土方工程(基坑排水、機(jī)械化施工

1、1 第三章第三章 土方工程土方工程 蔣勝韜蔣勝韜2主要內(nèi)容主要內(nèi)容：土的分類(lèi)及工程性質(zhì)、土方量計(jì)算、土的分類(lèi)及工程性質(zhì)、土方量計(jì)算、施工輔助工作、土方機(jī)械化施工及土方工程質(zhì)施工輔助工作、土方機(jī)械化施工及土方工程質(zhì)量驗(yàn)收；量驗(yàn)收；學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)：土的工程性質(zhì)及其對(duì)施工的影響，土的工程性質(zhì)及其對(duì)施工的影響，土壁支護(hù)與邊坡，以及降低地下水位的方法。土壁支護(hù)與邊坡，以及降低地下水位的方法。33.3.3 3.3.3 降低地下水位降低地下水位 為了保持基坑干燥，防止由于水浸泡發(fā)生邊坡塌方和地基承載力下降，必須做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是集水井排水法和井點(diǎn)降水法。 4（1）集水井（坑）排水法

2、施工方法是，開(kāi)挖基坑或溝槽過(guò)程中，遇到地下水或地表水時(shí)，在基礎(chǔ)范圍以外地下水流的上游，沿坑底的周?chē)_(kāi)挖排水溝，設(shè)置集水井，使水經(jīng)排水溝流入井內(nèi)，然后用水泵抽出坑外5井點(diǎn)降水：基坑開(kāi)挖前，在基坑四周預(yù)先埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井)，在基坑開(kāi)挖前和開(kāi)挖過(guò)程中，利用抽水設(shè)備不斷抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基礎(chǔ)工程施工結(jié)束為止。 井點(diǎn)降水有兩類(lèi)：一類(lèi)為輕型井點(diǎn)(包括電滲井點(diǎn)與噴射井點(diǎn))；另一類(lèi)為管井點(diǎn)(深井泵)。 （2 2） 井點(diǎn)降水法井點(diǎn)降水法 6 輕型井點(diǎn)(圖圖1.171.17)就是沿基坑周?chē)蛞粋?cè)以一定間距將井點(diǎn)管(下端為濾管)埋入蓄水層內(nèi)，井點(diǎn)管上部與總管連接，利用抽水設(shè)備將地

3、下水經(jīng)濾管進(jìn)入井管，經(jīng)總管不斷抽出，從而將地下水位降至坑底以下。 輕型井點(diǎn)法適用于土壤的滲透系數(shù)為0.150m/d的土層中；降低水位深度：一級(jí)輕型井點(diǎn)36m，二級(jí)井點(diǎn)可達(dá)69m。 (1) (1) 輕型井點(diǎn)輕型井點(diǎn) 7輕型井點(diǎn) 濾管構(gòu)造 1 鋼管；2管壁上的孔；3塑料管；4細(xì)濾網(wǎng) 5粗濾網(wǎng)；6粗鐵絲保護(hù)網(wǎng)；7井點(diǎn)管；8鑄鐵頭 9a）單排布置；b）雙排布置；c）環(huán)形布置（d）U形布置 井點(diǎn)的平面布置10表3.8 降水類(lèi)型及適用條件 適合條件降水類(lèi)型滲透系數(shù)(cm/s) 可能降低的水位深度(m) 輕型井點(diǎn)多級(jí)輕型井點(diǎn) 10-210-5 36612 噴射井點(diǎn) 10-310-6 820 電滲井點(diǎn) 10-

4、6 宜配合其他形式降水使用 深井井管 10-5 10 對(duì)不同的土質(zhì)應(yīng)采用不同的降水形式。11v當(dāng)一級(jí)井點(diǎn)系統(tǒng)達(dá)不到降水深度時(shí)，可采用二級(jí)井點(diǎn)，即先挖去第一級(jí)井點(diǎn)所疏干的土，然后在基坑底部裝設(shè)第二級(jí)井點(diǎn)，使降水深度增加（圖圖1.211.21）。 二級(jí)井點(diǎn)二級(jí)井點(diǎn)12井點(diǎn)系統(tǒng)的高程布置： 高程布置即是井點(diǎn)系統(tǒng)的豎向布置，取決于基坑的開(kāi)挖深度，地下水位高度、降水深度等條件。井管的埋設(shè)深度H（不包括濾管）可按下式計(jì)算；1HHhIL13 常用的抽水設(shè)備有真空泵和水泵兩種。 1）真空泵：類(lèi)型有干式（往復(fù)式）和濕式（旋轉(zhuǎn)式）兩種。 由于干式真空泵排氣量大，在輕型井點(diǎn)降水中采用較多； 濕式真空泵有重量輕、振動(dòng)

5、小、容許水分滲入等優(yōu)點(diǎn)，但排氣量小，宜在粉砂土和新性土中使用。（3）抽水設(shè)備的選擇14 干式真空泵工作原理1 濾管；2井點(diǎn)管；3彎聯(lián)管；4集水總管；5過(guò)濾室；6水氣分離器；7進(jìn)水管；8副水氣分離器；9放水口；10真空泵；11電動(dòng)機(jī)；12循環(huán)水泵；13離心水泵 15 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的安裝程序是，先排放總管，再埋設(shè)井點(diǎn)管，用彎聯(lián)管將井管與總管聯(lián)接，然后安裝抽水設(shè)備。井管的埋設(shè)一般用水沖法進(jìn)行，如圖分為沖孔、埋管與封口三個(gè)施工過(guò)程。 輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的安裝與使用輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的安裝與使用163.4.1.1 3.4.1.1 推土機(jī)推土機(jī) 按行走的方式，可分為履帶式推土機(jī)和輪胎式推土機(jī)。 履帶式推土機(jī)附著力強(qiáng)，

6、爬坡性能好，適應(yīng)性強(qiáng)；輪胎式推土機(jī)行駛速度快，靈活性好。 目前，我國(guó)生產(chǎn)的履帶式推土機(jī)有東方32100、T-120、黃河220等；輪胎式推土機(jī)有TL160等。 3.4.1 3.4.1 常用土方施工機(jī)械常用土方施工機(jī)械 17 183.4.1.1 3.4.1.1 鏟運(yùn)機(jī)鏟運(yùn)機(jī) 按行走方式分為牽引式鏟運(yùn)機(jī)和自行式鏟運(yùn)機(jī)；按鏟斗操縱系統(tǒng)分，有液壓操縱和機(jī)械操縱兩種。 為了提高鏟運(yùn)機(jī)的生產(chǎn)效率，可以采取下坡鏟土、推土機(jī)推土助鏟等方法，縮短裝土?xí)r間，使鏟斗的土裝得較滿(mǎn)。 助鏟法：根據(jù)填、挖方區(qū)分布情況，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w條件，合理選擇運(yùn)行路線(xiàn)，提高生產(chǎn)率。一般有環(huán)形路線(xiàn)和“8”字形路線(xiàn)兩種形式。 v環(huán)形路線(xiàn) 見(jiàn)

7、圖見(jiàn)圖1.23v“8”字形路線(xiàn) 見(jiàn)圖見(jiàn)圖1.2419鏟運(yùn)機(jī)鏟運(yùn)機(jī)20平地機(jī)平地機(jī)212223挖掘機(jī) 基坑土方開(kāi)挖一般均采用挖掘機(jī)施工，對(duì)大型的、較淺的基坑有時(shí)也可采用堆土機(jī)。 挖掘機(jī)按行走方式分為履帶式和輪胎式兩種。按傳動(dòng)方式分為機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種。斗容量有0.2m3、0.4m3、1.0m3、1.5m3、2.5m3等多種。 挖掘機(jī)利用土斗直接挖土，因此也稱(chēng)為單斗挖土機(jī)，按土斗作業(yè)裝置分為正鏟、反鏟、抓鏟及拉鏟，使用較多的是前三種。 24 正鏟 正鏟挖掘機(jī)外型如下圖-1所示。它適用于開(kāi)挖停機(jī)面以上的土方，且需與汽車(chē)配合完成整個(gè)挖運(yùn)工作。正鏟挖掘機(jī)挖掘力大，適用于開(kāi)挖含水量較小的一類(lèi)土和經(jīng)爆破

8、的巖石及凍土。一般用于大型基坑工程，也可用于場(chǎng)地平整施工。 25正鏟26與裝載機(jī)區(qū)別與裝載機(jī)區(qū)別27 根據(jù)正鏟挖土機(jī)與運(yùn)輸汽車(chē)的相對(duì)位置不同，正鏟挖土和卸土方式有以下兩種：（1）正向挖土、后方卸土。（2）正向挖土、側(cè)向卸土。 正鏟挖土和卸土的方式正鏟挖土和卸土的方式28 反鏟挖掘機(jī)外型如下圖-2所示。適用于開(kāi)挖一至三類(lèi)的砂土或粘土。主要用于開(kāi)挖停機(jī)面以下的土方，一般反鏟的最大挖土深度為46m的基坑，經(jīng)濟(jì)合理的挖土深度為35m。反鏟也需要配備運(yùn)土汽車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸。 反鏟29反鏟30反鏟開(kāi)行方式313233 抓鏟挖掘機(jī)外型如下圖-3所示。對(duì)施工面狹窄而深的基坑、深槽、深井采用抓鏟可取得理想效果，也可用

9、于場(chǎng)地平整中的土堆與土丘的挖掘。 抓鏟還可用于挖取水中淤泥、裝卸碎石、礦碴等松散材料。抓鏟也有采用液壓傳動(dòng)操縱抓斗作業(yè)。 抓鏟34抓鏟挖土機(jī)的挖土特點(diǎn)是：“直上直下，自重切土”。其挖掘力較小，只能開(kāi)挖的I級(jí)土，抓鏟挖土機(jī)的抓鏟能在回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)開(kāi)挖基坑上任何位置的土方。宜于開(kāi)挖窄而深的基坑或水中淤泥。 35 拉鏟挖掘機(jī)外型如下圖所示。 拉鏟適用于一至三類(lèi)的土，可開(kāi)挖停機(jī)面以下的土方，如較大基坑（槽）和溝渠，挖取水下泥土，也可用于大型場(chǎng)地平整、填筑路基、堤壩等。 拉鏟363738施工機(jī)械錄像施工機(jī)械錄像39一、房屋定位二、放線(xiàn)三、基槽開(kāi)挖寬度的計(jì)算四、基槽(坑)土方開(kāi)挖 1 基槽(坑)開(kāi)挖深度控

10、制 2 基槽(坑)開(kāi)挖中注意事項(xiàng) 3 驗(yàn)槽40一、房屋定位一、房屋定位 房屋定位：在基礎(chǔ)施工之前根據(jù)建筑總平面圖設(shè)計(jì)要求，將擬建房屋的平面位置和零點(diǎn)標(biāo)高在地面上固定下來(lái)。 定位一般用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和鋼尺等測(cè)量?jī)x器，根據(jù)主軸線(xiàn)控制點(diǎn)，將外墻軸線(xiàn)的四個(gè)交點(diǎn)用木樁測(cè)設(shè)在地面上(見(jiàn)圖見(jiàn)圖1-20所示所示)。 房屋外墻軸線(xiàn)測(cè)定后，根據(jù)建筑平面圖將內(nèi)部縱橫的所有軸線(xiàn)都一一測(cè)出，并用木樁及樁頂面小釘標(biāo)識(shí)出來(lái)。41房屋定位房屋定位圖圖 建筑物的定位建筑物的定位42二、放線(xiàn)二、放線(xiàn) 房屋定位后，根據(jù)基礎(chǔ)的寬度、土質(zhì)情況、基礎(chǔ)埋置深度及施工方法，計(jì)算確定基槽(坑)上口開(kāi)挖寬度，拉通線(xiàn)后用石灰在地面上畫(huà)出基槽(坑)

11、開(kāi)挖的上口邊線(xiàn)即放線(xiàn)(見(jiàn)下圖所示見(jiàn)下圖所示)。 43 放線(xiàn)示意圖放線(xiàn)示意圖44三、基槽開(kāi)挖寬度的計(jì)算：三、基槽開(kāi)挖寬度的計(jì)算：(1)不放坡，不加擋土板支撐 可不留工作面，即基槽(坑)和基礎(chǔ)同寬。(2)不放坡，但要留工作面 一般，當(dāng)基槽(坑)底在地下水位以上時(shí)，每邊留出工作面寬度為300mm(見(jiàn)圖所示見(jiàn)圖所示)，基槽放灰線(xiàn)尺寸為： d = a + 2c 式中 d 基礎(chǔ)放灰線(xiàn)寬，mm； a 基礎(chǔ)底寬，mm； c 工作面寬(一般取300mm)45直壁基槽開(kāi)挖留工作面示意圖直壁基槽開(kāi)挖留工作面示意圖46(3)留工作面并加支撐d = a + 2c+2100(mm)當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深，場(chǎng)地又狹窄不能放坡時(shí)，為

12、防止土壁坍塌，必須設(shè)置支撐。此時(shí)，放灰線(xiàn)尺寸除考慮基礎(chǔ)底寬、工作面寬外，還需加上支撐所需尺寸(一般為100mm)。(4)放坡 如果基槽深度超過(guò)土方和爆破工程施工及驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定時(shí)，即使土質(zhì)良好且無(wú)地下水，亦需根據(jù)挖土深度和土質(zhì)情況，參照規(guī)范規(guī)范放坡。放灰線(xiàn)尺寸為(見(jiàn)圖所示見(jiàn)圖所示)：47 d = a+2c+2b式中b放坡寬度，b=mh；m坡度系數(shù)； h基槽開(kāi)挖深度。放坡基槽開(kāi)挖留工作面示意圖放坡基槽開(kāi)挖留工作面示意圖 48四、基槽四、基槽( (坑坑) )土方開(kāi)挖土方開(kāi)挖 基槽(坑)開(kāi)挖有人工開(kāi)挖和小型液壓挖土機(jī)開(kāi)挖兩種形式。 開(kāi)挖基槽(坑)應(yīng)按規(guī)定的尺寸，合理安排開(kāi)挖順序和分層進(jìn)行，且連續(xù)施工

13、。 土方開(kāi)挖的順序、方法必須與設(shè)計(jì)工況一致，并遵循“開(kāi)槽支撐，先撐后挖，分層開(kāi)挖，嚴(yán)禁超挖”的原則。493.6 3.6 回填土是一項(xiàng)很重要的工作，一些建筑物沉降過(guò)大，室內(nèi)地坪和散水大面積開(kāi)裂，主要原因之一就是由于回填壓實(shí)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求的緣故。一、填土的要求二、土的壓實(shí)方法三、填土壓實(shí)的影響因素四、填土質(zhì)量檢查503.6 3.6 一、填土的要求一、填土的要求填土的土料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求: （1）含有大量有機(jī)物、石膏和水溶性硫酸鹽(含量大于5%)的土以及淤泥、凍土、膨脹土等，均不應(yīng)作為填方土料； （2）以粘土為土料時(shí)，應(yīng)檢查其含水量是否在控制范圍內(nèi)，含水量大的粘土不宜作填土用； （3）一般碎石類(lèi)

14、土、砂土和爆破石渣可作表層以下填料，其最大粒徑不得超過(guò)每層鋪墊厚度的2/3。 （4）填土應(yīng)按整個(gè)寬度水平分層進(jìn)行，當(dāng)填方位于傾斜的山坡時(shí)，應(yīng)將斜坡修筑成1 2階梯形邊坡后施工，以免填土橫向移動(dòng)，并盡量用同類(lèi)土填筑。 （5）回填施工前，填方區(qū)的積水采用明溝排水法排除，并清除雜物513.6 3.6 二、土的壓實(shí)方法二、土的壓實(shí)方法 填土的壓實(shí)方法一般有碾壓、夯實(shí)、振動(dòng)壓實(shí)等幾種。 碾壓法是靠沿填筑面滾動(dòng)的鼓筒或輪子的壓力壓實(shí)填土的，適用于大面積填土工程。碾壓機(jī)械有平碾(壓路機(jī))、羊足碾、振動(dòng)碾和汽胎碾。碾壓機(jī)械進(jìn)行大面積填方碾壓，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。 夯實(shí)方法是利用夯錘自由下落的沖擊

15、力來(lái)夯實(shí)填土，適用于小面積填土的壓實(shí)。夯實(shí)機(jī)械有夯錘、內(nèi)燃夯土機(jī)和蛙式打夯機(jī)等。（一）碾壓（一）碾壓碾壓的機(jī)械有平碾和羊足碾，它們都是利用滾輪的壓力壓實(shí)土壤的碾壓的機(jī)械有平碾和羊足碾，它們都是利用滾輪的壓力壓實(shí)土壤的 3.6 3.6 5355（二）夯擊（二）夯擊 夯擊是利用夯錘自由下落的沖擊力來(lái)夯實(shí)土壤，主要用于小面積的回填土。夯實(shí)機(jī)具的類(lèi)型較多，有蛙式夯、重錘夯以及木夯、石夯、飛硪等。 抬硪抬硪打抬硪打抬硪57飛硪飛硪58打飛硪打飛硪59606162（三）振動(dòng)（三）振動(dòng) 振動(dòng)密實(shí)土層的方法是利用振動(dòng)機(jī)械作用的振動(dòng)力，使土粒隨振動(dòng)的過(guò)程破壞其間的摩擦力和粘聚力，從而使土粒相對(duì)移動(dòng)以趨向緊密穩(wěn)定狀態(tài)。這種方法只適用于密實(shí)砂土和碎石類(lèi)土。振動(dòng)使土體獲得密實(shí)的效果取決于振源的頻率。振振動(dòng)動(dòng)夯夯63振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)壓路機(jī)BV BV 6 6高密實(shí)度壓路高密實(shí)度壓路機(jī)前后設(shè)置機(jī)前后設(shè)置6 68 8個(gè)高頻個(gè)高頻振動(dòng)夯錘振動(dòng)夯錘64單缸振動(dòng)碾單缸振動(dòng)碾65振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)壓路機(jī)66 三、填土壓實(shí)的影響因素三、填土壓實(shí)的影響因素 填土壓實(shí)與許多因素有關(guān)，其中主要影響因素為:1.壓實(shí)功2.土的含水量3.每層鋪土厚度67表表1-61-6 填土施工時(shí)的分層厚度及壓實(shí)遍數(shù)填土施工時(shí)的分層厚度及壓實(shí)遍數(shù) 68 填土壓實(shí)后必須要達(dá)到密實(shí)