三峽聯(lián)合職業(yè)大學(xué)直屬校區(qū)建筑工程施工教案

第一章土方工程

Ⅰ、教學(xué)目的與要求：

（1）了解土的工程分類及其工程物理性質(zhì);基坑(槽）土方量計算，維護(hù)坑（槽）穩(wěn)定

的做法；拉錨和土層錨桿的構(gòu)造及施工藝,制定土方開控的方法。了解降低地下水位的方法；

集水坑降、井點(diǎn)降水；了解輕型井點(diǎn)設(shè)計及計算方法,理解輕型井點(diǎn)計算實例。

（2）掌握場地平整的計算；土方壓實的基本方法；推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、挖土機(jī)的特點(diǎn)、

作業(yè)方式。

Ⅱ、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn):

（1）重點(diǎn)：土的工程分類及其工程物理性質(zhì)；支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞形成；填土質(zhì)量控制；流

砂產(chǎn)生的原因。

（2）難點(diǎn)：場地平整相關(guān)土方量的計算方法；挖土機(jī)作業(yè)方式.

Ⅲ、教學(xué)內(nèi)容：

（1）土的工程分類及其工程物理性質(zhì)；

(2）基坑（槽）的土方開挖；

（3）土方填筑與壓實；

(4)土方工程的機(jī)械化施工；

(5）人工降低地下水位。

Ⅳ、授課時數(shù):

Ⅴ、授課方式:

講述、舉例、啟發(fā)

Ⅵ、教學(xué)過程：

第一節(jié)土的分類及其工程物理性質(zhì)

一、土方工程施工特點(diǎn)

施工面廣、工程量大、勞動繁重、施工條件復(fù)雜。

二、土的工程分類按開挖難易程度

土的工程分類參見課本表1-1

三、土的工程物理性質(zhì)

1、土的天然含水量:水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示，即

式中：——土中水的質(zhì)量;

--土中固體顆粒的質(zhì)量。

越大，越不利當(dāng)：＜5%干土；=5～30%濕土;＞30%飽和土

含水率影響挖土的難易、邊坡坡度、回填壓實程度

2、土的密度:

（1）土的天然密度

式中：--土的總質(zhì)量；

——土的天然體積。

（2）土的干密度：

式中:——土中固體顆粒的質(zhì)量；

——土的天然體積。

越大，土越密實.干密度影響基坑底及回填土壓實程度。

3、土的可松性:

可松性：自然狀態(tài)土經(jīng)開挖后,體積增大、回填壓實後，其體積仍不能恢復(fù)原狀的性質(zhì)

可松性系數(shù)。

式中:-—土的最初可松性系數(shù);

--土的最終可松性系數(shù)；

-—土在天然狀態(tài)下的體積；

-—土被挖出后在松散狀態(tài)下的體積;

——土經(jīng)壓實后的體積。

可松性影響平衡調(diào)配、場地設(shè)計標(biāo)高、機(jī)具數(shù)量。

4、土的滲透性：滲透性：水流通過土中孔隙的難易程度，水在單位時間內(nèi)穿透土層的

能力.

滲流速度：

第二節(jié)基坑（槽）的土方開挖

一、土方邊坡:

1、土方邊坡坡度=

2、邊坡形式：

3、不放坡規(guī)定：

密實、中密的砂土和碎石土為1m;

硬塑、可塑的輕亞粘土及亞粘土為1。25m;

硬塑、可塑粘土為1.5m；

堅硬的粘性土為2m。

4、最陡坡度：參見表1－4

二、土方量計算（基坑、基槽)

基坑土方量計算：

基槽或路堤：

三、場地平整

四通一平：通水、通電、通路、通訊、平整場地。

步驟：確定設(shè)計標(biāo)高→計算場地各點(diǎn)的施工高度→場地挖填土方量。

1、確定場地設(shè)計標(biāo)高

設(shè)計步驟:

(1）初步確定場地設(shè)計標(biāo)高

a、劃分方格網(wǎng)a=10～50m或a=20m

b、確定方格網(wǎng)各角點(diǎn)實際標(biāo)高根據(jù)地形等高線

確定設(shè)計等標(biāo)高

(2）調(diào)整場地設(shè)計標(biāo)高

①土的可松性影響

總挖方體積為：

總填方體積為：

場地設(shè)計標(biāo)高調(diào)整為：

②取土或棄土的影響

③泄水坡度的影響

2、場地及邊坡土方量的計算

(1）方格網(wǎng)法

確定各角點(diǎn)的施工高度填方“+"，挖方“-"。確定零線位置（零點(diǎn)求法、零點(diǎn)連線）

方格中土方量計算

①四角棱柱

A、角點(diǎn)全填或全挖

B、角點(diǎn)二填或二挖

C、角點(diǎn)一填(挖)或三挖(填）

填方部分:

挖方部分：

②三角棱柱體積計算（略)

（2）斷面法地形不平情況下

所求土方量為：

(3）邊坡土方量計算：

①三棱錐邊坡體積

②三棱柱邊坡體積

或（當(dāng)兩端斷面面積相差很大時)

四、土壁支護(hù)

作用：①建筑密集地區(qū)；②防止地下水滲入基坑

形式：木擋板橫撐式：

①水平擋土板ａ、斷續(xù)式粘性土、挖掘深度＜3ｍ；ｂ、連續(xù)式潮濕土、散粒土＜5ｍ。

②垂直擋土板松散或濕度很高的土，深度不限。

五、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

作用：①擋土；②擋水

分類：①重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)深層攪拌水泥土樁、旋噴樁幕墻；②非重力支護(hù)結(jié)構(gòu)懸壁式、

內(nèi)撐式、坑外錨拉式;③邊坡穩(wěn)定式結(jié)構(gòu)土釘墻、檔土墻

1、重力式支護(hù)墻類型

（1）深層攪拌水泥土樁擋墻

原理:特制進(jìn)入土層深處，深層攪拌和噴水泥固化劑與地基土原位拌合成水泥土樁,

樁相互搭接成壁狀擋墻

適用:任何平面形狀的基坑另外深度大時可加筋適用于軟土區(qū)

（2）旋噴樁擋墻

原理：鉆桿鉆孔，提桿噴水泥漿固化劑，與地基土成小泥土樁、樁連成帷幕墻。

適用:同上且用狹窄地區(qū)

2、非重力式支護(hù)墻類型

（1）Ｈ型鋼支柱擋板支護(hù)擋墻

原理:支柱打入土中，支柱間設(shè)木擋板

適用:土質(zhì)好，地下水位較低地區(qū)

（2)鋼板樁

截面形式：

原理：鋼樁打入土中，擋土擋水

適用:軟土地基

(3）鋼筋混凝土樁排樁擋墻

樁類型：鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、挖孔灌注樁

樁布置形式

適用：鉆孔樁h7－13基坑，深基坑支護(hù)φ600—1100

沉管樁：h10ｍ以下φ500—800

挖孔樁:單層地下室φ800-1200

（4)地下連續(xù)墻

適用：深度大，地下結(jié)構(gòu)層數(shù)多的深基礎(chǔ)

3、支撐系統(tǒng)類型

分類：①基坑內(nèi)支撐鋼支撐、鋼筋混凝土支撐；②基坑外拉錨頂部拉錨、土層拉錨

（1）鋼結(jié)構(gòu)支撐

特點(diǎn)：拚拆方便、重復(fù)使用、變形大、支肋小，間距小,影響挖土

分類：①鋼管支撐；②H型鋼支撐

（2）鋼筋混凝土支撐

特點(diǎn)：剛度大變形小；但形成支撐慢

分類：①對撐;②角撐；③圓形支撐；④桁架式支撐

構(gòu)造：C30以上、截面、腰梁、支撐

4、支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞形式

（1）非重力式支護(hù)強(qiáng)度破壞

（2）非重力式支護(hù)穩(wěn)定性破壞

（3）重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞

六、拉錨與土層錨桿

分類:拉錨、坑外地表設(shè)置、錨桿、坑內(nèi)沿坑壁設(shè)置

適用：較密實沙土、土粉、硬塑及堅硬粘性土層或巖石層

環(huán)境：底下埋設(shè)物不允許損傷,慎用；周圍有地面，地下構(gòu)筑物,限用

（一）拉錨組成圍護(hù)樁、拉桿、錨固體

樁式地面拉錨：拉桿水平淺埋地表

板式地面拉錨：拉桿鉆孔斜置

（二)、土層錨桿

1、錨桿支護(hù)體系構(gòu)造

組成:

A、支護(hù)擋墻：鋼板樁、灌注樁、地連墻

B、腰梁及托架:把由擋墻傳來荷載，傳給錨桿

C、錨桿：錨頭、拉桿、錨固體

2、土層錨桿類型

3、土錨的承載能力（極限抗拔力)

拉桿的極限抗拉強(qiáng)度，拉桿與錨固體間的極限握裹力s錨固體與土體間的極限側(cè)阻力

4、土層錨桿施工

（1)準(zhǔn)備

(2)鉆孔

鉆孔機(jī)具：沖擊式鉆孔機(jī)、螺旋式鉆孔機(jī)

鉆孔方法：螺旋鉆孔干作法適用于地下水位以上的粘土、粉質(zhì)粘土、沙土

壓水鉆進(jìn)成孔法：軟硬土都適用

擴(kuò)孔方法：機(jī)械擴(kuò)孔、爆炸擴(kuò)孔、水利擴(kuò)孔、壓漿擴(kuò)孔

(3）拉桿制作安裝

①拉桿除銹、油、防腐處理

②拉桿制作:拉桿長度=設(shè)計長度+張拉長度

(4）注漿形成錨固段、防腐蝕、改善周圍土體力學(xué)性能載力更大

①材料:水泥425號以上普硅水泥；水泥漿：水灰比0.4～0.45;水泥沙漿:灰沙比1:1～

1:1。2，水灰比

②注漿方法：一次注漿法；二次注漿法

（5）張拉、鎖定

5、土層錨桿實驗：基本實驗、驗收實驗

七、土釘支護(hù)

構(gòu)造:

適用:開控支護(hù),天然邊坡支護(hù)

類型:鉆孔注漿型、打入型、射入型

八、深基坑工程土方開挖

（一）開挖方法

1、無支護(hù)結(jié)構(gòu)基坑開挖(放坡開挖）

特點(diǎn)：占地面積大，適用四周場地開闊，

周圍無臨近建筑物、地下管線和道路

2、有支護(hù)結(jié)構(gòu)基坑開挖

①盆式開挖先挖中間,后挖四周

特點(diǎn):擋墻的無支撐,暴露時間短，開挖速度慢，適用較密支撐

②島式開挖先挖四周,后挖中心

特點(diǎn)：速度快，擋墻受荷時間長，適用無支撐或邊桁架大空間支護(hù)

（二）開挖注意事項

1、基坑開挖的時空效應(yīng)

2、先撐后挖，嚴(yán)禁超挖

3、防止坑底隆起變形

4、防止邊坡失穩(wěn)

5、防止位移和傾斜

6、對鄰近建筑物及地下設(shè)施保護(hù)

第三節(jié)土方填筑及壓實

一、土料要求

碎石土類、爆破石渣表層下填料，粒徑不超過2/3層厚,大塊料不集中。

沙土：表層以下碎塊草皮：含有機(jī)質(zhì)土無壓實要求時淤泥、淤泥質(zhì)土一般不做填料

鹽漬土：不含鹽晶、鹽塊、含鹽植物的根莖

二、填筑要點(diǎn)

1、施工要求

①填不同類土料時，透水性大的在下，透水性小的在上，以免形成水囊

②填土位于斜坡時，將坡挖成階梯狀，分層填筑

2、填土壓實的質(zhì)量檢查

三、填土的壓實方法

1、碾壓法

平滾碾：粘性或非粘性土

羊足碾:粘性土適用大面積填土

氣胎碾：壓土質(zhì)量好

2、夯實法

分類：土夯、挖式打夯機(jī)、火力夯、夯土機(jī)

適用:小面積回填土、較厚土層

3、振動法

適用：非粘性土

四、影響壓實質(zhì)量因素

1、壓實法:含水率一定時，越大,壓實功越大當(dāng),當(dāng)，不再起作用.所以，不少土2～3

遍；亞砂土3～4遍；亞粘土、粘土5～6遍

2、含水量：最佳含水量

過干，顆粒的厚阻力大，不易壓實，故灑水濕潤

過濕,水占地體,故翻松晾干，吸水處理

第四節(jié)土方工程機(jī)械化施工

一、推土機(jī)

分類:索式、油壓式

特點(diǎn)：操作靈活、運(yùn)轉(zhuǎn)方便、速度快、能緩緩坡

適用：場地平整、清理、平溝坑、挖淺基坑；1－3類土、經(jīng)濟(jì)、遠(yuǎn)距100米、40～60

米.

施工方法：

下坡推土:借自重,增加推土能力，適用于狹長場地；

并列推土：2～3臺機(jī)平排，增大推土量，適用于大面積場地；

槽形推土:一條作業(yè)線重復(fù)運(yùn)行，增大推土量；

多鏟集運(yùn)：多次鏟土，一次推送，縮短運(yùn)時,硬質(zhì)土

二、鏟運(yùn)機(jī)

分類：自行式，拖式，索式,油壓式

特點(diǎn)：操作靈活，速度快,生產(chǎn)率高,費(fèi)用低

適用：開挖大基坑、填筑堤壩,路基。含水量不超過去時27％一～三類土。

（一)、運(yùn)行路線：（如圖1-33)

（二）、施工方法:

1、下坡鏟土法：借自重

2、跨鏟法：形成土槽增加鏟量

3、助鏟法:與推土機(jī)協(xié)作業(yè)

三、單頭挖土機(jī)

分類：正鏟、反鏟、拉鏟、抓鏟、機(jī)械式、液壓式

（一）正鏟挖土機(jī)

特點(diǎn)：前進(jìn)向前，強(qiáng)制切土，卸土(側(cè)面,后面．）

(二）反鏟挖土機(jī)

特點(diǎn)：后退向下，強(qiáng)制切土，挖掘力比正鏟小

作業(yè)方式：溝端，溝側(cè)

（三)拉鏟挖土機(jī)

特點(diǎn)：后退向下，自重切土

（四）挖土機(jī)，與汽車配套計算

1、挖土機(jī)數(shù)：

2、自卸汽車配合計算：

第五節(jié)人工降低地下水

影響:①地下水滲入基坑，挖土困難；②邊坡塌方;③地基浸水，影響可載力

方法：①集水坑降水；②輕型井點(diǎn)降水

一、集水坑降水法

構(gòu)造：

方法:沿坑壁邊緣設(shè)排水溝、隔段設(shè)集水井、由水泵將井中水抽出坑外。

1、水坑設(shè)置

平面：設(shè)在基礎(chǔ)范圍外，地下水上游

排水溝：寬0.2～0.3m深0。3～0。6溝底設(shè)縱坡0。2％～0.5％始終比挖面低0.4～0.5m

集水坑：寬徑0。6，土面0。7～1.0m，防邊坡失穩(wěn)

2、泵選用

①離心泵：抽水原理

②潛水泵：

特點(diǎn)：體積小、質(zhì)量輕、移動方便、安裝簡單、不需引力

3、運(yùn)用粗粒土層和降水量小粘性土

4、流砂及其防治

①現(xiàn)象：挖坑時，坑底下的土隨水涌入坑內(nèi),邊挖邊冒,無法挖深

②流砂發(fā)生的條件:

A、土層中有厚度>250mm的粉砂土層

B、土的含水率>30％或孔隙率〉43％

C、粘粒含量〈10%,粉砂粒含量〉75％

D、砂土滲透系數(shù)、排水性差

③原因分析

內(nèi)部條件：細(xì)砂、粉砂、亞砂土

外部條件：地下水及動力壓力的大小和方向；地下水滲流對單位土體內(nèi)骨架產(chǎn)生的壓力；

單位土骨架對地下水阻力；力平衡方程。

④防流砂措施

A、枯水期施工

B、拋大石塊法

C、打鋼板樁法

D、水下挖土法

E、人工降低地下