土方準(zhǔn)備與輔助

1.3土方工程量的計(jì)算與調(diào)配

1.掌握?qǐng)龅仄秸?jì)算土方量的方法；

2.

掌握確定基坑（槽）土方量的方法：擬柱體法3.掌握土方調(diào)配的方法“表上作業(yè)法”編制初始調(diào)配方案最優(yōu)方案判別四方棱柱體法三角棱柱體法1.4土方工程的準(zhǔn)備與輔助工作預(yù)備知識(shí):1.土壓力理論；

2.邊坡穩(wěn)定條分法計(jì)算教學(xué)要求：

1.掌握影響土方邊坡穩(wěn)定的因素

2.熟悉基坑支護(hù)的結(jié)構(gòu)方式及土壓力分布；

3.熟悉水泥土攪拌樁的施工工藝。4.掌握板樁(單錨板樁)支護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及相當(dāng)梁法計(jì)算方法；1.4.1土方工程施工前的準(zhǔn)備工作1.場(chǎng)地清理2.排除地面水3.修筑好臨時(shí)道路及供水、供電等臨時(shí)設(shè)施4.材料、機(jī)具及施工機(jī)械的進(jìn)場(chǎng)工作5.土方工程測(cè)量、放線工作6.輔助工作如邊坡穩(wěn)定、基坑(槽)支護(hù)、降低地下水等“三通一平”土方邊坡的形式直壁放坡

斜坡、折線坡、踏步(臺(tái)階)式土方邊坡坡度=HB1B/H==1：mHB1：m1.4.2土方邊坡及其穩(wěn)定

當(dāng)?shù)叵滤坏陀诨?，在濕度正常土層中開(kāi)挖基坑或管溝，如敞露時(shí)間不長(zhǎng)，在一定限度內(nèi)可挖成直壁不加支撐。直壁(不加支撐)的允許深度：密實(shí)、中密的砂土和砂填碎石土：1.00m；

硬塑、可塑的輕亞粘土及亞粘土：1.25m；

硬塑、可塑的粘土和粘填碎石土：1.50m；

堅(jiān)硬的粘土：2m。

土方放坡坡度應(yīng)考慮土質(zhì)、開(kāi)挖深度、施工工期、地下水水位、坡頂荷載及氣候條件因素。深度在5m內(nèi)的基坑、基槽、管溝邊坡的最陡坡度1：m下滑力（增大）土體抗剪強(qiáng)度（降低）引起下滑力增加的因素主要有：坡頂上堆物、行車等荷載；雨水或地面水滲入土中而使土的自重增加；地下水滲流產(chǎn)生一定的動(dòng)水壓力；引起土體抗剪強(qiáng)度降低的因素主要是：氣候的影響使土質(zhì)松軟；土體內(nèi)含水量增加而產(chǎn)生潤(rùn)滑作用；飽和的細(xì)砂、粉砂受振動(dòng)而液化等。

邊坡穩(wěn)定條件與因素土坡的滑動(dòng)：土方邊坡在一定范圍內(nèi)整體地沿某一滑動(dòng)面向下和向外移動(dòng)而喪失其穩(wěn)定性造成土壁塌方的主要原因有：

(1)邊坡過(guò)陡，使土體本身穩(wěn)定性不夠，尤其是在土質(zhì)差、開(kāi)挖深度大的坑槽中，常引起塌方。

(2)雨水、地下水滲入基坑，使土體重力增大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因。

(3)基坑(槽)邊緣附近大量堆土，或停放機(jī)具、材料，或由于動(dòng)荷載的作用，使土體產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過(guò)土體的抗剪強(qiáng)度.邊坡護(hù)面措施：

覆蓋法，掛網(wǎng)法，掛網(wǎng)抹面法，土袋、砌磚壓坡法[見(jiàn)圖]

2.放坡開(kāi)挖的適用條件場(chǎng)地允許（鄰近無(wú)重要建筑物和管線）土質(zhì)為一般粘性土或粉土以及碎石土、風(fēng)化巖石等良好土質(zhì)地下水位降至坑底1：m1.4.3土壁支護(hù)當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件和周圍環(huán)境不允許放坡時(shí)使用如下特殊支護(hù)結(jié)構(gòu)：基槽：橫撐式支撐基坑

：土釘墻、重力式水泥土墻、板式支護(hù)結(jié)構(gòu)等1.4.3.1基槽支護(hù)水平式支撐：間斷或連續(xù)的擋土板水平放置。間斷式：適于能保持直立壁的干土或天然濕度的粘土，深度在3m以內(nèi)。連續(xù)式：適于較潮濕的或散粒的土，深度在5m以內(nèi)。垂直式支撐：間斷或連續(xù)的擋土板垂直放置。適于土質(zhì)較松散或濕度很高土，地下水較少，深度不限。1.4.3.2.基坑支護(hù)1.重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)水泥土墻（水泥土攪拌樁）通過(guò)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）主動(dòng)土壓力是指擋土墻在土作用下發(fā)生負(fù)位移，或繞墻踵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。郎肯土壓力理論

無(wú)粘性土:主動(dòng)土壓力σ=γzKa取決于土的重度和深度，呈三角形分布。Ea=γKah212粘性土：由于土的粘聚力的因素,起到降低土壓力的作用（故為負(fù)值），呈矩形分布。2c√Ka

主動(dòng)土壓力為：γ

H

KaHHγ

H

Ka

√Ka2Cγ2c√Ka

=γz0KaZ0=Ep1Ep2常將滑動(dòng)土體分成若干豎直土條，求各土條對(duì)滑動(dòng)圓心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩，各取其總和，計(jì)算安全系數(shù)，這即為條分法的基本原理。深層攪拌樁機(jī)的組成由深層攪拌機(jī)（主機(jī)）、機(jī)架及灰漿攪拌機(jī)、灰漿泵等配套機(jī)械組成。深層攪拌樁機(jī)機(jī)組

1—主機(jī)；2—機(jī)架；3—灰漿拌制機(jī)；4—集料斗；5—灰漿泵；6—貯水池；

7—冷卻水泵；8—道軌；9—導(dǎo)向管；10—電纜；11—輸漿管；12—水管施工工藝

攪拌樁成樁工藝主要依據(jù)水泥摻入比及土質(zhì)情況而定“一次噴漿、二次攪拌”：水泥摻量較小，土質(zhì)較松時(shí)“二次噴漿、三次攪拌”a)

定位；b)預(yù)埋下沉；c)提升噴漿攪拌；d)重復(fù)下沉攪拌；e)重復(fù)提升攪拌；f)成樁結(jié)束圖1-32“一次噴漿、二次攪拌”施工流程邊噴漿邊提升2.板式支護(hù)結(jié)構(gòu)由兩大系統(tǒng)組成：擋墻系統(tǒng)和支撐(或拉錨)系統(tǒng)23頁(yè)圖懸臂式板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)則不設(shè)支撐(或拉錨)。基坑較淺，擋墻具有一定剛度時(shí)

擋墻系統(tǒng)常用的材料有槽鋼、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、灌注樁及地下連續(xù)墻等。鋼板樁鋼板樁之間通過(guò)鎖口互相連接，形成一道連續(xù)的擋墻。由于鎖口的連接，使鋼板樁連接牢固，形成整體，同時(shí)也具有較好的隔水能力。鋼板樁截面積小，易于打入。在基礎(chǔ)施工完畢后還可拔出重復(fù)使用。破壞形式總結(jié)板樁的工程事故，其失敗的原因主要有五方面：①

板樁的入土深度不夠，在土壓力作用下，板樁的入土部分走動(dòng)而出現(xiàn)坑壁滑坡(圖a)；②

支撐或拉錨的強(qiáng)度不夠(圖b、c)；③

拉錨長(zhǎng)度不足，錨碇失去作用而使土體滑動(dòng)(圖d)；④

板樁本身剛度不夠，在土壓力作用下失穩(wěn)彎曲(圖e)；⑤

板樁位移過(guò)大，造成周邊環(huán)境的破壞(圖f)。為此，板樁的入土深度、截面彎矩、支點(diǎn)反力、拉錨長(zhǎng)度及板樁位移稱為板樁的設(shè)計(jì)五大要素。a）荷載圖；b）彎矩圖；c）撓曲線；d）等值梁板式支護(hù)結(jié)構(gòu)圖1-27嵌固支承板樁等值梁計(jì)算簡(jiǎn)圖

用等值梁法計(jì)算嵌固支承單支點(diǎn)板樁的步驟如下：

①分析作用于板樁上主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力；

②確定反彎點(diǎn)C（C至地面的距離hc1；板樁上土壓力強(qiáng)度為零的點(diǎn)）

即③將板樁在C點(diǎn)截?cái)?，利用ΣX＝0，ΣM＝0計(jì)算等值梁AC的支座反力RC和支撐或錨桿反力Tc1；

④計(jì)算板樁入土深度hd：RCR’ChC1h0例1-7計(jì)算單錨板樁的支撐反力及入土深度?；娱_(kāi)挖深度為5.5m，設(shè)一道拉錨位于板樁頂端。已知土的重度γ＝18kN/m3，土的等效摩擦角φ＝30o。

Ka=tan2(45o-φ/2)=tan230o=0.33

Kp=tan2(45o+φ/2)=tan260o=3由∑X=0，∑Mc=0得：

Tc1=37.8kNRc=64.3kN

R’c=Rc=64.3kNhd=hc1+1.2h0=0.69+1.2×2.83=4.09m,入土深度為4.09米。拉錨的最小長(zhǎng)度按下列兩式計(jì)算，取其中大值：

L＝L1＋L2

鋼板樁板樁墻的施工鋼板樁：三種打樁方法(1)單獨(dú)打入法

(2)圍檁插樁法

(3)分段復(fù)打樁

鋼板樁施工工藝過(guò)程：攪拌樁帷幕→挖土→噴射混凝土→打孔→插筋、注漿→鋪放、壓固鋼筋網(wǎng)→噴射混凝土→挖下層土板式支護(hù)結(jié)構(gòu)3.地下連續(xù)墻工藝過(guò)程：作導(dǎo)槽→鉆槽孔→放鋼筋籠→水下灌注混凝土→基坑開(kāi)挖與支撐。鉆抓法中山市東河水利樞紐工程是在河中20多米厚的流塑性淤泥地質(zhì)上采用大型鋼板樁圍堰施工（1）內(nèi)支撐內(nèi)支撐鋼結(jié)構(gòu)支撐：鋼管（ф609）、型鋼（H型鋼）鋼筋混凝土支撐內(nèi)支撐圍檁1.3.2.2支撐外拉錨圍檁2）外拉錨擋墻頂部拉錨土錨桿拉錨外拉錨支架臺(tái)座墊板錨具拉桿橫梁套管拉桿錨固體擋墻遠(yuǎn)洋大廈擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造泛利大廈擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造3）斜撐式基坑土方開(kāi)挖1.掌握基坑土方開(kāi)挖的基本原則；

2.熟悉不同基坑開(kāi)挖方法的選擇；

3.掌握各種開(kāi)挖方法的施工流程。開(kāi)挖基本原則

基坑工程開(kāi)挖常用的方法有直接分層開(kāi)挖、有內(nèi)支撐分層開(kāi)挖、盆式開(kāi)挖、島式開(kāi)挖及逆作法開(kāi)挖等，工程中可根據(jù)具體條件選用。在無(wú)內(nèi)支撐的基坑中，土方開(kāi)挖中應(yīng)遵循“土方分層開(kāi)挖、墊層隨挖隨澆”的原則；在有支撐的基坑中，應(yīng)遵循“開(kāi)槽支撐、先撐后挖、分層開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，墊層也應(yīng)隨挖隨澆。此外，土方開(kāi)挖的順序、方法必須與設(shè)計(jì)工況相一致?；?槽)土方開(kāi)挖時(shí)應(yīng)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境進(jìn)行觀察和監(jiān)測(cè)，如出現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)處理，待恢復(fù)正常后方可繼續(xù)施工。直接分層開(kāi)挖直接分層開(kāi)挖包括放坡開(kāi)挖及無(wú)支撐的基坑開(kāi)挖。放坡開(kāi)挖適合于基坑四周空曠、有足夠的放坡場(chǎng)地，周圍沒(méi)有建筑設(shè)施或地下管線的情況，在軟弱地基條件下，不宜挖深過(guò)大，一般控制在6~7m左右，在堅(jiān)硬土中，則不受此限制。放坡開(kāi)挖施工方便，挖土機(jī)作業(yè)時(shí)沒(méi)有障礙，工效高，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求分層開(kāi)挖或一次挖至坑底；基坑開(kāi)挖后主體結(jié)構(gòu)施工作業(yè)空間大，施工工期短。無(wú)內(nèi)支撐支護(hù)可分為懸臂式（a）、拉錨式（圖b、c）、重力式（圖d）、土釘墻（圖e）等幾種。無(wú)內(nèi)支撐支護(hù)的土壁可垂直向下開(kāi)挖，因此，不需在基坑邊留出很大的場(chǎng)地，便于在基坑邊較狹小、土質(zhì)又較差的條件下施工。同時(shí)，在地下結(jié)構(gòu)完成后，其坑邊回填土方工作量小。

a）懸臂式；b）拉錨式；c）土錨桿；d）重力式；e）土釘墻有內(nèi)支撐支護(hù)的基坑開(kāi)挖在基坑較深、土質(zhì)較差的情況下，一般支護(hù)結(jié)構(gòu)需在基坑內(nèi)設(shè)置支撐。有內(nèi)支撐支護(hù)的基坑土方開(kāi)挖比較困難，其土方分層開(kāi)挖主要考慮與支撐施工相協(xié)調(diào)。a)

淺層挖土、設(shè)置第一層支撐；b)第二層挖土；c)設(shè)置第二層支撐；d)開(kāi)挖第三層土

盆式開(kāi)挖——基坑面積大、支撐或拉錨作業(yè)困難且無(wú)法放坡的基坑。開(kāi)挖過(guò)程：先開(kāi)挖基坑中央部分，形成盆式此時(shí)可利用留位的土坡來(lái)保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，此時(shí)的土坡相當(dāng)于“土支撐”。隨后再施工中央?yún)^(qū)域內(nèi)的基礎(chǔ)底板及地下室結(jié)構(gòu)形成“中心島”。在地下室結(jié)構(gòu)達(dá)到一定強(qiáng)度后開(kāi)挖留坡部位的土方，并按“隨挖隨撐，先撐后挖”的原則，在支護(hù)結(jié)構(gòu)與“中心島”之間設(shè)置支撐最后再施工邊緣部位的地下室結(jié)構(gòu)。

優(yōu)點(diǎn)：盆式開(kāi)挖方法支撐用量小、費(fèi)用低、盆式部位土方開(kāi)挖方便，這在基坑面積很大的情況下尤顯出優(yōu)越性，因此，在大面積基坑施工中非常適用。缺點(diǎn)：但這種施工方法對(duì)地下結(jié)構(gòu)需設(shè)置后澆帶或在施工中留設(shè)施工縫，將地下結(jié)構(gòu)分兩階段施工，對(duì)結(jié)構(gòu)整體性及防水性亦有一定的影響。盆式開(kāi)挖盆式開(kāi)挖島式開(kāi)挖當(dāng)基坑面積較大，而且地下室底板設(shè)計(jì)有后澆帶或可以留設(shè)施工縫時(shí)，還可采用島式開(kāi)挖的方法這種方法與盆式開(kāi)挖類似，但先開(kāi)挖邊緣部分的土方，將基坑中央的土方暫時(shí)留置，該土方具有反壓作用，可有效地防止坑底土的隆起，有利支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。必要時(shí)還可以在留土區(qū)與擋土墻之間架設(shè)支撐。在邊緣土方開(kāi)挖到基底以后，先澆筑該區(qū)域的底板，以形成底部支撐，然后再開(kāi)挖中央部分的土方。

島式開(kāi)挖2．開(kāi)挖注意問(wèn)題

（1）挖前先驗(yàn)線；（2）連續(xù)開(kāi)挖盡快完，防止水流入；（3）坑邊堆土防坍塌：及時(shí)清運(yùn)；堆土0.8m以外，高≯1.5m；（4）嚴(yán)禁擾動(dòng)基底土，加強(qiáng)測(cè)量防超挖：預(yù)留層，保護(hù)層，抄平清底打木樁；（5）發(fā)現(xiàn)文物，古墓停挖、上報(bào)、待處理；（6）注意安全，雨后復(fù)工先檢查。基坑工