.00.25.83.0(5.85.2)3.6HmSm实际实际而而 满足要求。满足要求。判断井点管类型：判断井点管类型：9.0(5.8 1.0)2.2m属无压非完整井。属无压非完整井。1258满足条件。满足条件。计算涌水量：计算涌水量：0023661XRSSHKQlglg)(.05.8 1.50.81(5.8 1.5)1.0sHsl01.85()1.85(5.8 1.5 1.0)9.8Hslm而含水层深度：而含水层深度：9.0 1.57.5Hm007.5HHHHm取又：又：1.95 3.67.5 543R 014 1

12、88.96XF)/(.lglg.).(.dmQ341296843636357253661 井点管布置：井点管布置：3365650.05 1.0517.46qdl K数量：数量：4121.11.12617.46Qnq（）根井距：井距：2(14 18)262.462.4DL nmDm：取nn图图1-42 1-42 拖式铲运机外形图拖式铲运机外形图正铲正铲：前进向上，强制切土：前进向上，强制切土反铲反铲：后退向下，强制切土：后退向下，强制切土拉铲拉铲：后退向下，自重切土：后退向下，自重切土抓铲抓铲：直上直下，自重切土：直上直下，自重切土单斗挖土机单斗挖土机推土机：独立完成挖土、运土、卸土；推土机：独

13、立完成挖土、运土、卸土；经济运距经济运距100 m内，效率最高内，效率最高60m铲运机：独立完成铲土、运土、卸土、填筑、场地平整；铲运机：独立完成铲土、运土、卸土、填筑、场地平整；经济运距经济运距6001500 m，效率最高，效率最高800m1.1.土方机械选择的原则土方机械选择的原则 A A、施工机械的选择应与施工内容相适应；、施工机械的选择应与施工内容相适应；B B、土方施工机械的选择与工程实际情况相结合；、土方施工机械的选择与工程实际情况相结合；C C、主导施工机械确定后，要合理配备完成其他、主导施工机械确定后，要合理配备完成其他辅助施工过程的机械；辅助施工过程的机械；D D、选择土方施

14、工机械要考虑其他施工方法，辅、选择土方施工机械要考虑其他施工方法，辅助土方机械化施工。助土方机械化施工。二、二、土方机械的选择土方机械的选择 2.2.土方开挖方式与机械选择土方开挖方式与机械选择 (1)(1)平整场地常由土方开挖、运输、填筑和压实等工序完成。平整场地常由土方开挖、运输、填筑和压实等工序完成。地势较平坦、含水量适中的大面积平整场地，选用铲运机地势较平坦、含水量适中的大面积平整场地，选用铲运机较适宜。较适宜。地形起伏较大，挖方、填方量大且集中的平整场地，运距地形起伏较大，挖方、填方量大且集中的平整场地，运距在在1000m1000m以上时，可选择正铲挖以上时，可选择正铲挖土机配合自卸

15、车进行挖土、土机配合自卸车进行挖土、运土，在填方区配备推土机平整及压路机碾压施工。运土，在填方区配备推土机平整及压路机碾压施工。挖填方高度均不大，运距在挖填方高度均不大，运距在100m100m以内时，采用推土机施工，以内时，采用推土机施工，灵活、经济。灵活、经济。(2)(2)地面上的坑式开挖地面上的坑式开挖 单个基坑和中小型基础基坑开挖，在地面上作业时，单个基坑和中小型基础基坑开挖，在地面上作业时，多采用抓铲挖土机和反铲挖土机。抓铲挖土机适用于一、多采用抓铲挖土机和反铲挖土机。抓铲挖土机适用于一、二类土质和较深的基坑；反铲挖土机适于四类以下土质，二类土质和较深的基坑；反铲挖土机适于四类以下土质

16、，深度在深度在4m4m以内的以内的基坑。基坑。(3)(3)长槽式开挖长槽式开挖 指在地面上开挖具有一定截面、长度的基槽或沟槽，适指在地面上开挖具有一定截面、长度的基槽或沟槽，适于挖大型厂房的柱列基础和管沟，宜采用反铲挖土机；于挖大型厂房的柱列基础和管沟，宜采用反铲挖土机；若为水中取土或土质为淤泥，且坑底较深，则可选择抓若为水中取土或土质为淤泥，且坑底较深，则可选择抓铲挖土机挖土。铲挖土机挖土。若若土质干燥，槽底开挖不深，基槽长土质干燥，槽底开挖不深，基槽长30m30m以上，可采用以上，可采用推土机或铲运机施工。地面上的坑式开挖推土机或铲运机施工。地面上的坑式开挖 (4)(4)整片开挖整片开挖

17、对于大型浅基坑且基坑土干燥，可采用正铲对于大型浅基坑且基坑土干燥，可采用正铲挖土机开挖。若基坑内土潮湿，则采用拉铲或反挖土机开挖。若基坑内土潮湿，则采用拉铲或反铲挖土机，可在坑上作业。铲挖土机，可在坑上作业。(5)(5)对于独立柱基础的基坑及小截面条形基础基槽的对于独立柱基础的基坑及小截面条形基础基槽的开挖，则采用小型液压轮胎式反铲挖土机配以翻开挖，则采用小型液压轮胎式反铲挖土机配以翻斗车来完成浅基坑斗车来完成浅基坑(槽槽)的挖掘和运土。的挖掘和运土。碾压机械碾压机械(a)(a)自行式平碾；自行式平碾；(b)(b)拖式羊脚拖式羊脚碾 蛙式打夯机蛙式打夯机1夯头；夯头；2夯架；夯架；3三角皮带；

18、三角皮带；4托盘托盘三、填土压实的影响因素三、填土压实的影响因素 填土压实的主要影响因素为填土压实的主要影响因素为压实功、土的含水量压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。以及每层铺土厚度。1.1.压实功的影响压实功的影响 见图见图1.151.15。图图1.15 土的密度与压实功的关系示意图土的密度与压实功的关系示意图土达到最大干密度时，压实功增加但土的密度增加较小土达到最大干密度时，压实功增加但土的密度增加较小2.含水量的影响 v填土含水量的大小直接影响碾压填土含水量的大小直接影响碾压(或夯实或夯实)遍数和质量。遍数和质量。v较为干燥的土，由于摩阻力较大，而不易压实；当土较为干燥的土，由于摩阻力

19、较大，而不易压实；当土具有适当含水量时，土的颗粒之间因水的润滑作用使具有适当含水量时，土的颗粒之间因水的润滑作用使摩阻力减小，在同样摩阻力减小，在同样压实功作用下，得到最大的密实压实功作用下，得到最大的密实度，这时土的含水量称做度，这时土的含水量称做最佳含水量最佳含水量(图图1.11.16 6)。v各种土的最佳各种土的最佳含水量和最大干密度见含水量和最大干密度见表表1 1.2 2所示所示。图图1.16 土的密度与含水量的关系土的密度与含水量的关系表表1.2 土的最佳含水量和最大干密度参考表土的最佳含水量和最大干密度参考表 3.铺土厚度的影响 在压实功作用下，土中的应力随深度增加而逐渐减小(图图

20、1.171.17)，其压实作用也随土层深度的增加而逐渐减小。各种压实机械的压实影响深度与土的性质和含水量等因素有关。对于重要填方工程，其达到规定密实度所需的压实遍数、铺土厚度等应根据土质和压实机械在施工现场的压实试验决定。若无试验依据应符合表表1.31.3的规定。压实作用沿深度的变化压实作用沿深度的变化表表1.3 填土施工时的分层厚度及压实遍数填土施工时的分层厚度及压实遍数 4.4.填土质量检查填土质量检查填土压实后必须要达到密实度要求，填土密实度以设计规定的控制干密度d(或规定的压实系数)作为检查标准。土的控制干密度与最大干密度之比称为压实系数。土的最大干密度乘以规范规定或设计要求的压实系数，即可计算出填土控制干密度d的值。土的实际干密度可用“环刀法”测定。填方施工结束后，应检查标高、边坡坡度、压实程度等规定。药包压缩圈破坏圈震动圈