建筑工程施工技術課件-

第1章土方工程施工1完整最新版課件1.1

土的工程分類及其工程性質1.2基坑（槽）的土方開挖1.3土方填筑與壓實1.5

人工降低地下水位1.4土方工程機械化施工本章內容2完整最新版課件按土開挖的難易程度將土分為：松軟土、普通土、堅土、砂礫堅土、軟石、次堅石、堅石、特堅硬石等八類。松土和普通土可直接用鐵鍬開挖，或用鏟運機、推土機、挖土機施工；堅土、砂礫堅土和軟石要用鎬、撬棍開挖，或預先松土，部分用爆破的方法施工；次堅石、堅石和特堅硬石一般要用爆破方法施工。土的工程分類與現(xiàn)場鑒別方法見表1.1所示。

1.1土的分類及工程物理性質1.1.1土的分類與鑒別

3完整最新版課件表1.1土的工程分類與現(xiàn)場鑒別方法土的分類土的名稱可松性系數(shù)現(xiàn)場鑒別方法KSK’s一類土(松軟土)砂，亞砂土，沖積砂土層，種植土，泥炭(淤泥)1.08～1.171.01～1.03能用鍬、鋤頭挖掘二類土(普通土)亞粘土，潮濕的黃土，夾有碎石、卵石的砂，種植土，填筑土及亞砂土1.14～1.281.02～1.05用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松三類土(堅土)軟及中等密實粘土，重亞粘土，粗礫石，干黃土及含碎石、卵石的黃土、亞粘土，壓實的填筑土1.24～1.301.04～1.07要用鎬，少許用鍬、鋤頭挖掘，部分用撬棍四類土(砂礫堅土)重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密實的黃土，天然級配砂石，軟泥灰?guī)r及蛋白石1.26～1.321.06～1.09整個用鎬、撬棍，然后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘4完整最新版課件土的分類土的名稱可松性系數(shù)現(xiàn)場鑒別方法KSK’s五類土(軟石)硬石炭紀粘土，中等密實的頁巖、泥灰?guī)r、白堊土，膠結不緊的礫巖，軟的石炭巖1.30～1.451.10～1.20用鎬或撬棍、大錘挖掘，部分使用爆破方法六類土(次堅石)泥巖，砂巖，礫巖，堅實的頁巖，泥灰?guī)r，密實的石灰?guī)r，風化花崗巖，片麻巖1.30～1.451.10～1.20用爆破方法開挖,部分用風鎬七類土(堅石)大理巖，輝綠巖，玢巖，粗、中?；◢弾r，堅實的白云巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r，風化痕跡的安山巖、玄武巖1.30～1.451.10～1.20用爆破方法開挖八類土(特堅硬石))安山巖，玄武巖，花崗片麻巖，堅實的細?；◢弾r、閃長巖、石英巖、輝長巖、輝綠巖、玢巖1.45～1.501.20～1.30用爆破方法開挖5完整最新版課件土的含水量：土中水的質量與固體顆粒質量之比的百分率。1.1.2土的工程性質一、土的含水量式中：m濕——含水狀態(tài)土的質量，kg；m干——烘干后土的質量，kg；mW——土中水的質量，kg；

mS—固體顆粒的質量，kg。

土的含水量隨氣候條件、雨雪和地下水的影響而變化，對土方邊坡的穩(wěn)定性及填方密實程度有直接的影響。(1.1)6完整最新版課件土的天然密度:

在天然狀態(tài)下，單位體積土的質量。它與土的密實程度和含水量有關。土的天然密度按下式計算：

二、土的天然密度和干密度

式中ρ——土的天然密度，kg/m3；m——土的總質量，kg；

V—

土的體積，m3。

(1.2)7完整最新版課件干密度:土的固體顆粒質量與總體積的比值，用下式表示：

式中ρd——土的干密度，kg/m3；mS——固體顆粒質量，kg；

V—

土的體積，m3。

在一定程度上，土的干密度反映了土的顆粒排列緊密程度。土的干密度愈大，表示土愈密實。土的密實程度主要通過檢驗填方土的干密度和含水量來控制。

(1.3)8完整最新版課件三、土的可松性系數(shù)

土的可松性：天然土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增加，雖經(jīng)振動夯實，仍然不能完全復原，土的這種性質稱為土的可松性。土的可松性用可松性系數(shù)表示，即(1.4)(1.5)9完整最新版課件土的最初可松性系數(shù)KS是計算車輛裝運土方體積及挖土機械的主要參數(shù)；土的最終可松性系數(shù)是計算填方所需挖土工程量的主要參數(shù)，各類土的可松性系數(shù)見表1.1所示。

10完整最新版課件四、土的滲透性土的滲透性：指土體被水透過的性質。土的滲透性用滲透系數(shù)表示。滲透系數(shù)：表示單位時間內水穿透土層的能力，以m/d表示；它同土的顆粒級配、密實程度等有關，是人工降低地下水位及選擇各類井點的主要參數(shù)。土的滲透系數(shù)見表1.2所示。

11完整最新版課件表1.2土的滲透系數(shù)參考表

土的名稱

滲透系數(shù)(m/d)土的名稱滲透系數(shù)(m/d)粘土

＜0.005中砂

5.00～20.00亞

粘

土

0.005～0.10均質中砂

35～50輕亞粘土

0.10～0.50粗砂

20～50黃土

0.25～0.50圓

礫

石

50～100粉砂

0.50～1.00卵石

100～500細砂

1.00～5.00粗砂夾卵石50～10012完整最新版課件1.2土方計算1.2.1基坑與基槽土方量計算

基坑土方量可按立體幾何中擬柱體(由兩個平行的平面作底的一種多面體)體積公式計算(圖1.1)。即

(1.6)13完整最新版課件基槽土方量計算可沿長度方向分段計算(圖1.2)：

將各段土方量相加即得總土方量：

(1.7)(1.8)14完整最新版課件1.2.2場地平整土方計算場地挖填土方量計算有方格網(wǎng)法和橫截面法兩種。橫截面法是將要計算的場地劃分成若干橫截面后，用橫截面計算公式逐段計算，最后將逐段計算結果匯總。橫截面法計算精度較低，可用于地形起伏變化較大地區(qū)。對于地形較平坦地區(qū)，一般采用方格網(wǎng)法。

15完整最新版課件方格網(wǎng)法計算場地平整土方量步驟為：(1)讀識方格網(wǎng)圖方格網(wǎng)圖由設計單位(一般在1/500的地形圖上)將場地劃分為邊長a=10～40m的若干方格，與測量的縱橫坐標相對應，在各方格角點規(guī)定的位置上標注角點的自然地面標高(H)和設計標高(Hn)，如圖1.3所示。16完整最新版課件17完整最新版課件(2)計算場地各個角點的施工高度施工高度為角點設計地面標高與自然地面標高之差，是以角點設計標高為基準的挖方或填方的施工高度。各方格角點的施工高度按下式計算：(1.9)18完整最新版課件(3)計算“零點”位置，確定零線方格邊線一端施工高程為“+”，若另一端為“-”，則沿其邊線必然有一不挖不填的點，即為“零點”(圖1.4)。19完整最新版課件零點位置按下式計算：

(1.10)20完整最新版課件(4)計算方格土方工程量按方格底面積圖形和表1.3所列計算公式，逐格計算每個方格內的挖方量或填方量。(5)邊坡土方量計算場地的挖方區(qū)和填方區(qū)的邊沿都需要做成邊坡，以保證挖方土壁和填方區(qū)的穩(wěn)定。邊坡的土方量可以劃分成兩種近似的幾何形體進行計算，一種為三角棱錐體(圖1.6中①～③、⑤～?)，另一種為三角棱柱體(圖1.6中④)。

21完整最新版課件22完整最新版課件A三角棱錐體邊坡體積(1.11)23完整最新版課件B三角棱柱體邊坡體積

兩端橫斷面面積相差很大的情況下，邊坡體積

C計算土方總量將挖方區(qū)(或填方區(qū))所有方格計算的土方量和邊坡土方量匯總，即得該場地挖方和填方的總土方量。

(1.12)(1.13)24完整最新版課件1.2.4土方邊坡與土壁支撐

土壁穩(wěn)定，主要是由土體內摩阻力和粘結力保持平衡，一旦失去平衡，土壁就會塌方。造成土壁塌方的主要原因有：

邊坡過陡，使土體本身穩(wěn)定性不夠，尤其是在土質差、開挖深度大的坑槽中，常引起塌方。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。基坑(槽)邊緣附近大量堆土，或停放機具、材料，或由于動荷載的作用，使土體產(chǎn)生的剪應力超過土體的抗剪強度

25完整最新版課件一、土方邊坡

土方邊坡的坡度以挖方深度(或填方深度)

h與底寬b之比表示(圖1.11)，即土方邊坡坡度=h/b=1/(b/h)=1∶m式中m=b/h稱為邊坡系數(shù)。

26完整最新版課件

當?shù)刭|條件良好、土質均勻且地下水位低于基坑(槽)或管溝底面標高時，挖方邊坡可做成直立壁不加支撐，但深度不宜超過下列規(guī)定：密實、中密的砂土和碎石類土(充填物為砂土)：1.0m；硬塑、可塑的粉土及粉質粘土：1.25m；硬塑、可塑的粘土和碎石類土(充填物為粘性土)：

1.5m；堅硬的粘土：2m。挖土深度超過上述規(guī)定時，應考慮放坡或做成直立壁加支撐。

27完整最新版課件二、土壁支撐

土壁支撐形式應根據(jù)開挖深度和寬度、土質和地下水條件以及開挖方法、相鄰建筑物等情況進行選擇和設計。橫撐式支撐由擋土板、楞木和工具式橫撐組成，用于寬度不大、深度較小溝槽開挖的土壁支撐。根據(jù)擋土板放置方式不同，分為水平擋土板和垂直擋土板兩類(見圖1.12)。

(1)橫撐式支撐28完整最新版課件29完整最新版課件(2)板樁式支撐板樁式支撐特別適用于地下水位較高且土質為細顆粒、松散飽和土的支護，可防治流砂現(xiàn)象產(chǎn)生。

板樁支撐作用：使地下水在土中的滲流路線延長，減小了動水壓力，從而可預防流砂的產(chǎn)生；板樁支撐既擋土又防水，特別適于開挖較深、地下水位較高的大型基坑；可以防止基坑附近建筑物基礎下沉。

30完整最新版課件鋼板樁又可分平板樁和波浪式板樁兩類。平板樁(圖1.13(a))防水和承受軸向壓力性能良好，易打入地下，但長軸方向抗彎強度較?。徊ɡ耸桨鍢叮▓D1.13(b)）的防水和抗彎性能都較好，施工中多采用。鋼板樁施工31完整最新版課件32完整最新版課件1.3填土與壓實1.3.1填土的要求填土的土料應符合設計要求。含有大量有機物、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，均不應作為填方土料；以粘土為土料時，應檢查其含水量是否在控制范圍內，含水量大的粘土不宜作填土用；一般碎石類土、砂土和爆破石渣可作表層以下填料，其最大粒徑不得超過每層鋪墊厚度的2/3。33完整最新版課件填土應按整個寬度水平分層進行，當填方位于傾斜的山坡時，應將斜坡修筑成1∶2階梯形邊坡后施工，以免填土橫向移動，并盡量用同類土填筑。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。34完整最新版課件1.3.2土的壓實方法填土的壓實方法一般有碾壓、夯實、振動壓實等幾種。

碾壓法是靠沿填筑面滾動的鼓筒或輪子的壓力壓實填土的，適用于大面積填土工程。碾壓機械有平碾(壓路機)、羊足碾、振動碾和汽胎碾。碾壓機械進行大面積填方碾壓，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。

夯實方法是利用夯錘自由下落的沖擊力來夯實填土，適用于小面積填土的壓實。夯實機械有夯錘、內燃夯土機和蛙式打夯機等。

35完整最新版課件1.3.3填土壓實的影響因素填土壓實的主要影響因素為壓實功、土的含水量以及每層鋪土厚度。一、壓實功的影響

填土壓實后的密度與壓實機械在其上所施加功的關系見圖1.33。

36完整最新版課件二、

含水量的影響

填土含水量的大小直接影響碾壓(或夯實)遍數(shù)和質量。

較為干燥的土，由于摩阻力較大，而不易壓實；當土具有適當含水量時，土的顆粒之間因水的潤滑作用使摩阻力減小，在同樣壓實功作用下，得到最大的密實度，這時土的含水量稱做最佳含水量(圖1.34)。37完整最新版課件38完整最新版課件三、鋪土厚度的影響在壓實功作用下，土中的應力隨深度增加而逐漸減小(圖1.35)，其壓實作用也隨土層深度的增加而逐漸減小。

各種壓實機械的壓實影響深度與土的性質和含水量等因素有關。對于重要填方工程，其達到規(guī)定密實度所需的壓實遍數(shù)、鋪土厚度等應根據(jù)土質和壓實機械在施工現(xiàn)場的壓實試驗決定。若無試驗依據(jù)應符合表1.8的規(guī)定。39完整最新版課件40完整最新版課件表1.8填土施工時的分層厚度及壓實遍數(shù)

壓實機具分層厚度(mm)每層壓實遍數(shù)平碾250～3006～8振動壓實機250～3503～4柴油打夯機200～2503～4人工打夯＜2003～441完整最新版課件1.3.4填土質量檢查填土壓實后必須要達到密實度要求，填土密實度以設計規(guī)定的控制干密度ρd(或規(guī)定的壓實系數(shù)λ)作為檢查標準。土的控制干密度與最大干密度之比稱為壓實系數(shù)。土的最大干密度乘以規(guī)范規(guī)定或設計要求的壓實系數(shù)，即可計算出填土控制干密度ρd的值。土的實際干密度可用“環(huán)刀法”測定。填方施工結束后，應檢查標高、邊坡坡度、壓實程度等。42完整最新版課件一、推土機

按行走的方式，可分為履帶式推土機和輪胎式推土機。

履帶式推土機附著力強，爬坡性能好，適應性強；輪胎式推土機行駛速度快，靈活性好。

1.4土方機械化施工1.4.1常用土方施工機械

43完整最新版課件二、鏟運機

按行走方式分為牽引式鏟運機和自行式鏟運機；按鏟斗操縱系統(tǒng)分，有液壓操縱和機械操縱兩種。為了提高鏟運機的生產(chǎn)效率，可以采取下坡鏟土、推土機推土助鏟等方法，縮短裝土時間，使鏟斗的土裝得較滿。

助鏟法：根據(jù)填、挖方區(qū)分布情況，結合當?shù)鼐唧w條件，合理選擇運行路線，提高生產(chǎn)率。一般有環(huán)形路線和“8”字形路線兩種形式。環(huán)形路線

見圖1.23“8”字形路線

見圖1.2444完整最新版課件45完整最新版課件46完整最新版課件三、單斗挖土機

單斗挖土機按工作裝置不同，可分為正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟四種(圖1.25)。

單斗挖土機按其操縱機構的不同，可分為機械式和液壓式兩類。47完整最新版課件48完整最新版課件(1)正鏟挖土機正鏟挖土機的工作特點是前進行駛，鏟斗由下向上強制切土，挖掘力大，生產(chǎn)效率高；適用于開挖含水量不大于27%的一至三類土，且與自卸汽車配合完成整個挖掘運輸作業(yè)；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。正鏟挖土機的開挖方式，根據(jù)開挖路線與運輸車輛的相對位置的不同，挖土和卸土的方式有以下兩種：正向挖土，側向卸土(圖1.26(b))正向挖土，反向卸土(圖1.26(a))

49完整最新版課件50完整最新版課件(2)

反鏟挖土機反鏟挖土機的工作特點是機械后退行駛，鏟斗由上而下強制切土，用于開挖停機面以下的一至三類土，適用于挖掘深度不大于4m的基坑、基槽、管溝，也適用濕土、含水量較大的及地下水位以下的土壤開挖。

反鏟挖土機的開行方式有溝端開挖和溝側開挖兩種。溝端開挖(圖1.28(a))反鏟挖土機停在溝端，向后退著挖土。

溝側開挖(圖1.28(b))挖土機在溝槽一側挖土，挖土機移動方向與挖土方向垂直。51完整最新版課件52完整最新版課件(3)拉鏟挖土機拉鏟挖土機工作時利用慣性，把鏟斗甩出后靠收緊和放松鋼絲繩進行挖土或卸土，鏟斗由上而下，靠自重切土，可以開挖一、二類土壤的基坑、基槽和管溝等地面以下的挖土工程，特別適用于含水量大的水下松軟土和普通土的挖掘。拉鏟開挖方式與反鏟相似，可溝端開挖，也可溝側開挖。(4)抓鏟挖土機抓鏟挖土機主要用于開挖土質比較松軟，施工面比較狹窄的基坑、溝槽、沉井等工程，特別適于水下挖土。土質堅硬時不能用抓鏟施工。53完整最新版課件一、土方機械選擇的原則

施工機械的選擇應與施工內容相適應；土方施工機械的選擇與工程實際情況相結合；主導施工機械確定后，要合理配備完成其他輔助施工過程的機械；選擇土方施工機械要考慮其他施工方法，輔助土方機械化施工。1.4.2土方機械的選擇

54完整最新版課件二、土方開挖方式與機械選擇

(1)

平整場地常由土方的開挖、運輸、填筑和壓實等工序完成。地勢較平坦、含水量適中的大面積平整場地，選用鏟運機較適宜。地形起伏較大，挖方、填方量大且集中的平整場地，運距在1000m以上時，可選擇正鏟挖土機配合自卸車進行挖土、運土，在填方區(qū)配備推土機平整及壓路機碾壓施工。挖填方高度均不大，運距在100m以內時，采用推土機施工，靈活、經(jīng)濟。55完整最新版課件(2)地面上的坑式開挖單個基坑和中小型基礎基坑開挖，在地面上作業(yè)時，多采用抓鏟挖土機和反鏟挖土機。抓鏟挖土機適用于一、二類土質和較深的基坑；反鏟挖土機適于四類以下土質，深度在4m以內的基坑。(3)長槽式開挖

指在地面上開挖具有一定截面、長度的基槽或溝槽，適于挖大型廠房的柱列基礎和管溝，宜采用反鏟挖土機；若為水中取土或土質為淤泥，且坑底較深，則可選擇抓鏟挖土機挖土。若土質干燥，槽底開挖不深，基槽長30m以上，可采用推土機或鏟運機施工。地面上的坑式開挖56完整最新版課件(4)整片開挖

對于大型淺基坑且基坑土干燥，可采用正鏟挖土機開挖。若基坑內土潮濕，則采用拉鏟或反鏟挖土機，可在坑上作業(yè)。(5)對于獨立柱基礎的基坑及小截面條形基礎基槽的開挖，則采用小型液壓輪胎式反鏟挖土機配以翻斗車來完成淺基坑(槽)的挖掘和運土。

57完整最新版課件

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，常采用的措施是明溝排水法和井點降水法。

1.5人工降低地下水位

1.5.1明溝排水法

明溝排水法是一種設備簡單、應用普遍的人工降低水位的方法。58完整最新版課件施工方法是，開挖基坑或溝槽過程中，遇到地下水或地表水時，在基礎范圍以外地下水流的上游，沿坑底的周圍開挖排水溝，設置集水井，使水經(jīng)排水溝流入井內，然后用水泵抽出坑外(見圖1.16)。明溝排水法適用于水流較大的粗粒土層的排水、降水，也可用于滲水量較小的粘性土層降水，但不適宜于細砂土和粉砂土層，因為地下水滲出會帶走細粒而發(fā)生流砂現(xiàn)象。59完整最新版課件60完整最新版課件流砂：當開挖深度大、地下水位較高而土質為細砂或粉砂時，如果采用集水井法降水開挖，當挖至地下水位以下時，坑底下面的土會形成流動狀態(tài)，隨地下水涌入基坑，這種現(xiàn)象稱為流砂。

流砂現(xiàn)象61完整最新版課件如果土層中產(chǎn)生局部流砂現(xiàn)象，應采取減小動水壓力的處理措施，使坑底土顆粒穩(wěn)定，不受水壓干擾。其方法有：如條件許可，盡量安排枯水期施工，使最高地下水位不高于坑底0.5m；

水中挖土時，不抽水或減少抽水，保持坑內水壓與地下水壓基本平衡；

采用井點降水法、打板樁法、地下連續(xù)墻法防止流砂產(chǎn)生。

62完整最新版課件井點降水：基坑開挖前，在基坑四周預先埋設一定數(shù)量的濾水管(井)，在基坑開挖前和開挖過程中，利用抽水設備不斷抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基礎工程施工結束為止。井點降水有兩類：一類為輕型井點(包括電滲井點與噴射井點)；另一類為管井點(深井泵)。1.5.2井點降水法

63完整最新版課件(1)輕型井點

輕型井點(圖1.17)就是沿基坑周圍或一側以一定間距將井點管(下端為濾管)埋入蓄水層內，井點管上部與總管連接，利用抽水設備將地下水經(jīng)濾管進入井管，經(jīng)總管不斷抽出，從而將地下水位降至坑底以下。輕型井點法適用于土壤的滲透系數(shù)為0.1～50m/d的土層中；降低水位深度：一級輕型井點3～6m，二級井點可達6～9m。

64完整最新版課件65完整最新版課件輕型井點設備由管路系統(tǒng)和抽水設備組成。管路系統(tǒng)包括濾管、井點管、彎聯(lián)管及總管等。

濾管(圖1.18)為進水設備，其構造是否合理對抽水設備影響很大。

66完整最新版課件輕型井點的布置

當基坑或溝槽寬度小于6m，水位降低深度不超過5m