土石方工程課件

土石方工程1.1概述1.1.1土石方工程的施工特點(diǎn)1.1.2土的分類1.1.3土的工程性質(zhì)(1)土的天然密度(2)土的干密度(3)土的可松性(4)土的含水量(5)土的透水性地下水在土中滲流速度圖1.1土的滲流實(shí)驗(yàn)1.2土方工程施工的準(zhǔn)備

與輔助工作1.2.1場地平整的施工準(zhǔn)備工作①在組織施工前，施工單位應(yīng)充分了解施工現(xiàn)場的地形、地貌，掌握原有地下管線或構(gòu)筑物的竣工圖、土石方施工圖以及工程、水文地質(zhì)、氣象條件等技術(shù)資料，做好平面控制樁位及垂直水準(zhǔn)點(diǎn)位的布設(shè)及保護(hù)工作，施工時(shí)不得隨便搬移和碰撞。②場地清理③地面水排除④修建臨時(shí)道路、臨時(shí)設(shè)施⑤如果土石方工程的施工期中有雨季或冬季施工，尚應(yīng)在編制施工組織設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮雨、冬季土石方工程施工的保證安全、質(zhì)量與進(jìn)度的措施。1.2.2施工降水(1)集水井降水法(2)井點(diǎn)降水法井點(diǎn)降水法也稱為人工降低地下水位法，是地下水位較高的地區(qū)工程施工中的重要措施之一。井點(diǎn)降水法有輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)和深井井點(diǎn)。圖1.2集水井降水1—排水溝；2—集水井；3—水泵1)輕型井點(diǎn)①輕型井點(diǎn)設(shè)備②輕型井點(diǎn)布置井點(diǎn)管的埋置深度H其涌水量的計(jì)算公式圖1.3輕型井點(diǎn)降低地下水位示意1—地面；2—水泵房；3—集水總管；4—彎聯(lián)管；5—井點(diǎn)管；6—濾管；7—原有地下水位線；8—降水后地下水位線；9—基坑圖1.4濾管構(gòu)造

1—鋼管；2—管壁小孔；3—纏繞的塑料管；4—細(xì)網(wǎng)；5—粗濾網(wǎng)；6—粗鐵絲保護(hù)網(wǎng)；7—井點(diǎn)管；8—鑄鐵頭圖1.5輕型井點(diǎn)主機(jī)設(shè)備工作簡圖1—濾管;2—井點(diǎn)管；3—彎聯(lián)管；4—總管；5—過濾箱；6—過濾網(wǎng)；7—水氣分離器；8—浮筒；9—擋水布；10—閥門；11—真空表；12—水位計(jì)；13—副水氣分離器；14—真空泵；15—離心泵；16—壓力泵；17—出水箱；18—冷卻泵；19—冷卻水管；20—冷卻水箱；21—壓力表；22—真空調(diào)節(jié)閥圖1.8環(huán)形井點(diǎn)的布置圖1.6單排線狀井點(diǎn)的布置圖1.7雙排線狀井點(diǎn)的布置圖1.9高程布置圖1.10二級輕型井點(diǎn)圖1.11水井的分類(a)無壓完整井；(b)無壓不完整井；(c)承壓完整井；(d)承壓不完整井圖1.12完整井水位降落曲線(a)無壓完整井；(b)承壓完整井1—不透水層；2—透水層；3—水井；4—原地下水位線；5—水位降落曲線；6—距井軸x處的過水?dāng)嗝妫?—壓力水位線設(shè)水井內(nèi)的水位降低值為S，則S=H-h，故承壓完整井涌水量計(jì)算公式:無壓完整井的環(huán)形井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量計(jì)算公式當(dāng)矩形基坑的長寬比不大于5時(shí)，可按下式計(jì)算：圖1.13無壓環(huán)狀完整井單根井管的最大出水量：井點(diǎn)管數(shù)量井點(diǎn)管的最大間距D2)管井井點(diǎn)圖1.14管井井點(diǎn)(a)鋼管管井；(b)混凝土管管井1—沉沙管；2—鋼筋焊接骨架；3—濾網(wǎng)；4—管身；5—吸管；6—離心泵；7—小砂石過濾層；8—粘土封口；9—混凝土實(shí)管；11—潛水泵；12—出水管(3)流砂的形成及防治根據(jù)靜力平衡條件即水力坡度，以i表示，由于GD＝-T圖1.15動(dòng)水壓力原理圖(a)水在土中滲流時(shí)的力學(xué)現(xiàn)象；(b)動(dòng)水壓力對地基土的影響圖1.16管涌冒砂1—不透水層；2—透水層；3—壓力水位線；4—承壓水的頂托力具體措施①在枯水期施工②搶挖法③打板樁法④水下挖土法⑤井點(diǎn)降低地下水位1.2.3土方邊坡與土壁支撐(1)土方邊坡圖1.17土方邊坡(a)直線形邊坡；(b)折線邊坡；(c)階梯形邊坡圖1.18橫撐式支撐(a)斷續(xù)式水平擋土板支撐；(b)連續(xù)式水平擋土板支撐；(c)連續(xù)式垂直擋土板支撐(2)土壁支撐1.3土石方工程量的計(jì)算與調(diào)配1.3.1土石方量的計(jì)算(1)基坑、基槽土方量的計(jì)算基坑土方量(2)場地平整土方量計(jì)算①初步確定場地設(shè)計(jì)標(biāo)高(H0)圖1.19基坑土方量計(jì)算簡圖圖1.20基槽土方量計(jì)算簡圖圖1.21場地不同標(biāo)高的影響圖1.22場地設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算簡圖(a)方格網(wǎng)劃分;(b)場地設(shè)計(jì)標(biāo)高示意圖1—等高線；2—自然地面；3—設(shè)計(jì)標(biāo)高平面；4—自然地面與設(shè)計(jì)標(biāo)高平面的交線(零線)場地設(shè)計(jì)標(biāo)高②計(jì)算設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整值(A)土的可松性影響設(shè)計(jì)標(biāo)高調(diào)整后的總挖方體積V′W圖1.23土的可松性影響設(shè)計(jì)標(biāo)高調(diào)整填方區(qū)的標(biāo)高也應(yīng)與挖方區(qū)一樣，提高Δh場地設(shè)計(jì)標(biāo)高(B)借土或棄土的影響場地設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整一般可按下列近似公式確定(C)考慮泄水坡度對設(shè)計(jì)標(biāo)高的影響場地內(nèi)任意一點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高2)場地平整土方量計(jì)算①方格網(wǎng)法零點(diǎn)位置的確定圖1.24有泄水坡度的場地圖1.25求零點(diǎn)的圖解法圖1.26全挖或全填的方格(A)四角棱柱體法體積方格的相鄰兩角點(diǎn)為挖方，另兩角點(diǎn)為填方(圖1.27)時(shí)，挖方部分土方量填方部分的土方量圖1.27兩挖和兩填的方格圖1.28三挖一填(或相反)的方格方格的3個(gè)角點(diǎn)為挖方(或填方)，另一角點(diǎn)為填方(或挖方)，如圖1.28所示。填方部分的土方量挖方部分的土方量(B)三角棱柱體法三角形全部為挖方或填方時(shí)，土方量三角形部分為挖方，部分為填方時(shí)，挖方部分的土方量填方部分的土方量圖1.29全挖或全填圖1.30部分挖方、部分填方圖1.31場地邊坡平面圖三角棱錐體(圖中①～③部分，⑤～⑩部分)的計(jì)算：三角棱柱體(如圖中④部分)的計(jì)算：當(dāng)兩端橫斷面面積相差較大時(shí)，則：②斷面法對于任一斷面，其三角形或梯形的面積斷面面積所求的土方體積圖1.32斷面法1.3.2土方調(diào)配(1)土方調(diào)配的原則①力求達(dá)到填、挖方平衡和總運(yùn)輸量最小的原則。②應(yīng)考慮近期施工與后期利用相結(jié)合的原則。③當(dāng)土方工程是分區(qū)進(jìn)行施工時(shí)，每個(gè)分區(qū)范圍內(nèi)土方的欠額或余額，必須結(jié)合全場土方調(diào)配，不能只考慮本區(qū)土方的填、挖平衡和運(yùn)輸量最小而確定。④盡可能與大型地下建筑施工相吻合的原則。⑤合理布置填方區(qū)和挖方區(qū)，選擇合適的調(diào)配方向、運(yùn)輸路線，使綜合施工過程所需要的機(jī)械設(shè)備的功效得到充分的利用。圖1.33各調(diào)配區(qū)的土方量和運(yùn)距(2)調(diào)配區(qū)的劃分(3)調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距各調(diào)配區(qū)土方的重心坐標(biāo)每對調(diào)配區(qū)的平均運(yùn)距

(4)土方調(diào)配總的施工費(fèi)用圖1.34各調(diào)配區(qū)的土方量和平均運(yùn)距1)初始方案的確定2)方案檢驗(yàn)“位勢法”3)方案調(diào)整圖1.35土方調(diào)配圖1.4土方工程的機(jī)械化施工1.4.1主要土方機(jī)械的性能(1)推土機(jī)①槽形推土②多鏟集運(yùn)③下坡推土④并列推土(2)鏟運(yùn)機(jī)圖1.36推土機(jī)外形圖1.37自行式鏟運(yùn)機(jī)外形圖1.38鏟運(yùn)機(jī)開行路線(a、b)環(huán)形路線；(c)大環(huán)形路線；(d)”８”字形路線；(e)鏟運(yùn)機(jī)路線(3)單斗挖掘機(jī)1)正鏟挖掘機(jī)①正向開挖、后方裝土②正向開挖、側(cè)向裝土2)反鏟挖掘機(jī)①溝端開挖②溝側(cè)開挖3)拉鏟挖掘機(jī)4)抓鏟挖掘機(jī)圖1.39挖掘機(jī)工作簡圖(a)正鏟；(b)反鏟；(c)拉鏟；(d)抓鏟圖1.40正鏟挖掘機(jī)外形圖1.41正鏟挖掘機(jī)開挖方式(a)正向開挖，后方裝土；(b)正向開挖，側(cè)向裝土1—正鏟挖掘機(jī)；2—運(yùn)輸工具圖1.42側(cè)工作面示意(a)高卸側(cè)工作面;(b)平卸側(cè)工作面圖1.43正鏟挖掘機(jī)開挖基坑(a)一層通道；(b)“之”字形開行；(c)多層通道1、2、3為通道斷面及開挖順序圖1.44反鏟挖掘機(jī)的外形圖1.45反鏟挖掘機(jī)的開挖方式(a)溝端開挖；(b)溝側(cè)開挖圖1.46拉鏟挖土方式圖1.47抓鏟挖土方式1.4.2土方機(jī)械的選擇與機(jī)械配合(1)土方機(jī)械的選擇土方機(jī)械的選擇，通常應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)和技術(shù)條件提出幾種可行方案，然后進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，選擇效率高，綜合費(fèi)用低的機(jī)械進(jìn)行施工，一般選用土方施工單價(jià)最小的機(jī)械。(2)土方機(jī)械與運(yùn)土車輛的配合挖掘機(jī)的生產(chǎn)率挖掘機(jī)的數(shù)量自卸汽車的數(shù)目N′1.4.3土方的填筑與壓實(shí)(1)土料的選擇(2)基底的處理填方基底的處理，應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。(3)填筑要求填土前，應(yīng)對填方基底和已完隱蔽工程進(jìn)行檢查和中間驗(yàn)收，并做好隱蔽工程記錄。開工前，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、填料厚度和壓實(shí)遍數(shù)、施工條件等合理選擇壓實(shí)機(jī)具，并確定填料含水量控制范圍、鋪土厚度和壓實(shí)遍數(shù)等施工參數(shù)。(4)填土的壓實(shí)方法圖1.48填土壓實(shí)方法(a)碾壓；(b)夯實(shí)；(c)振動(dòng)(5)影響填土壓實(shí)的因素1)壓實(shí)功的影響2)含水量的影響3)鋪土厚度的影響4)填土壓實(shí)的質(zhì)量檢查圖1.49土的密度和壓實(shí)功的關(guān)系示意圖圖1.50土的密度與含水量的關(guān)系示意圖1.5.1爆破的基本概念爆破作用指數(shù)n1.5.2炸藥及起爆方式(1)炸藥1)炸藥的主要性能①感度②威力③炸藥的穩(wěn)定性④炸藥的安定性1.5爆破工程圖1.51爆破作用示意圖1—藥包；2—壓縮圈；3—拋擲圈；4—破壞圈；5—振動(dòng)圈圖1.52爆破漏斗2)常用炸藥①露天硝銨炸藥②巖石硝銨炸藥③銨油炸藥④梯恩梯（TNT）炸藥⑤膠質(zhì)炸藥3)炸藥量計(jì)算炸藥量圖1.53藥包作用分類示意1—內(nèi)部作用藥包；2—松動(dòng)藥包；3—拋擲藥包；4—裸露藥包；5—覆蓋物；6—被爆破體標(biāo)準(zhǔn)拋擲漏斗藥包量當(dāng)要求炸成加強(qiáng)拋擲漏斗時(shí)，藥包量當(dāng)僅要求進(jìn)行松動(dòng)土石的爆破時(shí)，藥包量(2)起爆方法1)火花起爆2）電力起爆3)導(dǎo)爆索起爆法4)導(dǎo)爆管起爆法圖1.54火雷管1—外殼；2—加強(qiáng)帽；3—帽孔；4—正起爆炸藥；5—副起爆炸藥；6—窩槽圖1.55起爆藥卷1—藥卷；2—火雷管；3—導(dǎo)火線；4—細(xì)麻繩圖1.56電雷管(a)即發(fā)電雷管；(b)遲發(fā)電雷管1—腳線；2—絕緣涂料；3—球形發(fā)火劑；4—緩燃劑1.5.3爆破方法(1)裸露爆破(2)炮孔爆破1)淺孔爆破法2)深孔爆破法(3)預(yù)裂爆破及光面爆破(4)藥壺爆破1.5.4爆破安全技術(shù)措施(1)爆破材料的管理(2)爆破作業(yè)安全距離圖1.57淺孔爆破示意圖(a)炮孔深度；(b)炮孔布置1—堵塞物；2—炸藥圖1.58預(yù)裂爆破及光面爆破1—預(yù)裂炮孔；2—主炮孔圖1.59藥壺爆破示意圖(a)藥壺的形成；(b)具有一個(gè)臨空面的藥壺爆破；(c)、(d)具有兩個(gè)臨空面的藥壺爆破1—小藥包；2—藥壺；3—堵塞物；4—炸藥包1.6深基坑和高邊坡施工1.6.1一般規(guī)定基坑開挖前，應(yīng)根據(jù)工程形式、埋置深度、地質(zhì)、水文、氣候條件、周圍環(huán)境、施工方法、工期和地面荷載等有關(guān)資料，確定基坑開挖方案和降水施工方案。基坑開挖方案的內(nèi)容主要包括：支護(hù)結(jié)構(gòu)的齡期或放坡要求，機(jī)械選擇，基坑開挖時(shí)間，分層開挖深度及開挖順序，坡道位置和車輛進(jìn)出場道路，施工進(jìn)度和勞動(dòng)組織，降、排水措施，監(jiān)測要求，質(zhì)量和安全措施等。1.6.2放坡開挖基坑挖好后，應(yīng)盡量減少暴露時(shí)間，及時(shí)清邊驗(yàn)底，澆好混凝土墊層封閉基坑；墊層要做到基坑滿封閉，以改善其受力狀態(tài)，并防止水氣對基坑底面持力層的影響。1.6.3有支護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑開挖基坑開挖前，應(yīng)熟悉支