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文檔簡介
第三章園林土方工程123一土方工程的特點和內(nèi)容
大凡園筑,必先動土。動土范圍很廣,或鑿水筑山,或場地平整,或挖溝埋管,或開槽鋪路等,對地形整理和改造的過程稱為土方工程。其主要目的是在充分利用原地形的基礎上,對不符合園林要求的部位進行重新設計,并通過挖方、搬運、填方、整修等措施加以改造,來提高或改變原地形的利用價值。本章內(nèi)容包括園林用地的豎向設計、土方計算和土方施工三個方面。重點提示:1、用等高線法設計各類園林地形;2、不同園林地形適宜的土方計算方法;3、土方施工圖、土方計算圖、土方調(diào)配圖的繪制;4、土壤工程性質(zhì)。
123園林土方工程的內(nèi)容園林土方工程的施工流程二土方施工準備研究和審查圖紙查勘施工現(xiàn)場編制施工方案準備人員、機具和物資清理場地:
(1)伐除樹木(2)建筑物與地下構(gòu)筑物的拆除(3)地下管線處理施工排水
(1)排除地面水(2)地下水的排除定點放線
(1)平整場地的放線(2)自然地形的放線修建臨時設施及道路定點放線
在清場之后,為了確定施工范圍及挖土或填土的標高,應按設計圖紙的要求,用測量儀器在施工現(xiàn)場進行定點放線工作,這一步工作很重要,為使施工充分表達設計意圖,測設時應盡量精確。(1)平整場地的放線用經(jīng)緯儀將圖紙上的方格測設到地面上,并在每個交點處立樁術(shù),邊界上的樁術(shù)依圖紙要求設置。樁木的規(guī)格及標記方法如圖所示。側(cè)面須平滑,下端削尖,以便打入土中,樁上應表示出樁號(施工圖上方格網(wǎng)的編號)和施工標高(挖土用"+"號,填土用"一"號)。(2)自然地形的放線挖湖堆山,首先確定堆山或挖湖的邊界線,但這樣的自然地形放到地面上去是較難的;特別是在缺乏永久性地面物的空曠地上,在這種情況下應先在施工圖上方把格,再把方格網(wǎng)放到地面上,而后把設計地形等高線和方格網(wǎng)的交點,一一標到地面上并打樁(圖1-3-7),樁木上也要標明樁號及施工標高。堆山時由于土層不斷升高,樁木可能被土埋沒,所以樁的長度應大于每層填土的高度,土山不高于5m的,可用長竹竿做標高樁,在樁上把每層的標高一切定好(見圖1-3-8A)不同層可用不同顏色標志,以便識別,這樣可省點。另放線工作一種方法分層放線設置標高樁(圖1-3-8B)。這種方法適用于較高的山體。123圖1-3-8高地分層放線圖1-3-6定點樁圖1-3-7自然平地放線123
挖湖工程的放線工作和山體的放線基本相同,但由于水體挖深一般較一致,而且池底常年隱沒在水下放線可以粗放些,但水體底部應盡可能整平,不留土墩,這對養(yǎng)魚捕魚有利。岸線和岸坡的定點放線應該準確,這不僅因為它是水上部分,有關造景,而且和水體岸坡的穩(wěn)定有很大關系,為了精確施工,可以用邊坡樣板來控制邊坡坡度(圖1-3-9)。
開挖溝槽時,用打樁放線的方法,在施工中樁木容易被移動甚至被破壞,從而影響了校核工作。所以應使用龍門板(見圖1-3-10)。龍門板構(gòu)造簡單,使用也方便。每隔30-l00m設龍門板一塊,其間距視溝渠縱坡的變化情況而定。板上應標明溝渠中心線位置,溝上口、溝底的寬度等。板上還要設坡度板,用坡度板來控制溝渠縱坡圖l-3-9挖湖邊坡樣板圖1-3-10開溝龍門板123相關知識
堆山測設
堆山或微地形等高線平面位置的測定,等高線標高可用竹竿表示。坡度可用邊坡樣板來控制。當土山高度小于5m時,可把各層標高一次性地標在一根長竹竿上。公園水體測設(1)用儀器測設
如圖根據(jù)湖泊、水渠的外形輪廓曲線上的拐點與控制點的相對關系,用儀器采用極坐標的方法將它們測設到地面上,并釘上木樁,然后用較長的繩索把這些點連接起來,即得湖池的輪廓線,并用白灰撒上標記。岸線與岸坡的定點放線應該準確。為精確施工,可以用邊坡樣板來控制邊坡坡度。(2)格網(wǎng)法檢測狹長地形放線(1)打中心樁,定出中心線(2)打邊樁,定邊線三土壤的分類與特性土壤的工程分類土壤按照其堅硬程度可分為三類土:松土、半堅土、堅土。
級別編號名稱平均容重開挖方法用具級別編號名稱平均容重開挖方法用具
Ⅰ1砂1500用鐵鍬挖掘
Ⅳ1重質(zhì)粘土1950用鍬鎬撬杠局部鑿或錘開挖2植物性土壤12002含≤50kg塊石、塊石體積≤10%的粘土20003土壤16003含≤10kg塊石的粗卵石1950
Ⅱ1黃土類粘土1600用鐵鍬和略用丁字鎬翻松
Ⅴ1密實黃土1800由人工用撬杠鎬或爆破開挖2≤15mm礫石17002軟泥灰?guī)r19003砂質(zhì)粘土16503各種不堅實的頁巖20004混有碎石與卵石的腐土17564石膏2200
Ⅲ1稀軟粘土1800用鐵鍬和鎬局部采用撬杠開挖
215-40mm的碎石與卵石1750平均容重指天然含水量狀態(tài)下土壤的平均容重3干黃土1800
表1-3-6土壤的工程分類123
土壤的工程性質(zhì)對土方工程的穩(wěn)定性、施工方法、工程量及工程投資有很大關系,也涉及到工程設計、施工技術(shù)和施工組織的安排。因此,對土壤的這些性質(zhì)要進行研究并掌握它,以下是土壤的幾種主要的工程性質(zhì):
(1)土壤的容重
單位體積內(nèi)天然狀況下的土壤重量,單位為kg/m3,土壤容重的大小直接影響著施工的難易程度,容重越大挖掘越難,在土方施工中把土壤分為松土、半堅土、堅土等類,所以施工中施工技術(shù)和定額應根據(jù)具體的土壤類別來制定(土壤容重請參看表1-3-6)。
(2)土壤的自然傾斜角(安息角)
土壤自然堆積,經(jīng)沉落穩(wěn)定后的表面與地平面所形成的夾角(圖1-3-1),就是士壤的自然傾斜角,以α表示。在工程設計時,為了使工程穩(wěn)定,其邊坡坡度數(shù)值應參考相應土壤的自然傾斜角的數(shù)值,土壤自然傾斜角還受到其含水量的影響,見表1-3-1。123圖1-3-3分層坡度圖1-3-1土壤的自然傾斜角圖1-3-2坡度123
土壤名稱土壤含水量土壤顆粒尺寸(mm)干土潮土濕土礫石40°40°35°2-20卵石35°45°25°20-200粗砂30°32°27°1-2中砂28°35°25°0.5-1細砂25°30°20°0.05-0.5粘土45°35°15°≤0.001-0.005壤土50°40°30°
腐殖土40°35°25°表1-3-1土壤自然傾斜角(單位:度)123
(3)土壤含水量
土壤的含水量是士壤孔隙中的水重和土壤顆粒重的比值。土壤含水量在5%內(nèi)稱干土,在30%以內(nèi)稱潮土,大于30%稱濕土。土壤含水量的多少,對土方施工的難易也有直接的影響,土壤含水量過小,土質(zhì)過于堅實,不易挖掘。含水量過大,土壤易泥濘,也不利施工,人力或機械施工,工效均降低。以粘土為例含水量在30%以內(nèi)最易挖掘,若含水量過大時,則其本身性質(zhì)發(fā)生很大變化,并喪失其穩(wěn)定性,此時無論是填方或挖方其坡度都顯著下降,因此含水量過大的土壤不宜做回填之用。
(4)土壤的相對密實度它是用來表示土壤在壤筑后的密實程度的,可用下列公式表達:D=(ε1-ε2)/(ε1-ε3)式中D---土壤相對密實度ε1---填土在最松散狀況下的孔隙比;ε2---經(jīng)輾壓或窮實后的土壤孔隙比;ε3---最密實情況下土壤孔隙比。(注:孔隙比是指土壤空隙的體積與固體顆粒體積的比值)123
在填方工程中土壤的相對密實度是檢查土壤施工中密實程度的標準,為了使土壤達到設計要求的密實度可以采用人力夯實或機械夯實。一般采用機械壓實,其密實度可達95%,人力夯實在87%左右。大面積填方如堆山等,通常不加夯壓,而是借土壤的自重慢慢沉落,久而久之也可達到一定的密實度。
(5)土壤的可松性
土壤經(jīng)挖掘后,其原有緊密結(jié)構(gòu)遭到破壞,土體松散而使體積增的性質(zhì)。這一性質(zhì)以土方工程的挖土和填土量的計算以及運輸?shù)榷加泻艽箨P系。土壤可松性可用下列式子表示:①最初可松性系數(shù)Kp=開挖后土壤的松散體積V2/開挖前土壤的自然體積V1②最后可松性系數(shù)K’p=運至填方區(qū)夯實后土壤的體積V3/開挖前土壤的自然體V1根據(jù)體積增加的百分比而言,可用下式表示:①最初體積增加百分比=(V2-V1)/V1×100%=(Kp-1)×100%②最后體積增加百分比=(V3-V1)/V1×100%各種土壤體積增加的百分比及其可松性系數(shù),見表1-3-7。123表1-3-7各級土壤的可松性土壤的級別體積增加%可松性系數(shù)最初最后Kp
K,pⅠ(植物性土壤除外)8-171-2.51.08-1.171.01-.025Ⅰ(植物性土、泥炭、黑土)20-303-41.20-1.301.03-1.04Ⅱ14-281.5-51.14-1.301.015-.05Ⅲ24-304-71.24-1.301.04-1.07Ⅳ(泥灰?guī)r蛋白石外)26-326-91.26-1.321.06-1.09Ⅳ(泥灰?guī)r蛋白石)33-3711-151.33-1.371.11-1.15Ⅴ-Ⅶ30-4510-201.30-1.451.10-1.20Ⅷ-ⅩⅪ45-5020-301.45-1.501.20-1.30123四土方工程量計算
土方量計算一般是根據(jù)附有原地形等高線的設計地形來進行的,但通過計算,有時反過來又可以修訂設計圖中不合理之處,使圖紙更臻完善。另外土方量計算所得資料又是基本建設投資預算和施工組織設計等項目的重要依據(jù)。所以土方量的計算在園林設計工作中是必不可少的。土方量的計算工作,就其要求精確程度,可分為估算和計算。在規(guī)劃階段,土方量的計算無須過分精細,只作毛估即可。而在作施工圖時,土方工程量則要求比較精確。計算土方體積的方法很多,常用的大致可歸納為以下四類。(1)用求體積公式估算;(2)斷面法;(3)方格法。
估算法
在建園過程中,不管是原地形或設計地形,經(jīng)常會碰到一些類似錐體、棱臺等幾何形體的地形單體,如圖1-2-1中所示的山丘、池塘等。這些地形單體的體積可用相近的幾何體體積公式來計算,表l-2-1中所列公式可供選用。此法簡便,但精度較差,多用于估算。表1-2-1123斷面法
斷面法是以一組等距(或不等距)的互相平行的截面將擬計算的地塊、地形單體(如山、溪澗、池、島等)和土方工程(如堤、溝渠、路塹、路槽等)分截成"段"。分別計算這些"段"的體積。再將各段體積累加,以求得該計算對象的總土方量。其計算公式如下:
V=(S1+S2)×L/2(1-7)
當S1=S2時V=S×L(1-8)此法的計算精度取決于截取斷面的數(shù)量,多則精,少則粗。斷面法根據(jù)其取斷面的方向不同可分為垂直斷面法、水平斷面法(或等高面法)及與水平面成一定角度的成角斷面法。以下主要介紹前二種方法。
(1)垂直斷面法
此法適用于帶狀地形單體或土方工程(如帶狀山體、水體、溝、堤、路塹、路槽等)的土方量計算。見圖1-2-2、圖1-2-3。123圖1-2-2帶狀土山垂直斷面取法圖1-2-3123
1)劃分橫斷面
2)畫橫斷面圖形按比例繪制每個斷面的自然地面和設計地面的輪廓線。自然地面輪廓線與設計地面輪廓線之間的面積即為挖方或填方的斷面。
3)計算橫斷面面積
用垂直斷面法求土方體積,比較繁瑣的工作是斷面面積的計算。計算斷面積的方法多種多樣,對形狀不規(guī)則的斷面既可用求積儀求其面積,也可用“方格紙法”、“平行線法”或“割補法”、積距法等方法進行計算,但這些方法也費時間,以下介紹幾種常見斷面面積的計算公式表1-2-2。①積距法:計算每個斷面的挖方或填方斷面面積。表1-2-2常見斷面積計算公式123②求積儀法:用厘米方格紙繪出橫斷面圖后,用求積儀量出橫斷面的面積。4)計算土方量V=(S1+S2)×L/25)匯總土方量圖1-2-7垂直斷面圖(2)等高面法(水平斷面法)
等高面法是沿等高線取斷面,等高距即為二相鄰斷面的高,計算方法同斷面法。
圖l-2-8水平斷面法圖示123其計算公式如下:V=(S1+S2)h/2+(S2+S3)h/2…(Sn-1+Sn)/2+(+Sn*h)/3=(S1/2+Sn/2+S2+S3+…+Sn-1)*h+Sn*h/3式中V---土方體積(m3)S---斷面面積(m2);h---等高距(m)
等高面法最適于大面積的自然山水地形的土方計算。我國園林素尚自然,園林中山水布局講究,地形的設計要求因地制宜,充分利用原地形,以節(jié)約工力。同時為了造景又要使地形起伏多變??傊?挖湖堆山的工程是在原有的崎嶇不平的地面上進行的。所以計算土方量時必須考慮到原有地形的影響,這也是自然山水園土方計算較繁雜的原因。由于園林設計圖紙上的原地形和設計地形均用等高線表示,因而采用等高面法進行計算最為便當。實例說明其計算步驟與方法。123圖1-2-11水平斷面法123
方格網(wǎng)法
在建園過程中,地形改造除挖湖堆山,還有許多大大小小的各種用途的地坪、緩坡地平整場地的工作是將原來高低不平的、比較破碎的地形按設計要求整理成為平坦的具一定坡度的場地,如:停車場、集散廣場、體育場、露天演出場等等。整理這類地塊的土方計算最適宜用方格網(wǎng)法。方格網(wǎng)法是把平整場地的設計工作和土方量計算工作結(jié)合在一起進行的。其工作程序是:(1)在附有等高線的施工現(xiàn)場地形圖上作方格網(wǎng)控制施工場地,方格邊長數(shù)值取決于所要求的計算精度和地形變化的復雜程度。在園林中一般用20—40m,(2)在地形圖上用插入法求出各角點的原地形標高(或把方格網(wǎng)各角點測設到地面上,同時測出各角點的標高,并標記在圖上);(3)依設計意圖(如:地面的形狀、坡向、坡度值等)確定各角點的設計標高;(4)比較形標高和設計標高,求出施工標高;(5)土方計算,其具體計算步驟和方法結(jié)合實例加以闡明。123插入法用于求兩相鄰等高線之間任意點高程。設等高差為h;等高線a-a的高程為Ha;等高線b-b的高程為HB;相鄰等高線之間某點高程為HX;某點到低邊等高線的距離為X;相鄰等高線之間最小距離為L。如圖1-1-5插入法求任意點高程
123某塊地將整成三坡向廣場,縱坡1.5%,橫坡2%,土方就地平衡,求其施工標高和土方量(圖1-2-13)圖1-2-131231根據(jù)場地情況作邊長20m的方格控制網(wǎng)用內(nèi)插法求出各角點原地形標高,用坡度公式求個角點設計標高(圖1-2-14)。2求平整標高H0
把一塊高低不平的地面在保證土方平衡的提下,挖高墊低使土地成為水平的,這個水平面的高程就是平整標高。圖1-2-12方格網(wǎng)標注位置圖圖1-2-15平整地形透視圖123該土體自水準面以上經(jīng)平整后的體積V平
V平=H0*N*a2式中V平——該土體自水準面以上經(jīng)平整后的體積;
H0=V/Na2N——方格數(shù);H0——平整標高;
a——方格邊長根據(jù)平整前后這塊土體體積相等的條件V平=V原=V設
平整前體積為各方格體積之和V原=V原1+V原2+V原3+V原4+V原5+V原6+V原7+V原8
每個方格體積為底面積乘平均高度V原1=a2*(h1-1+h1-2+h1-3+h1-4)/4
依次類推出現(xiàn),組成一個方格的點其高程在運算過程中計算一次;組成兩個方格的點其高程在運算過程中計算兩次;組成三個方格的點其高程在運算過程中計算三次;組成四個方格的點其高程在運算過程中計算四次。123H0*N*a2=(∑h1+2∑h2+3∑h3+4∑h4)*a2/4H0=(∑h1+2∑h2+3∑h3+4∑h4)/4N(1-19)式中h1——計算時使用一次的角點高程;h2——計算時使用三次的角點高程;h3——計算時使用三次的角點高程;h4——計算時使用四次的角點高程。公式(1-19)求得的Ho只是初步的,實際工作中影響平整標高的還有其它因素,如外來土方和棄土的影響,施工場地有時土方有余,而其場地又有需求,設計時便可考慮多挖。有時由于場地標高過低,為使場地標高達到一定高度,而需運進土方以補不足。這些運進或外棄的土方量直接影響到場地的設計標高和土方平衡,設這些外棄的(或運進的)土方體積為Q,則這些土方影響平整標高的修正值Ah應是:△h=Q/Na2
∴(1-19)可改寫成
H0=(∑h1+2∑h2+3∑h3+4∑h4)/4N±Q/Na2(1-20)123此外土壤可松性等對土方的平衡也有影響。例題中∑h1=h1-1+hl-5十h2-1+h2-5+h4-1十h4-3
=20.29+20.23+19.37+19.64+18.79+19.32=117.642∑h2=(h1-2+h1-3+h1-4+h3-1+h3-3+h4-2)*2=(20.54+20.89+21.00+19.50+19.39+19.35)×2=241.34
3∑h3=(h2-2+h2-4)×3=(19.91+20.15)×3=120.18
4∑h4=(h2-3+h3-2)×4=(20.21+20.50)×4=162.84
代入公式(1-19)N=8H0=(117.64+241.34+120.18+162.84)/32≈20.06m20.06就是例題(圖1-2-13)中的平整標高。123平整標高同樣實用于設計地形,區(qū)別在于含有XH0=(∑h設1+2∑h設2+3∑h設3+4∑h設4)/4N
(1-19)∑h1′=x-0.8+x-0.8+x-1.1+x-1.1+x-1.3+x-1.3=6x-6.4m
2∑h2′=(x-0.4+x+x-0.4+x-1.0+x-1.0+x-0.9)×2=12x-7.4m
3∑h3′=(x-0.7+x-0.7)×3=6x-4.2m
4∑h4′=(x-0.3+x-0.6)×4=8x-3.6m
H0=(6x-6.4+12x-7.4+6x-4.2+8x-3.6)/32=x-0.675
H0=X-0.675H0=20.26X=20.06+0.675=20.74
以此求出各角點設計高程的確定值。123(三)確定Ho的位置Ho的位置確定得是否正確,不僅直接影響著土方計算的平衡〔雖然通過不斷調(diào)整設計標高最終也能使挖方、填方達到(或接近)平衡,但這樣做必然要花費許多時間〕,而且也會影響平整場地設計的準確性。確定Ho位置的方法有二:1.圖解法圖解法適用于形狀簡單規(guī)則的場地。如正方形、長方形、圓形的等。見圖1-2-17。圖1-2-171232.數(shù)學分析法此法可適應任何形狀場地的Ho定位。數(shù)學分析法是假設一個和我們所要求的設計地形完全一樣(坡度、坡向、形狀、大小完全相同)的土體,再從這塊土體的假設標高反求其平整標高的位置。我們將圖1-2-13按所給的條件畫成立體圖,見圖1-2-18,圖中1-3點最高,設其設計標高為x,則依給定的坡向、坡度和方格邊長,可以立即算出其它各角點的假定設計標高,以點4-2(或4-4)為例,點4-2(或4-4)在4一3點的下坡,距離L=20m,設計坡度i=2%,則點4-2和點473之間的高差為:h=i·L=0.02×20=0.4m
所以點4-2的假定設計標高為X-0.4m,而在縱向方向的點2—3,因其海計縱坡為1.5%,所以該點較1-3點低0.3m,其假定設計標高應為x-0.3m。依此類推,便可將各角點的假定設計標高求出,見圖1-2-18。再將圖中各角點假定標高值代入公式(1-19)。則求點4--4的設計標高,就可依次將其它角點的設計標高求出,見圖1-2-20,根據(jù)這些設計標高,求得的挖方量和填方量比較接近。123圖1-2-18代入法求H0的位置圖圖1-2-19123(四)求施工標高施工標高施工標高=原地形標高--設計標高得數(shù)〞+〝號者為挖方,〞+〝號者為填方。
(五)求零點線所謂零點是指不挖不填的點,零點的聯(lián)線就是零點線,它是挖方和填方區(qū)的分界線,因而零點線成為土方計算的重要依據(jù)之一。在相鄰二角點之間,如若施工標高值一為”+”數(shù),一為“-”數(shù),則它們之間必有零點存在,其位置可用下式求得。
X=h1*a/(h1+h2)
式中x---零點距h1
一端的水平距離(m);h1,h2-----方格相鄰二角點的施工標高絕對值(m);a----方格邊長(m).
例題中,以方格Ⅰ的點1-1和點2-1為例,求其零點,1-1點施工標高為+0.35m,2-1點施工標高為-0.27m,取絕對值代入公式(1-21)。
h1=0.35h2=0.27a=20x=11.3m
零點位于點”1-1”11.3m處(或距點”2-1”8.7m處)同法求出其余零點,并依地形特點將各零點聯(lián)接成零點線,按零點線將挖方區(qū)和填方區(qū)分開,以便計算其土方量。123圖1-2-20某公園廣場挖填方區(qū)劃圖123(六)土方計算零點線為計算提供了填方、挖方的面積,而施工標高又為計算提供了挖方和填方的高度。依據(jù)這些條件,便可選擇適宜的公式求出各方格的土方量。由于零點線切割方格的位置不同,形成各種形狀的棱柱體,以下將各種常見的棱柱體及其計算公式列表如下(圖1-2-21)。圖1-2-21方格網(wǎng)計算土方量公式123在例題中方格Ⅳ四個角點的施工標高值全為”+”號,是挖方,用公式(1-22)計算
VⅣ=106m3
方格Ⅰ中二點為挖方,二點為填方用公式(1-23)計算。則
+V1=a(b+c)*∑h/8a=20mb=11.25mc=12.25m△h=∑h/4=0.55/4m+V1=32.3m3
-V1=16.5m3
依法可將其余各個方格的土方量逐一求出,并將計算結(jié)果逐項填入土方量計算表(表1-2-3)。土方量計算方法除應用上述公式計算外,還可使用《土方工程量計算表》(見本章附錄),或《土方量計算圖表》(也叫諾莫圖),見圖1-2-23、24、25。123(七)繪制土方平衡表及土方調(diào)配圖土方平衡表和土方調(diào)配圖是土方施工中必不可少的圖紙資料,是施工組織設計的主要依據(jù),從土方平衡表上可以一目了然地了解各個區(qū)的出土量和需土量、調(diào)撥關系和土方平衡情況。在調(diào)配圖上則可更清楚地看到各區(qū)的土方盈缺情況,土方的調(diào)撥量,調(diào)撥方向和距離。見表1-2-4,圖1-2-22及附圖1。圖1-2-22表1-2-4土方調(diào)配表附圖1123圖1-2-22某公園廣場土方量調(diào)配圖123表1-2-3123等高線的概念與性質(zhì)等高線的概念等高線是一組垂直間距相等、平行于水平面的假想面,與自然地貌相交切所得到的交線在平面上的投影,見圖1-1-2。給這組投影線標注上相應的數(shù)值,便可用它在圖紙上表示地形的高低陡緩、峰巒位置、坡谷走向及溪池的深度等內(nèi)容。測量工作中常用等高線來表示地貌。等高線是地面上高程相同的相鄰各點所連接而成的閉合曲線。水面靜止的池塘的水邊線,實際上就是一條閉合的等高線。
圖1-1-2等高線的概念123等高線等高線性質(zhì)
1.在同一條等高線上的所有的點,其高程都相等。2.每一條等高線都是閉合的。由于園界或圖框的限制,在圖紙上不一定每根等高線都能閉合,但實際上它們還是閉合的.為了便于理解,我們假設園基地被沿園界或圖框垂直下切,形成一個地塊,見圖1-1-3。由圖上可以看到?jīng)]有在圖面上閉合的等高線都沿著被切割面閉合了。圖1-1-3等高線的閉合1234.等高線一般不相交或重疊,只有在懸崖處等高線才可能出現(xiàn)相交情況。在某些垂直于地平面的峭壁、地坎或擋土墻駁岸處等高線才會重合在一起。5.等高線在圖紙上不能直穿橫過河谷、堤岸和道路等;由于以上地形單元或構(gòu)筑物在高程上高出或低陷于周圍地面,所以等高線在接近低于地面的河谷時轉(zhuǎn)向上游延伸,而后穿越河床,再向下游走出河谷;如遇高于地面的堤岸或路堤時等高線則轉(zhuǎn)向下方,橫過堤頂再轉(zhuǎn)向上方而后走向另一側(cè),見圖1-1-4.
3.等高線的水平間距的大小,表示地形的緩或陡。如疏則緩,密則陡。等高線的間距相等,表示該坡面的角度相同,如果該組等高線平直,則表示該地形是一處平整過的同一坡度的斜坡。圖1-1-4用等高線表示山澗123圖1-1-1常見地形單元JPG123等高線法此法在園林設計中使用最多,一般地形測繪圖都是用等高線或點標高表示的。在繪有原地形等高線的底圖上用設計等高線進行地形改造或創(chuàng)作,在同一張圖紙上便可表達原有地形、設計地形狀況及公園的平面布置、各部分的高程關系。這大大方便了設計過程中進行方案比較及修改,也便于進一步的土方計算工作,因此,它是一種比較好的設計方法。最適宜于自然山水園的土方計算。應用等高線進行公園的豎向設計時,首先應了解等高線的基本性質(zhì)。123
坡度公式用于求等高線外任意點高程。I=h/L
式中I---坡度(%);h---高差(m);L---水平間距(m)設計等高線在設計中的具體應用:陡坡變緩披或緩坡改陡坡等高線間距的疏密表示著地形的陡緩。在設計時,如果高差h不變,可用改變等高線間距L表減緩或增加地形的坡度。如圖1-1-6(a)是縮短等高線間距使地形坡度變陡的例子。圖中L>L’,由公式i=h/L知,I’>i,所以坡度變陡了。反之,L<L’,I’<i,所以,坡度減緩了,見右圖:圖1-1-6調(diào)節(jié)等高線的水平距離改變地形坡度
123平整場地園林中的場地包括鋪裝的廣場,建筑地坪及各種文體活動場地和較平緩的種植地段,如草坪,較寬的種植帶等。非鋪裝場地對坡度要求不那么嚴格,目的是墊洼平凸,將坡度理順,而地表坡度則任其自然起伏,排水通暢即可。見圖1-2-9。鋪裝地面的坡度則要求嚴格,各種場地因其使用功能不同對坡度的要求也各異。通常為了排水,最小坡度>0.5%,一般集散廣場坡度在1%一7%,足球場3‰-4‰,藍球場2%-5%,排球場2%一5%,這類場地的排水坡度可以是沿長軸的兩面坡或沿橫軸的兩面坡,也可以設計成四面坡、環(huán)行坡,這取決于周圍環(huán)境條件。一般,鋪裝場地都采取規(guī)則的坡面(即同一坡度的坡面),見圖1-1-9。
圖1-1-9平整場地的等高線設計123五土方的平衡與調(diào)配土方平衡與調(diào)配的前提
土方平衡調(diào)配工作是土方規(guī)劃設計的一項重要內(nèi)容,其目的在于使土方運輸量或土方運輸成本為最低的條件下,確定填、挖方區(qū)土方的調(diào)配方向和數(shù)量,從而達到縮短工期和提高經(jīng)濟效益的目的。進行土方平衡與調(diào)配,必須綜合考慮工程和現(xiàn)場情況、進度要求和土方施工方法以及分期分批施工工程的土方堆放和調(diào)運問題,經(jīng)過全面研究,確定平衡調(diào)配的原則之后,才可著手進行土方平衡與調(diào)配工作,如劃分土方調(diào)配區(qū),計算土方的平均運距、單位土方的運價,確定土方的最優(yōu)調(diào)配方案。土方平衡與調(diào)配的步驟及方法
土方平衡與調(diào)配需編制相應的土方調(diào)配圖,其步驟如下:1)劃分調(diào)配區(qū)
在平面圖上先劃出挖填區(qū)的分界線,并在挖方區(qū)和填方區(qū)適當劃出若干調(diào)配區(qū),確定調(diào)配區(qū)的大小和位置。劃分時應注意以下幾點:①劃分應與房屋和構(gòu)筑物的平面位置相協(xié)調(diào),并考慮開工順序、分期施工順序;②調(diào)配區(qū)大小應滿足土方施工用主導機械的行駛操作尺寸要求;③調(diào)配區(qū)范圍應和土方工程量計算用的方格網(wǎng)相協(xié)調(diào)。一般可由若干個方格組成一個調(diào)配區(qū);④當土方運距較大或場地范圍內(nèi)土方調(diào)配不能達到平衡時,可考慮就近借土或棄土,此時一個借土區(qū)或一個棄土區(qū)可作為一個獨立的調(diào)配區(qū)。2)計算各調(diào)配區(qū)的土方量并標明在圖上3)計算各挖、填方調(diào)配區(qū)之間的平均運距,
即挖方區(qū)土方重心至填方區(qū)土方重心的距離,取場地或方格網(wǎng)中的縱橫兩邊為坐標軸,以一個角作為坐標原點,按下式求出各挖方或填方調(diào)配區(qū)土方重心坐標X0及Y0:一般情況下,亦可用作圖法近似地求出調(diào)配區(qū)的形心位置
以代替重心坐標。待重心求出后標于圖上,用比例尺量出每對調(diào)配區(qū)的平均運輸距離(L11、L12、L13……)。所有填挖方調(diào)配區(qū)之間的平均運距均需一一計算,并將計算結(jié)果列于土方平衡與運距表內(nèi)(表6-35)。注:L11、L12、L13……挖填方之間的平均運距。x11、x12、x13……調(diào)配土方量。當填、挖方調(diào)配區(qū)之間的距離較遠,采用自行式鏟運機或其他運土工具沿現(xiàn)場道路或規(guī)定路線運土時,其運距應按實際情況進行計算。4)確定土方最優(yōu)調(diào)配方案。對于線性規(guī)劃中的運輸間題,可以用“表上作業(yè)法”來求解,使總土方運輸量為最小值,即為最優(yōu)調(diào)配方案。上式中Lij——各調(diào)配區(qū)之間的平均運距(m);
xij——各調(diào)配區(qū)的土方量(m3)。5)繪出土方調(diào)配圖。
根據(jù)以上計算,標出調(diào)配方向、土方數(shù)量及運距(平均運距再加施工機械前進、倒退和轉(zhuǎn)彎必需的最短長度)。[例6-3]矩形廣場各調(diào)配區(qū)的土方量和相互之間的平均運距如圖6-10所示,試求最優(yōu)土方調(diào)配方案和土方總運輸量及總的平均運距。[解]①先將圖6-10中的數(shù)值標注在填、挖方平衡及運距表6-36中。
圖6-10各調(diào)配區(qū)的土方量和平均運距填挖方平衡及運距表表6-36②采用“最小元素法”編初始調(diào)配方案,即根據(jù)對應于最小的Lij(平均運距)取盡可能最大的xij
值的原則進行調(diào)配。首先在運距表內(nèi)的小方格中找一個Lij最小數(shù)值,如表中L22=L43=40,任取其中一個,如L43,于是先確定x43的值,使其盡可能的大,即x43=max(400、500)=400,由于A4挖方區(qū)的土方全部調(diào)到B3填方區(qū),所以x41=x42=0,將400填入表6-37中x43格內(nèi),加一個括號,同時在x41、x42格內(nèi)打個“×”號,然后在沒有“()”、“×”的方格內(nèi)重復上面步驟,依次地確定其余xij
數(shù)值,最后得出初始調(diào)配方案(表6-37)。③在表6-37基礎上,再進行調(diào)配、調(diào)整,用“乘數(shù)法”比較不同調(diào)配方案的總運輸量,取其最小者,求得最優(yōu)調(diào)配方案(表6-38)。該土方最優(yōu)調(diào)配方案的土方總運輸量為:W=400×50+100×70+550×40+400×60+50×70+400×40=92500(m3·m)其總的平均運距為:Lo=W/V=92500/1900=48.68(m)土方最優(yōu)調(diào)配方案表6-38注:土方量(m3)
運距(m)最后將表6-38中的土方調(diào)配數(shù)值繪成土方調(diào)配圖,如圖6-11所列。圖6-11土方調(diào)配圖土方的平衡與調(diào)配原則1)挖方與填方基本達到平衡,減少重復倒運。2)挖(填)方量與運距的乘積之和盡可能為最小,即總土方運輸量或運輸費用最小。3)好土應用在回填密實度要求較高的地區(qū),以避免出現(xiàn)質(zhì)量問題。4)取土或棄土應盡量不占農(nóng)田或少占農(nóng)田,棄土盡可能有規(guī)劃地造田。5)分區(qū)調(diào)配應與全場調(diào)配相協(xié)調(diào),避免只顧局部平衡,任意挖填而破壞全局平衡。6)調(diào)配應與地下構(gòu)筑物的施工相結(jié)合,地下設施的填土,應留土后填。7)選擇恰當?shù)恼{(diào)配方向、運輸路線、施工順序,避免土方運輸出現(xiàn)對流和亂流現(xiàn)象,同時便于機具調(diào)配、機械化施工。2.排水場地積水不僅不便于施工,而且也影響工程質(zhì)量,在施工之前,應該設法將施工場地范圍內(nèi)的積水或過高的地下水排走。(1)排除地面積水在施工前,根據(jù)施工區(qū)地形特點在場地周圍挖好排水溝(在山地施工為防山洪,在山坡上方應做截洪溝)。使場地內(nèi)排水通暢,而且場外的水也不致流入。在低洼處或挖湖施工時,除挖好排水溝外,必要時還應加筑圍堪或設防水堤,為了排水通暢,排水溝的縱坡不應小于2%。,溝i白邊坡值1:1.5,溝底寬及深不小于50cm。(2)埋下水的排除排除地手水方法很多,但一般多采用明溝,引至集水井,并用水泵了排出;因為明溝較簡單經(jīng)濟。一般按排水面積和地下水位的高低來安排排水系統(tǒng),先定出主干渠和集水井的位置,再定支渠的位置和數(shù)目,土壤含水量大的要求排水迅速的,支渠分布應密些,其間距約1.5m左右,反之可疏。在挖湖施工中應先挖排水溝,排水溝的深度,應深于水體挖深。溝可一次挖掘到底,也可以依施工情況分層下挖,采用哪種方式可根據(jù)出土方向決定,圖1-3-4是兩面出土,圖1-3-5是單向出土,水體開挖順序可依圖上A、B、C、D依次進行。123
土方工程施工包括挖、運、填、壓四個內(nèi)容。其施工方法可采用人力施工也可用機械化或半機械化施工。這要根據(jù)場地條件、工程量和當?shù)厥┕l件決定。在規(guī)模較大,土方較集中的工程中,采用機械化施工較經(jīng)濟;但對工程量不大,施工點較分散的工程或因受場地限制,不便采用機械施工的地段,應該用人力施工或半機械化施工,以下按上述四個內(nèi)容簡單介紹:
1.土方的挖掘
(1)人力挖方、施工工具主要是鍬、鋪、鋼釬等,人力施工不但要組織好勞動力而且要注意安全和保證工程質(zhì)量。①施工者要有足夠的工作面,一般平均每人應有4-6m2。②開挖土方附近不得有重物及易坍落物。③在挖土過程中,隨時注意觀察土質(zhì)情況,要有合理的邊坡,必垂直下挖者,松軟土不得超過0.7m,中等密度者不超過1.25m,堅硬土不超過2m,超過以上數(shù)值的須設支撐板或保留符合規(guī)定的邊坡參照表1-3-3。④挖方工人不得在土壁下向里挖土,以防擁塌。
土方施工
123⑤在坡上或坡頂施工者,要注意坡下情況,不得向坡下滾落重物。⑥施工過程中注意保護基樁、龍門板或標高樁。
3.基坑開挖程序一般是:測量放線→切線分層開挖→排降水→修坡→整平→留足預留土層等。相鄰基坑開挖時,應遵循先深后淺或同時進行的施工程序。挖土應自上而下水平分段分層進行,每層0.3m左右,邊挖邊檢查坑底寬度及坡度,不夠時及時修整,每3m左右修一次坡,至設計標高,再統(tǒng)一進行一次修坡清底,檢查坑底寬和標高,要求坑底凹凸不超過2.0cm。4.基坑開挖應盡量防止對地基土的擾動。當用人工挖土,基坑挖好后不能立即進行下道工序時,應預留15~30cm一層土不挖,待下道工序開始再挖至設計標高。采用機械開挖基坑時,為避免破壞基底土,應在基底標高以上預留一層由人工挖掘修整。使用鏟運機、推土機時,保留土層厚度為15~20cm,使用正鏟、反鏟或拉鏟挖土時為20~30cm。5.在地下水位以下挖土,應在基坑(槽)四側(cè)或兩側(cè)挖好臨時排水溝和集水井,或采用井點降水,將水位降低至坑、槽底以下500mm,以利挖方進行。降水工作應持續(xù)到基礎(包括地下水位下回填土)施工完成。6.雨季施工時,基坑槽應分段開挖,挖好一段澆筑一段墊層,并在基槽兩側(cè)圍以土堤或挖排水溝,以防地面雨水流入基坑槽,同時應經(jīng)常檢查邊坡和支撐情況,以防止坑壁受水浸泡造成塌方。7.基坑開挖時,應對平面控制樁、水準點、基坑平面位置、水平標高、邊坡坡度等經(jīng)常復測檢查。(2)機械施工主要施工機械有:推土機、挖土機等在園林施工中推土機應用較廣泛,例如在挖掘水體時,以推土機推挖,將推至水體四周,再行運走或堆置地形。最后岸坡用人工修整。用推土機挖湖挖山,效率較高,但應注意以下幾個方面:①推土前應識圖或了解施工對象的情況,在動工之前應向推土機手介紹擬施工地段的地形情況及設計地形的特點,最好結(jié)合模型,使之一目了然。另外施工前還要了解實地定點放線情況,如樁位、施工標高等。這樣施工起來司機心中有數(shù),推土鏟就象他手中的雕塑刀。能得心應手,隨心所欲地按照設計意圖去塑造地形。這一點對提高施工效率有很大關系,這一步工作做得好,在修飾山體(或水體)時便可以省去許多勞力物力。②注意保護表土:在挖湖堆山時,先用推土機將施工地段的表層熟土(耕作層)推到施工場地外圍,待地形整理停當,再把表土鋪回來,這樣做較麻煩費工,但對公園的植物生長卻有很大好處。有條件之處應該這樣做。
123③樁點和施工放線要明顯,推土機施工進進退退,其活動范圍較大,施工地面高低不平,加上進車或退車時司機視線存在某些死角,所以樁木和施工放線很容易受破壞。為了解決這一問題。a.應加高樁木的高度,樁木上可做醒目標志(如掛小彩旗或樁木上涂明亮的顏色)。以引起施工人員的注意。
圖1-3-11挖土b.施工期間,施工人員應該經(jīng)常到現(xiàn)場,隨時隨地用測量儀器檢查樁點和放線情況,掌握全局,以免挖錯(或堆錯)位置。
圖1-3-12填土123表1-3-3深度在5m之內(nèi)的基坑基槽和管溝邊坡的最大坡度
項次
土類名稱邊坡坡度人工挖土并拋于坑上機械施工溝底挖土溝上邊挖土1砂土1:0.751:0.671:12粘質(zhì)砂土1:0.671:0.51:0.753砂質(zhì)粘土1:0.51:0.331:0.754粘土1:0.331:0.251:0.675含礫石的卵石土1:0.671:0.51:0.756泥灰?guī)r白堊土1:0.331:0.251:0.677干黃土1:0.251:0.11:0.123
七挖方與土方轉(zhuǎn)運一般規(guī)定(場地開挖)
挖方邊坡應根據(jù)使用時間(臨時或永久性)、土的種類、物理力學性質(zhì)(內(nèi)摩擦角、粘聚力、密度、濕度)、水文情況等確定。對于永久性場地,挖方邊坡坡度應按設計要求放坡,如設計無規(guī)定,可按表6-39所列采用。對使用時間較長的臨時性挖方邊坡坡度,應根據(jù)工程地質(zhì)和邊坡高度,結(jié)合當?shù)貙嵺`經(jīng)驗確定。在山坡整體穩(wěn)定的情況下,如地質(zhì)條件良好,土質(zhì)較均勻,高度在10m內(nèi)的邊坡坡度可按表6-40確定。對巖石邊坡,根據(jù)其巖石類別和風化程度、邊坡坡度可按表6-41采用。挖方上邊緣至土堆坡腳的距離,當土質(zhì)干燥密實時,不得小于3m;當土質(zhì)松軟時,不得小于5m。在挖方下側(cè)棄土時,應將棄土堆表面平整至低于挖方場地標高并向外傾斜。圖1-3-5排水溝分層挖掘、單向出土挖湖施示意A、C、E均為排水溝圖1-3-4排水溝一次挖到底,
雙向出土挖湖施工示意123項次挖方性質(zhì)邊坡坡度1天然濕度、層次均勻、不易膨脹的粘土、砂質(zhì)粘土、粘質(zhì)砂土和砂類土內(nèi)挖方,深度≤3m1:1.252土質(zhì)同上挖深3-12m1:1.53在碎石土和泥炭巖土內(nèi)挖方,深度≤12m,根據(jù)土質(zhì)、層理、坡高確定1:1.5-1:0.54在風化巖石內(nèi)挖方,根據(jù)巖石性質(zhì)、風化程度、層理和挖深確定1:1.5-1:0.25在輕微風化巖石內(nèi)挖方,巖石無裂縫且無傾向挖方坡腳的巖層1:0.16在未風化的完整巖石內(nèi)表1-3-2永久性土工結(jié)構(gòu)物挖方的邊坡坡度123邊坡開挖(1)場地邊坡開挖應采取沿等高線自上而下,分層、分段依次進行,在邊坡上采取多臺階同時進行機械開挖時,上臺階應比下臺階開挖進深不少于30m,以防塌方。(2)邊坡臺階開挖,應作成一定坡勢,以利泄水。邊坡下部設有護腳及排水溝時,應盡快處理臺階的反向排水坡,進行護腳矮墻和排水溝的砌筑和疏通,以保證坡腳不被沖刷和在影響邊坡穩(wěn)定的范圍內(nèi)不積水,否則應采取臨時性排水措施。(3)邊坡開挖對軟土土坡或易風化的軟質(zhì)巖石邊坡在開挖后應對坡面、坡腳采取噴漿、抹面、嵌補、護砌等保護措施,并作好坡頂、坡腳排水,避免在影響邊坡穩(wěn)定的范圍內(nèi)積水。圖1-3-13運土123土方的轉(zhuǎn)運一般豎向設計都力求土方就地平衡,以減少土方的搬運量,土方運輸是較艱巨的勞動,人工運土一般都是短途的小搬運。車運人挑,這在有些局部或小型施工中還經(jīng)常采用。運輸距離較長的,最好使用機械或半機械化運輸。不論是車運人挑,運輸路線的組織很重要,卸土地點要明確,施工人員隨時指點,避免混亂和窩工。如果使用外來土墊地堆山,運土車輛應設專人指揮,卸土的位置要準確,否則亂堆亂卸,必然會給下一步施工增加許多不必要的小搬運,從而浪費了人力物力。
安全措施1.基坑開挖時,兩人操作間距應大于2.5m。多臺機械開挖,挖土機間距應大于10m。在挖土機工作范圍內(nèi),不許進行其他作業(yè)。挖土應由上而下,逐層進行,嚴禁先挖坡腳或逆坡挖土。2.挖土方不得在危巖、孤石的下邊或貼近未加固的危險建筑物的下面進行。3.基坑開挖應嚴格按要求放坡。操作時應隨時注意土壁的變動情況,如發(fā)現(xiàn)有裂紋或部分坍塌現(xiàn)象,應及時進行支撐或放坡,并注意支撐的穩(wěn)固和土壁的變化。當采取不放坡開挖,應設置臨時支護,各種支護應根據(jù)土質(zhì)及基坑深度經(jīng)計算確定。4.機械多臺階同時開挖,應驗算邊坡的穩(wěn)定,挖土機離邊坡應有一定的安全距離,以防坍方,造成翻機事故。5.在有支撐的基坑槽中使用機械挖土時,應防止碰壞支撐。在坑槽邊使用機械挖土時,應計算支撐強度,必要時應加強支撐。6.基坑槽和管溝回填土時,下方不得有人,所使用的打夯機等要檢查電器線路,防止漏電、觸電。停機時要關閉電閘。7.拆除護壁支撐時,應按照回填順序,從下而上逐步拆除;更換支撐時,必須先安裝新的,再拆除舊的。挖方中常見的質(zhì)量問題(1)基底超挖(2)樁基產(chǎn)生偏移(3)基底未加保護(4)施工順序不合理(5)開挖尺寸不足,基底、邊坡不平(6)施工機械下沉八填方工程施工土料要求填方土料應符合設計要求,保證填方的強度和穩(wěn)定性,如設計無要求時,應符合以下規(guī)定:(1)碎石類土、砂土和爆破石渣(粒徑不大于每層鋪土厚的2/3),可用于表層下的填料;(2)含水量符合壓實要求的粘性土,可作各層填料;(3)淤泥和淤泥質(zhì)土,一般不能用作填料,但在軟土地區(qū),經(jīng)過處理含水量符合壓實要求的,可用于填方中的次要部位。(4)碎塊草皮和有機質(zhì)含量大于8%的土,僅用于無壓實要求的填方。(5)含鹽量符合規(guī)定的鹽漬土,一般可用作填料,但其中不得含有鹽晶、鹽塊或含鹽植物根莖等。填土含水量填土土料含水量的大小,直接影響到夯實(碾壓)質(zhì)量,在夯實(碾壓)前應先試驗,以得到符合密實度要求條件下的最優(yōu)含水量和最少夯實(或碾壓)遍數(shù)。含水量過小,夯壓(碾壓)不實;含水量過大,則易成橡皮土。各種土的最優(yōu)含水量和最大密實度參考數(shù)值見表6-55。粘性土料施工含水量與最優(yōu)含水量之差可控制在-4%~+2%范圍內(nèi)(使用振動碾時,可控制在-6%~+2%范圍內(nèi))。當含水量小時,亦可采取增加壓實遍數(shù)或使用大功率壓實機械等措施。在氣候干燥時,須采取加速挖土、運土、平土和碾壓過程,以減少土的水分散失。當填料為碎石類土(充填物為砂土)時,碾壓前應充分灑水濕透,以提高壓實效果。土的最優(yōu)含水量和最大干密度參考表表6-55基底處理
1.場地回填應先清除基底上垃圾、草皮、樹根,排除坑穴中積水、淤泥和雜物,并應采取措施防止地表滯水流入填方區(qū),浸泡地基,造成基土下陷。2.當填方基底為耕植土或松土時,應將基底充分夯實和碾壓密實。3.當填方位于水田、溝渠、池塘或含水量很大的松散土地段,應根據(jù)具體情況采取排水疏干,或?qū)⒂倌嗳客诔鰮Q土、拋填片石、填砂礫石、翻松、摻石灰等措施進行處理。4.當填土場地地面陡于1/5時,應先將斜坡挖成階梯形,階高0.2~0.3m,階寬大于1m,然后分層填土,以利結(jié)合和防止滑動。填埋順序(1)先填石方,后填土方。(2)先填底土,后填表土。(3)先填近處,后天遠處。填埋方式分層填筑方式,一層層填、一層層壓實。在質(zhì)量要求較高的填方中,每層厚度30cm以下,但在一般填方中,每層厚度30-60cm為防止新填土方沿坡面滑落,應先把斜坡挖成階梯狀再填入土方。
雨、冬期施工
書上92頁鋪土厚度與壓實遍數(shù)
填土每層鋪土厚度和壓實遍數(shù)視土的性質(zhì)、設計要求的壓實系數(shù)和使用的壓(夯)實機具性能而定,一般應進行現(xiàn)場碾(夯)壓試驗確定。表6-59為壓實機械和工具每層鋪土厚度與所需的碾壓(夯實)遍數(shù)的參考數(shù)值,如無試驗依據(jù),可參考應用。土方壓實要求(1)填土應盡量采用同類土填筑,并宜控制土的含水率在最優(yōu)含水量范圍內(nèi)。當采用不同的土填筑時,應按土類有規(guī)則地分層鋪填,將透水性大的土層置于透水性較小的土層之下,不得混雜使用,邊坡不得用透水性較小的土封閉,以利水分排除和基土穩(wěn)定,并避免在填方內(nèi)形成水囊和產(chǎn)生滑動現(xiàn)象。(2)填土應從最低處開始,由下向上整個寬度分層鋪填碾壓或夯實。(3)在地形起伏之處,應做好接搓,修筑1:2階梯形邊坡,每臺階高可取50cm、寬100cm。分段填筑時每層接縫處應作成大于1:1.5的斜坡,碾跡重疊0.5~1.0m,上下層錯縫距離不應小于1m。接縫部位不得在基礎、墻角、柱墩等重要部位。(4)填土應預留一定的下沉高度,以備在行車、堆重或干濕交替等自然因素作用下,土體逐漸沉落密實。預留沉降量根據(jù)工程性質(zhì)、填方高度、填料種類、壓實系數(shù)和地基情況等因素確定。當土方用機械分層夯實時,其預留下沉高度(以填方高度的百分數(shù)計):對砂土為1.5%;對粉質(zhì)粘土為3%~3.5%。土方壓實方法(1)人工壓實方法①人力打夯前應將填土初步整平,打夯要按一定方向進行,一夯壓半夯,夯夯相接,行行相連,兩遍縱橫交叉,分層夯打。夯實基槽及地坪時,行夯路線應由四邊開始,然后再夯向中間。②用柴油打夯機等小型機具夯實時,一般填土厚度不宜大于25cm,打夯之前對填土應初步平整,打夯機依次夯打,均勻分布,不留間隙。③基坑(槽)回填應在相對兩側(cè)或四周同時進行回填與夯實。④回填管溝時,應用人工先在管子周圍填土夯實,并應從管道兩邊同時進行,直至管頂0.5m以上。在不損壞管道的情況下,方可采用機械填土回填夯實。(2)機械壓實方法①為保證填土壓實的均勻性及密實度,避免碾輪下陷,提高碾壓效率,在碾壓機械碾壓之前,宜先用輕型推土機、拖拉機推平,低速預壓4~5遍,使表面平實;采用振動平碾壓實爆破石渣或碎石類土,應先靜壓,而后振壓。②碾壓機械壓實填方時,應控制行駛速度,一般平碾、振動碾不超過2km/h;并要控制壓實遍數(shù)。碾壓機械與基礎或管道應保持一定的距離,防止將基礎或管道壓壞或使位移。③用壓路機進行填方壓實,應采用“薄填、慢駛、多次”的方法,填土厚度不應超過25~30cm;碾壓方向應從兩邊逐漸壓向中間,碾輪每次重疊寬度約15~25cm,避免漏壓。運行中碾輪邊距填方邊緣應大于500mm,以防發(fā)生溜坡傾倒。邊角、邊坡邊緣壓實不到之處,應輔以人力夯或小型夯實機具夯實。壓實密實度,除另有規(guī)定外,應壓至輪子下沉量不超過1~2cm為度。④平碾碾壓一層完后,應用人工或推土機將表面拉毛。土層表面太干時,應灑水濕潤后,繼續(xù)回填,以保證上、下層接合良好。⑤用鏟運機及運土工具進行壓實,鏟運機及運土工具的移動須均勻分布于填筑層的全面,逐次卸土碾壓。填方成品保護措施(書上94頁)壓實排水要求(1)填土層如有地下水或滯水時,應在四周設置排水溝和集水井,將水位降低。(2)已填好的土如遭水浸,應把稀泥鏟除后,方能進行下一道工序。(3)填土區(qū)應保持一定橫坡,或中間稍高兩邊稍低,以利排水。當天填土,應在當天壓實。質(zhì)量控制與檢驗1.填土施工過程中應檢查排水措施,每層填筑厚度、含水量控制和壓實程序。2.對有密實度要求的填方,在夯實或壓實之后,要對每層回填土的質(zhì)量進行檢驗,一般采用環(huán)刀法(或灌砂法)取樣測定土的干密度,求出土的密實度,或用小輕便觸探儀直接通過錘擊數(shù)來檢驗干密度和密實度,符合設計要求后,才能填筑上層。3.基坑和室內(nèi)填土,每層按100~500m2取樣1組;場地平整填方,每層按400~900m2取樣1組;基坑和管溝回填每20~50m取樣1組,但每層均不少于1組,取樣部位在每層壓實后的下半部。用灌砂法取樣應為每層壓實后的全部深度。4.填土壓實后的干密度應有90%以上符合設計要求,其余10%的最低值與設計值之差,不得大于0.08t/m3,且不應集中。5.填方施工結(jié)束后應檢查標高、邊坡坡度、壓實程度等,檢驗標準參見表6-63。填壓方中常見的質(zhì)量問題(1)未按規(guī)定測定干密度(2)回填土下沉(3)管道下部夯填不實(4)回填土夯壓不密(5)管道中心線產(chǎn)生位移或遭到損壞九土石方的放坡處理填土邊坡1.填方的邊坡坡度應根據(jù)填方高度、土的種類和其重要性在設計中加以規(guī)定,當設計無規(guī)定時,可按表6-56和表6-57采用。2.對使用時間較長的臨時性填方邊坡坡度,當填方高度小于10m時,可采用1:1.5;超過10m,可作成折線形,上部采用1:1.5,下部采用1:1.75。表1-3-4永久性填方的邊坡坡度項次土的種類填方高度m邊坡坡度123456粘土、粉土砂質(zhì)粘土、泥灰?guī)r土粘質(zhì)砂土、細砂中砂、粗砂礫石、碎石塊易風化的巖土66-76-81010-12121:1.51:1.51:1.51:1.51:1.51:1.5項次土的種類填方高度m邊坡坡度12345礫石土、粗砂土天然濕度粘土、砂質(zhì)粘土、砂土大石塊平整的大石塊黃土1286531:1.251:1.251:0.751:0.51:1.5表1-3-5臨時性填方的邊坡坡度123十特殊問題及表土的處理滑坡與塌方的處理1.滑坡與塌方原因分析
產(chǎn)生滑坡與塌方的因素(或條件)是十分復雜的,歸納起來可分為內(nèi)部條件和外部條件兩個方面。不良的地質(zhì)條件是產(chǎn)生滑坡的內(nèi)因條件,而人類的工程活動和水的作用則是觸發(fā)并產(chǎn)生滑坡的主要外因條件。產(chǎn)生滑坡與塌方的原因主要有:(1)斜坡土(巖)體本身存在傾向相近、層理發(fā)達、破碎嚴重的裂隙,或內(nèi)部夾有易滑動的軟弱帶,如軟泥、粘土質(zhì)巖層,受水浸后滑動或塌落。(2)土層下有傾斜度較大的巖層,或軟弱土夾層;或土層下的巖層雖近于水平,但距邊坡過近,邊坡傾度過大,在堆土或堆置材料、建筑物荷重和地表水作用下,增加了土體的負擔,降低了土與土、土體與巖面之間的抗剪強度,而引起滑坡或塌方。(3)邊坡坡度不夠,傾角過大,土體因雨水或地下水浸入,剪切應力增大,粘聚力減弱,使土體失穩(wěn)而滑動。(4)開塹挖方,不合理的切割坡腳;或坡腳被地表、地下水掏空;或斜坡地段下部被沖溝所切,地表、地下水浸入坡體;或開坡放炮坡腳松動等原因,使坡體坡度加大,破壞了土(巖)體的內(nèi)力平衡,使上部土(巖)體失去穩(wěn)定而滑動。(5)在坡體上不適當?shù)亩淹粱蛱钔粒O置建筑物;或土工構(gòu)筑物(如路堤、土壩)設置在尚未穩(wěn)定的古(老)滑坡上,或設置在易滑動的坡積土層上,填方或建筑物增荷后,重心改變,在外力(堆載振動、地震等)和地表、地下水雙重作用下,坡體失去平衡或觸發(fā)古(老)滑坡復活,而產(chǎn)生滑坡。2.處理的措施和方法(1)加強工程地質(zhì)勘察,對擬建場地(包括邊坡)的穩(wěn)定性進行認真分析和評價;工程和線路一定要選在邊坡穩(wěn)定的地段,對具備滑坡形成條件的或存在有古老滑坡的地段,一般不應選作建筑場地,或采取必要的措施加以預防。(2)做好泄洪系統(tǒng),在滑坡范圍外設置多道環(huán)形截水溝,以攔截附近的地表水,在滑坡區(qū)域內(nèi),修設或疏通原排水系統(tǒng),疏導地表水及地下水,阻止其滲入滑坡體內(nèi)。主排水溝宜與滑坡滑動方向一致,支排水溝與滑坡方向成30°~45°斜交,防止沖刷坡腳。(3)處理好滑坡區(qū)域附近的生活及生產(chǎn)用水,防止浸入滑坡地段。(4)如因地下水活動有可能形成山坡淺層滑坡時,可設置支撐盲溝、滲水溝,排除地下水。盲溝應布置在平行于滑坡滑動方向有地下水露頭處。做好植被工程。(5)保持邊坡有足夠的坡度,避免隨意切割坡腳。土體盡量削成較平緩的坡度,或做成臺階形,使中間有1~2個平臺,以增加穩(wěn)定(圖6-41a);土質(zhì)不同時,視情況削成2~3種坡度(圖6-41b)。在坡腳處有棄土條件時,將土石方填至坡腳,使其起反壓作用,筑擋土堆或修筑臺地,避免在滑坡地段切去坡腳或深挖方。如整平場地必須切割坡腳,且不設擋土墻時,應按切割深度,將坡腳隨原自然坡度由上而下削坡,逐漸挖至要求的坡腳深度(圖6-42)。(6)盡量避免在坡腳處取土,在坡肩上設置棄土或建筑物。在斜坡地段挖方時,應遵守由上而下分層的開挖程序。在斜坡上填方時,應遵守由下往上分層填壓的施工程序,避免在斜坡上集中棄土,同時避免對滑坡體的各種振動作用。(7)對可能出現(xiàn)的淺層滑坡,如滑坡土方量不大時,最好將滑坡體全部挖除;如土方量較大,不能全部挖除,且表層破碎含有滑坡夾層時,可對滑坡體采取深翻、推壓、打亂滑坡夾層、表面壓實等措施,減少滑坡因素。(8)對于滑坡體的主滑地段可采取挖方卸荷,拆除已有建筑物等減重輔助措施,對抗滑地段可采取堆方加重等輔助措施。(9)滑坡面土質(zhì)松散或具有大量裂縫時,應進行填平、夯填,防止地表水下滲;在滑坡面植樹、種草皮、漿砌片石等保護坡面。(10)對已滑坡工程,穩(wěn)定后采取設置混凝土錨固排樁、擋土墻、抗滑明洞、抗滑錨桿或混凝土墩與擋土墻相結(jié)合的方法加固坡腳(圖6-43~圖6-47),并在下段作截水溝、排水溝,陡壩部分采取去土減重,保持適當坡度。圖6-43用鋼筋混凝土錨固樁(抗滑樁)整治滑坡1-基巖滑坡面;2-滑動土體;3-原地面線;4-鋼筋混凝土錨固排樁;5-排水盲溝圖6-47用混凝土墩與擋土墻結(jié)合整治滑坡1-基巖滑坡面;2-滑動土體;3-混凝土墩;4-鋼筋混凝土橫梁;5-塊石擋土墻沖溝、土洞、故河道、古湖泊的處理1.沖溝處理
沖溝多由于暴雨沖刷剝蝕坡面形成,先在低凹處蝕成小穴,逐漸擴大成淺溝,以后進一步?jīng)_刷,就成為沖溝。在黃土地區(qū)常大量出現(xiàn),有的深達5~6m,表層土松散。一般處理方法是:對邊坡上不深的沖溝,可用好土或3:7灰土逐層回填夯實,或用漿砌塊石填砌至坡面一平,并在坡頂作排水溝及反水坡,以阻截地表雨水沖刷坡面;對地面沖溝用土分層夯填,因其土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散,承載力低,可采取加寬基礎的處理方法。2.土洞處理
在黃土層或巖溶地層,由于地表水的沖蝕或地下水的潛蝕作用形成的土洞、落水洞往往十分發(fā)育,常成為排泄地表徑流的暗道,影響邊坡或場地的穩(wěn)定,必須進行處理,避免繼續(xù)擴大,造成邊坡坍方或地基塌陷。處理方法是將土洞上部挖開,清除軟土,分層回填好土(灰土或砂卵石)夯實,面層用粘土夯填并使之比周圍地表高些,同時作好地表水的截流,將地表徑流引到附近排水溝中,不使下滲;對地下水可采用截流改道的辦法;如用作地基的深埋土洞,宜用砂、礫石、片石或貧混凝土填灌密實,或用灌漿擠壓法加固。對地下水形成的土洞和陷穴,除先挖除軟土拋填塊石外,還應作反濾層,面層用粘土夯實。3.故河道、古湖泊處理
根據(jù)其成因,有年代久遠經(jīng)過長期大氣降水及自然沉實,土質(zhì)較為均勻、密實,含水量20%左右,含雜質(zhì)較少的故河道、古湖泊;有年代近的土質(zhì)結(jié)構(gòu)均較松散,含水量較大,含較多碎塊、有機物的故河道、古湖泊。這些都是在天然地貌低洼處由于長期積水、泥砂沉積而形成,其土層由粘性土、細砂、粗砂、卵石和角礫所構(gòu)成。對年代久遠的故河道、古湖泊,已被密實的沉積物填滿,底部尚有砂卵石層,一般土的含水量小于20%,且無被水沖蝕的可能性,土的承載力不低于相接天然土的,可不處理;對年代近的故河道、古湖泊,土質(zhì)較均勻,含有少量雜質(zhì),含水量大于20%,如沉積物填充密實,承載力不低于同一地區(qū)的天然土,亦可不處理;如為松軟含水量大的土,應挖除后用好土分層夯實,或采取地基加固措施;用作地基部位用灰土分層夯實,與河、湖邊坡接觸部位做成階梯形接搓,階寬不小于1m,接搓處應仔細夯實,回填應按先深后淺的順序進行。表土處理(1)表土的采取和復原(2)表土的臨時堆放橡皮土處理
當?shù)鼗鶠檎承酝燎液亢艽?、趨于飽和時,夯(拍)打后,地基土變成踩上去有一種顫動感覺的土,稱為“橡皮土”。1.橡皮土形成的原因
在含水量很大的粘土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土、腐殖土等原狀土上進行夯(壓)實或回填土,或采用這類土進行回填土工程時,由于原狀土被擾動,顆粒之間的毛細孔遭到破壞,水分不易滲透和散發(fā),當氣溫較高時,對其進行夯擊或
或碾壓,特別是用光面碾(夯錘)滾壓(或夯實),表面形成硬殼,更加阻止了水分的滲透和散發(fā),形成軟塑狀的橡皮土。埋藏深的土水分散發(fā)慢,往往長時間不易消失。2.處理措施方法(1)暫停一段時間施工,避免再直接拍打,使“橡皮土”含水量逐漸降低,或?qū)⑼翆臃疬M行晾槽;(2)如地基已成“橡皮土”,可采取在上面鋪一層碎石或碎磚后進行夯擊,將表土層擠緊;(3)橡皮土較嚴重的,可將土層翻起并粉碎均勻,摻加石灰粉以吸收水分水化,同時改變原土結(jié)構(gòu)成為灰土,使之具有一定強度和水穩(wěn)性;(4)當為荷載大的房屋地基,采取打石樁,將毛石(塊度為20~30cm)依次打入土中,或垂直打入M10機磚,縱距26cm,橫距30cm,直至打不下去為止,最后在上面滿鋪厚50mm的碎石后再夯實;(5)采取換土,挖去“橡皮土”,重新填好土或級配砂石夯實。流砂處理
當基坑(槽)開挖深于地下水位0.5m以下,采取坑內(nèi)抽水時,坑(槽)底下面的土產(chǎn)生流動狀態(tài)隨地下水一起涌進坑內(nèi),邊挖、邊冒,無法挖深的現(xiàn)象稱為“流砂”。發(fā)生流砂時,土完全失去承載力,不但使施工條件惡化,而且流砂嚴重時,會引起基礎邊坡塌方,附近建筑物會因地基被掏空而下沉、傾斜,甚至倒塌。1.流砂形成原因(1)當坑外水位高于坑內(nèi)抽水后的水位,坑外水壓向坑內(nèi)流動的動水壓
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