《土木工程施工技术》课件0土方工程-概述

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第1章土方工程1.1概述1.2场地平整1.3基坑工程1.4土方的填筑与压实 学习要求:了解土木工程施工技术的研究方向；掌握学习方法；熟悉施工中土的工程分类及分类依据；掌握土的可松性；熟悉原状土压实后的沉降量。8/13/20212济南大学土木建筑学院 §1.1概述1.1.1土方工程的特点1、内容主要：场地平整；坑、槽开挖；土方填筑。辅助：施工排、降水；土壁支撑。2、施工特点（1）量大面广；（2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长；（3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，不确定因素多。8/13/20213济南大学土木建筑学院 3、施工设计应注意（1）摸清施工条件，选择合理的施工方案与机械；（2）合理调配土方，使总施工量最少；（3）合理组织机械施工，以发挥最高效率；（4）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工作；（5）合理安排施工计划，避开冬、雨季施工；（6）制定合理可行的措施，保证工程质量和安全。8/13/20214济南大学土木建筑学院 1.1.2土的工程分类土的分类土的级别土的名称开挖方法及工具一类土松软土I砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植土、淤泥（泥炭）用锹、锄头挖掘，少许用脚蹬二类土普通土II粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；种植土、填土用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土坚土III软及中等密实粘土；重粉质粘土、砾石土；干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉质粘土；压实的填土主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍四类土砂砾坚土IV坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石卵石的中等密实的粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩整个先用镐、撬棍，后用锹挖掘，部分用楔子及大锤8/13/20215济南大学土木建筑学院 五类土软石V～VI硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白奎土；胶结不紧的砾岩；软石灰及贝壳石灰石用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土次坚石VII～IX泥岩、砂岩、砾岩；坚实的页岩、泥灰岩，密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩及正长岩用爆破方法开挖，部分用风镐七类土坚石X～XIII大理石；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩；微风化安山岩；玄武岩用爆破方法开挖八类土特坚石XIV～XVI安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、石英岩、辉长岩、粉岩、角闪岩用爆破方法开挖8/13/20216济南大学土木建筑学院 1.1.2土的工程分类按开挖的难易程度分为八类一类土（松软土）二类土（普通土)三类土（坚土）四类土（砂砾坚土）机械或人工直接开挖五类土（软石）六类土（次坚石）七类土（坚石）八类土（特坚石）爆破开挖8/13/20217济南大学土木建筑学院 1、土的可松性：自然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。V1——土在自然状态下的体积。m3V2——土经开挖后松散状态下的体积。m3V3——土经回填压实后的体积。m3最初可松性系数1.08~1.5最后可松性系数1.01~1.3用途：KS：可估算装运车辆和挖土机械KS’：可估算填方所需挖土的数量V1V2V2＞V1V2V3＞V1V31.1.3土的工程性质8/13/20218济南大学土木建筑学院 案例1208m3某基坑208m3，现需回填，用2m3的装载车从附近运土，问需要多少车次的土？（KS=1.20，KS’=1.04）答：填方用土：V1=V3/KS’=208/1.04=200m3（原状土）V2=KSV1=1.02*200=240m3（松散土）2m3的装载车运土需要车次：n=240/2=120车次8/13/20219济南大学土木建筑学院 2、原状土经机械压实后的沉降量经验公式：S=P/CS—原状土经机械压实后的沉降量(cm)P—机械压实的有效作用力(kg/cm2)C—原状土的抗陷系数(kg/cm3),按表取值8/13/202110济南大学土木建筑学院 3、土的渗透性土体被水透过的性质，用渗透系数K表示。K的意义：水力坡度（I=Δh/L）为1时，单位时间内水穿透土体的速度（V=KI）LΔhK的单位：m/d粘土<0.1，粗砂50~75，卵石100~200用途：降低水位;回填。8/13/202111济南大学土木建筑学院 4.土的天然密度：在天然状态下，单位体积土的重量。它与土的密实程度和含水量有关。土的天然密度按下式计算：式中:——土的天然容重,t/m3；m——土的天然重量t；V—土的体积,m3..干密度:土的固体颗粒重量与总体积的比值.用下式表示：式中rd——土的天然容重,t/m3；ms——土的总重量t；V—土的体积,m3.在一定程度上,土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度.土的干密度愈大,表示土愈密实.土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制.1.6t/m38/13/202112济南大学土木建筑学院 5.土的天然含水量土的含水量：土中水的重量与固体颗粒重量之比的百分率式中：gw——土中水的重量,t；gS——固体颗粒的重量,t.土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响.对工程施工的影响：土方开挖的难易程度，开挖机械的选择、地基处理的方法、夯实填土的质量——最佳含水量（砂土8~12%；亚砂土9~15%；亚粘土12~15%；粘土19~23%）；行车（25~30%陷车）、边坡稳定——开挖、行车（25~30%陷车）、边坡稳定最佳含水量——可使填土获得最大密实度的含水量。（击实试验、手握经验确定）8/13/202113济南大学土木建筑学院 §1.2场地平整场地竖向规划设计场地平整土方量计算土方调配场地平整土方机械及其施工8/13/202114济南大学土木建筑学院 1.2.1场地的竖向规划设计确定场地设计标高考虑的因素：(1)满足生产工艺和运输的要求；(2)尽量利用地形，减少挖填方数量；(3)争取在场区内挖填平衡，降低运输费;(4)有一定泄水坡度，满足排水要求。场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定：(1)小型场地――挖填平衡法(2)大型场地――最佳平面设计法（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）8/13/202115济南大学土木建筑学院 aaaaaaH11H12H21H221、初步计算场地设计标高H0方法：将场地划分为每格边长10～40m的方格网，找出每个方格各个角点的地面标高（实测法、等高线插入法）。原则：场地内挖填方平衡，平整前后土方量相等。8/13/202116济南大学土木建筑学院 初步计算场地设计标高H0H11H12H21H22H0=（H11+H12+H21+H22）/4MH11、H12、H21、H22——一个方格各角点的自然地面标高M——方格个数。或：H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4MH1－－一个方格所仅有角点的标高；H2、H3、H4－－分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高。8/13/202117济南大学土木建筑学院 【案例2】某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度ix=2‰，iy=3‰，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高和施工高度。答：（1）初步计算场地的设计标高H0H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M=[70.09+71.43+69.10+70.70+2×（70.40+70.95+69.71+…）+4×（70.17+70.70+69.81+70.38）]/（4×9）=70.29（m）70.098/13/202118济南大学土木建筑学院 2、场地设计标高的调整(H0’)土具有可松性，必要时应相应的提高H0挖方量填方量h受局部填挖的影响沟渠经过经济比较后，认为就近借土或弃土一部分更合理案例2答：(2)不考虑土的可松性H0’=H0=70.29m8/13/202119济南大学土木建筑学院 3、根据要求的泄水坡度计算方格网各角点的设计标高Hn’单向排水时:H＝H0±l·i双向排水时，各方格角点设计标高Hn’为：以场地中心点为H0’Hn’=H0’LxixLyiy按要求的泄水坡度调整各角点设计标高Hn’：LyLxixiyH0Hn8/13/202120济南大学土木建筑学院 70.09（3）按泄水坡度调整设计标高Hn’：Hn’=H0’LxixLyiy70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26H0＝70.29H2’=70.29－10×2‰+30×3‰=70.36H3’=70.29+10×2‰+30×3‰=70.40H1’=70.29－30×2‰+30×3‰=70.32其它见图案例28/13/202121济南大学土木建筑学院 4、计算场地各角点施工高度hn施工高度—指各角点挖方或填方的高度，它等于各角点的实际设计标高和原地形标高之差。hn=Hn’—Hnhn——施工高度，＋填－挖Hn’——设计标高Hn——原地形标高8/13/202122济南大学土木建筑学院 70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.2670.09案例2（4）计算各方格角点的施工高度hnhn=Hn’－Hn即：hn=该角点的设计标高—自然地面标高（m）h1=70.32－70.09=＋0.23（m）；正值为填方高度。+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.44h2=70.36－70.40=－0.04（m）；负值为挖方高度8/13/202123济南大学土木建筑学院 5、确定零线（挖填分界线）零线——在一个方格网内同时有填方或挖方时，应先算出方格网边上的零点的位置，并标注于方格网上，连接零点即得填方区与挖方区的分界线（即零线）。不填不挖点的连线，是挖方区和填方区的分界线。方法：插入法、比例法找零点ijhihjXi-jaXi-j=ahihi+hj施工高度绝对值代入8/13/202124济南大学土木建筑学院 70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.4470.09案例2：（5）确定零线（挖填分界线）00Xi-j=ahihi+hjX1-2=20*0.230.23+0.04=ah1h1+h2=17.04m8/13/202125济南大学土木建筑学院 1.四角棱柱体法（1）方格四个角点全挖或全填：1.2.2场地平整土方量的计算h1~h4—方格角点施工高度的绝对值;a—方格网一个方格的边长；V挖（填）—挖方或填方的体积（m3）。V挖（填）=(h1+h2+h3+h4)a24分别按方格求出挖、填方量，再求场地总挖方量、总填方量。h1h2h3h48/13/202126济南大学土木建筑学院 h挖（填）—方格角点挖或填施工高度绝对值之和；h—方格四个角点施工高度绝对值总和。（2）方格四个角点有填有挖a2[h挖（填）]24hV挖（填）=h1h2h3h48/13/202127济南大学土木建筑学院 2.三角棱柱体法（公式见教材）8/13/202128济南大学土木建筑学院 当三角形三个角点全部为挖或全部为填时：当三角形三个角点有填有挖时：8/13/202129济南大学土木建筑学院 1.2.3土方调配在施工区域内，挖方、填方或借、弃土的综合协调。土方调配的目的土方调配的原则土方调配图的编制步骤用线性规划的表上作业法进行土方调配8/13/202130济南大学土木建筑学院 1.土方调配的目的总运输量最小（成本最低），缩短工期和降低成本。合理确定调配方向和数量8/13/202131济南大学土木建筑学院 2.土方调配的原则力求挖填平衡，运量最小合理划分调配区:应考虑近期施工与后期施工利用应考虑分区和全场相结合尽可能与大型地下建筑物的施工相结合一期先平整余土欠土二期数量，堆放位置TW天然地基8/13/202132济南大学土木建筑学院 3.土方调配图的编制步骤（1）划分调配区注意：1）与建筑物、开工顺序协调；2）大小满足主导施工机械的技术要求；3）与方格网协调，便于确定土方量；4）借、弃土区作为独立调配区。（2）求出各挖、填方区间的平均运距即每对调配区土方重心间的距离,可近似以几何形心代替土方体积重心，在图上将重心连起来，用比例尺量出来。（3）进行土方调配：线性规划法（4）画出土方调配图：在图上标出各调配区的调配方向、数量及平均运距。（5）列出土方调配平衡表8/13/202133济南大学土木建筑学院 土方调配平衡表及运距表1900500600800填方量（m3）4004010080W45007011060W3500904070W25001007050W1挖方量（m3）T3T2T1填方区挖方区8/13/202134济南大学土木建筑学院 4.用线性规划的表上作业法进行土方调配1900500600800填方量（m3）40040x43100x4280x41W450070x33110x3260x31W350090x2340x2270x21W2500100x1370x1250x11W1挖方量（m3）T3T2T1填方区挖方区8/13/202135济南大学土木建筑学院 (1)列出土方平衡-运距表1900500600800填方量（m3）4004010080W45007011060W3500904070W25001007050W1挖方量（m3）T3T2T1填方区挖方区8/13/202136济南大学土木建筑学院 （2）用最小元素法求初始调配方案最小元素法—即对运距（或单价）最小的一对挖填分区，优先地最大限度地供应土方量，满足该分区后，以此类推，直至所有的挖方分区土方量全部分完为止。1900500600800填方量（m3）4004010080W45007011060W3500904070W25001007050W1挖方量（m3）T3T2T1填方区挖方区400××500××500××3001001008/13/202137济南大学土木建筑学院 （3）判断调配方案是否最优用矩阵法求假想运距：将有土方量的运距填入表中，利用矩形对角线角点之和相等的原则，求出未知的假想运距。1900500600800填方量（m3）4004010080W45007011060W3500904070W25001007050W1挖方量（m3）T3T2T1填方区挖方区400××500××500××3001001005040601107040-1010080060308/13/202138济南大学土木建筑学院 （3）判断调配方案是否最优求检验数ij：ij=运距cij–假想运距cij，全部ij≥0，方案最优；若有ij＜0，非优，需调整。1900500600800填方量（m3）4004010080W45007011060W3500904070W25001007050W1挖方量（m3）T3T2T1填方区挖方区4005005003001001005040601107040-101008006030－+++++8/13/202139济南大学土木建筑学院 （4）对非优方案进行调整（闭回路法）闭回路法——从负数方格出发，沿水平或垂直方向前进，遇到有土方量的方格可转90度角再前进，如此转弯和前进，必将能回到原位置，形成折线形闭回路。1900500600800填方量（m3）4004010080W45007011060W3500904070W25001007050W1挖方量（m3）T3T2T1填方区挖方区4005005003001001005040601107040-101008006030－+++++8/13/202140济南大学土木建筑学院 （4）对非优方案进行调整（闭回路法）调整土方量：从奇数转角点格子中，找一个土方量最小的格子，将此格子变为零，并以此为调整值，奇数角点的土方量减去该值，欧数角点的土方量加上该值，形成一个新的调配方案。1900500600800填方量（m3）4004010080W45007011060W3500904070W25001007050W1挖方量（m3）T3T2T1填方区挖方区4005005003001001005040601107040-101008006030－+++++10004004008/13/202141济南大学土木建筑学院 （5）判断新方案是否最优重复第三步步骤，若不是最优，继续调整，直至最优。1900500600800填方量（m3）4004010080W45007011060W3500904070W25001007010050W1挖方量（m3）T3T2T1填方区挖方区400500400400100504060704070208030605030++++++由于所有的检验数ij≥0，故该方案已为最优方案。8/13/202142济南大学土木建筑学院 （6）绘出土方调配图最优方案的总运输量=400×50＋100×70＋500×40＋400×60＋100×70＋400×40=94000m3-m。初始方案的总运输量=500×50＋500×40＋300×60＋100×110＋100×70＋400×40=97000m3-m。8/13/202143济南大学土木建筑学院 1.2.4场地平整土方机械及其施工1.推土机T2-100型液压操纵推土机适用于：（1）平整场地：经济运距在100m内（效率最高60m），一～三类土的挖运，压实；（2）坑槽开挖：深度在1.5m内、一～三类土；（3）回填土方。8/13/202144济南大学土木建筑学院 并列推土法8/13/202145济南大学土木建筑学院 下坡推土法8/13/202146济南大学土木建筑学院 槽形推土法8/13/202147济南大学土木建筑学院 斜角推送法作业8/13/202148济南大学土木建筑学院 分堆集中，一次推送法8/13/202149济南大学土木建筑学院 跨铲法作业示意图A－铲刀宽；B－不大于拖拉机履带净宽沟槽土埂8/13/202150济南大学土木建筑学院 2、铲运机：自行式、拖式特点：能综合完成挖、装、运、卸、平土的机械。适用于：运距60～800m、坡度20度以内的一～二类土的大型场地平整或大型基坑开挖、堤坝填筑等8/13/202151济南大学土木建筑学院 铲运机开行路线示意图（b）“8”字形路线（a）环形路线8/13/202152济南大学土木建筑学院 铲运机锯齿形开行路线1－路堤2－取土槽8/13/202153济南大学土木建筑学院 铲运机下坡铲土法8/13/202154济南大学土木建筑学院 助铲法示意图铲运机铲土推土机助铲8/13/202155济南大学土木建筑学院 双铲联运法示意图8/13/202156济南大学土木建筑学院 3、单斗挖土机正铲拉铲抓铲反铲8/13/202157济南大学土木建筑学院 1．正铲挖掘机正铲挖掘机外型如图1-44所示。它适用于开挖停机面以上的土方，且需与汽车配合完成整个挖运工作正铲挖掘机挖掘力大，适用于开挖含水量较小的一类土和经爆破的岩石及冻土。图1-44正铲挖掘机外形8/13/202158济南大学土木建筑学院 2．反铲挖掘机反铲适用于开挖一至三类的砂土或粘土。主要用于开挖停机面以下的土方，一般反铲的最大挖土深度为4~6m，经济合理的挖土深度为3~5m。反铲也需要配备运土汽车进行运输。反铲的外型如图1-46所示。图1-46液压反铲挖掘机外形8/13/202159济南大学土木建筑学院 3．抓铲挖掘机它适用于开挖较松软的土。对施工面狭窄而深的基坑、深槽、深井采用抓铲可取得理想效果。抓铲还可用于挖取水中淤泥、装卸碎石、矿碴等松散材料。抓铲也有采用液压传动操纵抓斗作业。抓铲挖土时，通常立于基坑一侧进行，对较宽的基坑则在两侧或四侧抓土。抓挖淤泥时，抓斗易被淤泥“吸住”，应避免起吊用力过猛，以防翻车。8/13/202160济南大学土木建筑学院 图1-48抓铲挖掘机外形8/13/202161济南大学土木建筑学院 抓铲作业示意8/13/202162济南大学土木建筑学院 4．拉铲挖掘机拉铲适用于一至三类的土，可开挖停机面以下的土方，如较大基坑（槽）和沟渠挖取水下泥土，也可用于填筑路基、堤坝等。拉铲挖土时，依靠土斗自重及拉索拉力切土，卸土时斗齿朝下，利用惯性，较湿的粘土也能卸净。但其开挖的边坡及坑底平整度较差，需更多的人工修坡（底）。它的开挖方式也有沟端开挖和沟侧开挖两种。8/13/202163济南大学土木建筑学院 图1-49拉铲挖掘机外形及工作状况8/13/202164济南大学土木建筑学院 8/13/202165济南大学土木建筑学院 §1.3基坑工程1.3.1土方边坡1.3.2基坑支护1.3.3降水1.3.4基坑开挖8/13/202166济南大学土木建筑学院 基坑工程的内容支护结构的选型地下水控制基坑及其周围地层的土体加固方案土方开挖方案工程监测及信息化施工对邻近建筑物及地下设施的保护8/13/202167济南大学土木建筑学院 1.3.1土方边坡土方边坡的形式直立壁放坡分级放坡HB土方边坡坡度=HB1B/H==1：m1：m8/13/202168济南大学土木建筑学院 深度在5m内的基坑、基槽、管沟边坡的最陡坡度边坡护面措施：覆盖法，挂网法，挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法，喷混凝土法土的类别边坡坡度（高:宽）坡顶无荷载坡顶有静载坡顶有动载中密的砂土1:1.001:1.251:1.50中密的碎石类砂土1:0.751:1.001:1.25硬塑的粉土1:0.671:0.751:1.00中密的碎石类粘土1:0.501:0.671:0.75缓陡8/13/202169济南大学土木建筑学院 2.放坡开挖的适用条件场地允许邻近无重要建筑物和管线基坑边土体位移限制不大土质为一般粘性土或粉土以及碎石土、风化岩石等良好土质开挖深度超过4—5米时，宜采用分级放坡地下水位降至坑底1：m8/13/202170济南大学土木建筑学院 3.引起土方边坡失稳的主要因素1：m下滑力增大土体抗剪强度降低施工中除应正确确定边坡，还要进行护坡，以防边坡发生滑动。土坡的滑动一般是指土方 边坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性。边坡失稳往往是在外界不利因素影响下触动和加剧的。这些外界不利因素导致土体下滑力的增加或抗剪强度的降低。土体的下滑使土体中产生剪应力。引起下滑力增加的因素主要有：坡顶上堆物、行车等荷载；雨水或地面水渗入土中使土的含水量提高而使土的自重增加；地下水渗流产生一定的动水压力；土体竖向裂缝中的积水产生侧向静水压力等。引起土体抗剪强度降低的因素主要是：气候的影响使土质松软；土体内含水量增加而产生润滑作用；饱和的细砂、粉砂受振动而液化等。8/13/202171济南大学土木建筑学院 （1）无支护开挖方法（2）有支护开挖方式挡土墙止水帷幕1.3.2基坑支护结构支撑8/13/202172济南大学土木建筑学院 1.2.3.0基槽、管沟的支护水平式支撑：断续或连续的挡土板水平放置。断续式水平挡土板支撑，适于能保持直立壁的干土或天然湿度的粘土，深度在3m以内。连续式水平挡土板支撑，适于较潮湿的或散粒的土，深度在5m以内。垂直式支撑：断续或连续的挡土板垂直放置。适于土质较松散或湿度很高的土，地下水较少，深度不限。8/13/202173济南大学土木建筑学院 锚拉支撑：水平挡土板支在柱桩的内侧，柱桩一端打入土中，另一端用拉杆与锚桩拉紧，锚桩必须设在土的破坏范围以外，在挡土板内侧回填土。适用于开挖面积较大、深度不大的基坑或使用机械挖土。8/13/202174济南大学土木建筑学院 1.重力式水泥土（搅拌桩）挡墙1.3.2.1基坑支护挡土墙止水帷幕软弱土层加固用途：8/13/202175济南大学土木建筑学院 深层搅拌桩机的组成由深层搅拌机（主机）、机架及灰浆搅拌机、灰浆泵等配套机械组成（图1-31）。图1-31深层搅拌桩机机组1—主机；2—机架；3—灰浆拌制机；4—集料斗；5—灰浆泵；6—贮水池；7—冷却水泵；8—道轨；9—导向管；10—电缆；11—输浆管；12—水管8/13/202176济南大学土木建筑学院 搅拌下沉边喷浆、边搅拌、边提升8/13/202177济南大学土木建筑学院 施工工艺搅拌桩成桩工艺可采用“一次喷浆、二次搅拌”或“二次喷浆、三次搅拌”工艺，主要依据水泥掺入比及土质情况而定。水泥掺量较小，土质较松时，可用前者，反之可用后者。“一次喷浆、二次搅拌”的施工工艺流程如图1-32所示。当采用“二次喷浆、三次搅拌”工艺时可在图示步骤e）作业时也进行注浆，以后再重复d）与e）的过程。a)定位；b)预埋下沉；c)提升喷浆搅拌；d)重复下沉搅拌；e)重复提升搅拌；f)成桩结束图1-32“一次喷浆、二次搅拌”施工流程8/13/202178济南大学土木建筑学院 挡土墙搅拌桩止水帷幕支撑搅拌桩被动区加固挡土墙止水帷幕软弱土层加固8/13/202179济南大学土木建筑学院 8/13/202180济南大学土木建筑学院 2.灌注桩挡墙灌注桩挡土墙止水帷幕支撑8/13/202181济南大学土木建筑学院 8/13/202182济南大学土木建筑学院 8/13/202183济南大学土木建筑学院 8/13/202184济南大学土木建筑学院 板式支护结构8/13/202185济南大学土木建筑学院 3.地下连续墙工艺过程：作导槽→钻槽孔→放钢筋笼→水下灌注混凝土→基坑开挖与支撑。8/13/202186济南大学土木建筑学院 钻抓法8/13/202187济南大学土木建筑学院 4.钢板桩8/13/202188济南大学土木建筑学院 8/13/202189济南大学土木建筑学院 钢板桩施工8/13/202190济南大学土木建筑学院 8/13/202191济南大学土木建筑学院 中山市东河水利枢纽工程是在河中20多米厚的流塑性淤泥地质上采用大型钢板桩围堰施工8/13/202192济南大学土木建筑学院 （1）内支撑内支撑钢结构支撑：钢管（ф609）、型钢（H型钢）钢筋混凝土支撑内支撑围檩1.3.2.2支撑8/13/202193济南大学土木建筑学院 8/13/202194济南大学土木建筑学院 外拉锚围檩2）外拉锚挡墙顶部拉锚土锚杆拉锚外拉锚8/13/202195济南大学土木建筑学院 支架台座垫板锚具拉杆横梁套管拉杆锚固体挡墙8/13/202196济南大学土木建筑学院 远洋大厦挡土支护结构构造8/13/202197济南大学土木建筑学院 泛利大厦挡土支护结构构造8/13/202198济南大学土木建筑学院 45o+φ/245o－φ/2H≤12m8/13/202199济南大学土木建筑学院 3）斜撑式8/13/2021100济南大学土木建筑学院 1.3.3地下水控制（附件）8/13/2021101济南大学土木建筑学院 1.3.4基坑土方施工8/13/2021102济南大学土木建筑学院 1.3.4.1基坑土方机械及其施工8/13/2021103济南大学土木建筑学院 带推铲的反铲挖土机8/13/2021104济南大学土木建筑学院 （1）正铲挖土机工作特点：“前进向上，强制切土”；挖土、装车效率高，易与汽车配合；适用于：停机面以上。含水量30％以下、一～四类土的大型基坑开挖作业方法：正向挖土后方卸土，正向挖土侧向卸土。8/13/2021105济南大学土木建筑学院 正铲挖土机和卸土方式8/13/2021106济南大学土木建筑学院 8/13/2021107济南大学土木建筑学院 （2）反铲挖土机工作特点：后退向下，强制切土”，可与汽车配合；适用于：停机面以下、一～三类土的基坑、基槽、管沟开挖。作业方法：沟端开挖一一挖宽0.7～1.7R，效率高、稳定性好；沟侧开挖一一挖宽0.5~0.8R。8/13/2021108济南大学土木建筑学院 沟端开挖，就是挖土机停在沟端，向后倒退挖土，汽车停在两旁装土（图a）。该方法因挖土方便，挖土深度和宽度较大，而较多采用。当开挖大面积的基坑时，可分段开挖；当开挖深基坑时，可分层开挖。沟侧开挖，就是挖土机沿沟一侧直线移动挖土（图b）。此法能将土弃于距沟边较远处，但挖土宽度受限制（一般为0.8R），且不能很好地控制边坡，机身停在沟边而稳定性较差；因此只在无法采用沟端开挖或所挖的土不需运走时采用。8/13/2021109济南大学土木建筑学院 （3）拉铲挖土机工作特点：‘后退向下，自重切土”；开挖深度、宽度大，甩土方便适用于：停机面以下、一～二类土的较大基坑开挖，填筑堤坝，河道清淤。8/13/2021110济南大学土木建筑学院 1.3.4.2自卸汽车与挖土机的配套原则：保证挖土机连续工作。汽车载重量：以装3～5斗土为宜；1．挖土机数量确定挖土机的数量N，应根据土方量大小和工期长短，并考虑合理的经济效果，按下式计算：式中：Q—土方量（）；P—挖土机生产率（/台班）；T—工期（工作日）；K—时间利用系数（0.8～0.9)。8/13/2021111济南大学土木建筑学院 挖土机生产率P，可查定额手册或按下式计算：式中t—挖土机每次作业循环延续时间（S），W1—100正铲挖土机为25～40秒，W1—100拉铲挖土机为45～60秒q—挖土机斗容量（）KS—土的最初可松性系数；Kc—土斗的充盈系数，可取0.8～1.1;KB—工作时间利用系数，一般为0.7～0.9。8/13/2021112济南大学土木建筑学院 2．自卸汽车配套计算用挖土机挖土时，土方的运输一般用自卸汽车与之配合。自卸汽车的载重量Q1，应与挖土机的斗容量保持一定的关系，一般宜为每斗土重的3～5倍。为保证连续工作，自卸汽车的数量应为：式中TS—自卸汽车每一工作循环延续时间（min)；t1—自卸汽车每次装车时间（min)；t1=ntn—自卸汽车每车装土次数；8/13/2021113济南大学土木建筑学院 Q1—自卸汽车的载重量（m3）；γc—实土容重，一般取1.7t/m3；l—运土距离（m)；vc—重车与空车的平均速度（m/min)，一般取20～30(km/h)；t2—卸车时间，一般为1min；t3—操纵时间（包括停放待装、等车、让车等），取2～3min。8/13/2021114济南大学土木建筑学院 开挖基本原则基坑工程开挖常用的方法有直接分层开挖、有内支撑分层开挖、盆式开挖、岛式开挖及逆作法开挖等，工程中可根据具体条件选用。在无内支撑的基坑中，土方开挖中应遵循“土方分层开挖、垫层随挖随浇”的原则；在有支撑的基坑中，应遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则，垫层也应随挖随浇。此外，土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致。基坑(槽)土方开挖时应对支护结构、周围环境进行观察和监测，如出现异常情况应及时处理，待恢复正常后方可继续施工。8/13/2021115济南大学土木建筑学院 1.3.4.2开挖方式与注意问题1．基坑开挖方式（1）岛式开挖－－用于无修坡道的场地，搭设栈桥时（2）盆式开挖－－用于逆作法施工8/13/2021116济南大学土木建筑学院 盆式开挖适合于基坑面积大、支撑或拉锚作业困难且无法放坡的基坑。它的开挖过程是先开挖基坑中央部分，形成盆式此时可利用留位的土坡来保证支护结构的稳定，此时的土坡相当于“土支撑”。随后再施工中央区域内的基础底板及地下室结构形成“中心岛”。在地下室结构达到一定强度后开挖留坡部位的土方，并按“随挖随撑，先撑后挖”的原则，在支护结构与“中心岛”之间设置支撑最后再施工边缘部位的地下室结构（图1-44d）。盆式开挖方法支撑用量小、费用低、盆式部位土方开挖方便，这在基坑面积很大的情况下尤显出优越性，因此，在大面积基坑施工中非常适用。但这种施工方法对地下结构需设置后浇带或在施工中留设施工缝，将地下结构分两阶段施工，对结构整体性及防水性亦有一定的影响。盆式开挖8/13/2021117济南大学土木建筑学院 岛式开挖8/13/2021118济南大学土木建筑学院 8/13/2021119济南大学土木建筑学院 2．开挖注意问题（1）挖前先验线；（2）连续开挖尽快完，防止水流入；（3）坑边堆土防坍塌：及时清运；堆土0.8m以外，高≯1.5m；（4）严禁扰动基底土，加强测量防超挖：预留层，保护层，抄平清底打木桩；（5）发现文物，古墓停挖、上报、待处理；（6）注意安全，雨后复工先检查。8/13/2021120济南大学土木建筑学院 §1.4土方填筑与压实8/13/2021121济南大学土木建筑学院 1.4.1.1土料选择(1)不能用的土：冻土、淤泥、膨胀性土、含有机物>8％的土、含可溶性硫酸盐>5％的土（2）不宜用的土：含水量过大的粘性土1.4.1.2填筑方法（1）水平分层填土。填一层，压实一层，检查一层。（2）无限制的斜坡填土先切出台阶，台阶高×宽＝0.2~0.3m×1m（3）透水性不同的土不得混杂乱填，应将透水性好的填在下部（防止水囊）1.4.1土料选择和填筑方法8/13/2021122济南大学土木建筑学院 1.4.2压实方法1.4.2.1碾压法－－大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾……1.4.2.2夯实法－－小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯……1.4.2.1振动法－－非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器8/13/2021123济南大学土木建筑学院 （a）两轮两轴式（b）三轮两轴式（c）三轮三轴式1－机身；2－碾轮钢轮压路机碾轮与轴数简图8/13/2021124济南大学土木建筑学院 YL－9/16型自行式轮胎碾8/13/2021125济南大学土木建筑学院 YT-3.5型双筒羊脚碾外形图YT-2.5型羊脚碾外形图8/13/2021126济南大学土木建筑学院 打夯机8/13/2021127济南大学土木建筑学院 H8-25A型蛙式夯实机8/13/2021128济南大学土木建筑学院 1.4.3影响填土压实的因素填土压实质量与许多因素有关，其中主要影响因素为：压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。1.压实功的影响填土压实后的干密度与压实机械在其上施加的功有一定的关系。在开始压实时，土的干密度急剧增加，待到接近土的最大干密度时，压实功虽然增加许多，而土的干密度几乎没有变化。因此，在实际施工中，不要盲目过多地增加压实遍数。8/13/2021129济南大学土木建筑学院 土的密度与压实功的关系示意图8/13/2021130济南大学土木建筑学院 2.含水量的影响在同一压实功条件下，填土的含水量对压实质量有直接影响。较为干燥的土，由于土颗粒之间的摩阻力较大，因而不易压实。当土具有适当含水量时，水起了润滑作用，土颗粒之间的摩阻力减小，从而易压实。各种土壤都有其最佳含水量。土在这种含水量的条件下，使用同样的压实功进行压实，可得到最大干密度。各种土的最佳含水量和所能获得的最大干密度，可由击实试验取得。8/13/2021131济南大学土木建筑学院 3.铺土厚度的影响压实作用沿深度的变化土在压实功的作用下，压应力随深度增加而逐渐减小，其影响深度与压实机械、土的性质和含水量等有关。铺土厚度应小于压实机械压土时的作用深度，但其中还有最优土层厚度问题，铺得过厚，要压很多遍才能达到规定的密实度。铺得过薄，则也要增加机械的总压实遍数。恰当的铺土厚度（参考表）能使土方压实而机械的功耗费最少。8/13/2021132济南大学土木建筑学院 压实机具每层虚铺厚度(mm)压实遍数压路机、平碾200~3006~8羊足碾200~3508~16振动压实机250~3503~4蛙式夯200~2503~4人工夯<2003~4要求(1)每层铺士厚度与压实遍数（2）含水量调整与橡皮土处理过大－－翻松、晾晒、掺入干土或石灰；过小－－洒水湿润、增加压实功；橡皮土－－彻底清除，轻压薄铺。8/13/2021133济南大学土木建筑学院 1.4.4压实质量检查1．内容――密实度；指标――干密度γd；方法――环刀取样，测干密度；2．要求：γd≧Dy·γdmax式中：Dy――压实系数。（一般场地平整0.9，填土作地基0.95）γdmax――该种土质的最大干密度（击实试验确定）3．取样方法与数量：分层进行，每层不少于1点（平场100～400m2，回填30～100m2，灰土垫层20～50m2）位置：该层下半部。8/13/2021134济南大学土木建筑学院 建筑地基基础施工质量验收规范——§4.相关规范的强制性条文4.4.2垫层的施工质量检验必须分层进行。应在每层的压实系数符合设计要求后，铺填上层土。地基处理《建筑地基处理技术规范》JGJ79—20028/13/2021135济南大学土木建筑学院